فلومتر التراسونیک ابزار دقیقی برای اندازه‌گیری جریان مایعات و گازها بدون تماس مستقیم با سیال است که با استفاده از امواج صوتی، سرعت و حجم جریان را تعیین می‌کند. این دستگاه‌ها به دلیل دقت بالا و نصب آسان، در صنایع مختلفی مانند نفت، گاز، پتروشیمی و آب و فاضلاب کاربرد گسترده‌ای دارند.ما در این مقاله به بررسی فلومتر و انواع فلومتر پرداخته ایم.
فلومتر التراسونیک چیست؟
فلومتر التراسونیک (Flowmeter Ultrasonic) که به نام دبی سنج التراسونیک هم شناخته می‌شود، ابزاری برای اندازه‌گیری دبی یا حجم سیال عبوری در واحد زمان سیالات در لوله‌ها است.در واقع نوعی جریان سنج است که از امواج صوتی با فرکانس بالا (فراصوت) و بدون نیاز به تماس مستقیم با سیال،برای اندازه گیری جریان سیال استفاده می کند.این نوع می توانند سرعت متوسط سیال با استفاده از امواج التراسونیک و میانگین گیری زمان انتقال این پالس ها برخلاف مسیر جریان را مشخص کنند. این دستگاه از دقت و تکرارپذیری بالایی برخوردار است و می تواند در طیف گسترده ای از کاربردها استفاده شود.
نحوه کار فلومتر التراسونیک
نحوه کار فلومتر التراسونیک به شرح زیر است:
- تولید امواج صوتی: سنسور فرستنده امواج صوتی با فرکانس‌های بالا تولید می‌کند. این امواج صوتی به مایع (مثلاً آب) فرستاده می‌شوند.
- انتشار و انعکاس امواج صوتی: امواج صوتی توسط مایع منتقل می‌شوند. هنگامی که این امواج به طرف مقابل می‌رسند (سطح مایع که سنسور گیرنده در آنجا قرار دارد)، بخشی از امواج توسط مایع جذب می‌شود و بخشی دیگر از آنها به سنسور گیرنده بازتاب می‌شود.
- اندازه‌گیری زمان بازتاب: این دستگاه ها زمانی که امواج صوتی بازتاب شده توسط سنسور گیرنده دریافت می‌شوند را اندازه‌گیری می‌کند. این زمان بازتاب به میزان سرعت جریان مایع در مسیر امواج صوتی بستگی دارد.
- محاسبه سرعت جریان: با استفاده از زمان بازتاب امواج صوتی، آنها می‌تواند سرعت جریان مایع را محاسبه کند. از طریق تحلیل اختلاف زمانی بین فرستادن امواج صوتی و دریافت بازتاب آنها، می‌توان سرعت جریان را به دقت تعیین کرد.
فلومترهای التراسونیک از دو روش اصلی برای اندازه‌گیری سرعت سیال استفاده می‌کنند:
- روش ترانزیت زمانی:روش ترانزیت زمانی یکی از رایج‌ترین روش‌ها در فلومترهای التراسونیک برای اندازه‌گیری سرعت سیال است. در این روش، دو مبدل التراسونیک به نام‌های فرستنده و گیرنده در دو طرف لوله نصب می‌شوند. فرستنده، پالس‌های التراسونیک را در جهت و خلاف جهت جریان سیال ارسال می‌کند. گیرنده، این پالس‌ها را دریافت می‌کند و زمان عبور آنها را اندازه‌گیری می‌کند.
- روش داپلر: در روش داپلر زمانی در فلومتر التراسونیک از اثر داپلر برای اندازه‌گیری سرعت سیال استفاده می‌کند. این روش بر این اصل استوار است که فرکانس امواج صوتی بازتابیده شده از ذرات معلق در سیال، متناسب با سرعت سیال تغییر می‌کند.
انواع فلومترالتراسونیک
این نوع فلومتر در انواع مختلفی با مکانیزم‌های گوناگون برای کاربردهای متنوع در صنایع مختلف تولید می‌شود.
دسته‌بندی کلی فلومترهای التراسونیک:
- بر اساس روش اندازه‌گیری:
- فلومتر التراسونیک ترانزیتی: این نوع فلومتر با اندازه‌گیری اختلاف زمان عبور پالس‌های التراسونیک در جهت و خلاف جهت جریان، سرعت سیال را محاسبه می‌کند.
- فلومتر التراسونیک داپلر: این نوع فلومتر مبتنی بر اثر داپلر است و با اندازه‌گیری تغییر فرکانس امواج التراسونیک بازتابیده شده از ذرات معلق در سیال، سرعت سیال را محاسبه می‌کند.
- بر اساس نوع نصب:
- فلومتر التراسونیک خطی: این نوع فلومتر به صورت مستقیم روی لوله نصب می‌شود. برای نصب آن، نیاز به برش لوله و جوشکاری وجود دارد.
- فلومتر التراسونیک گیره ای: این نوع فلومتر بدون نیاز به برش لوله، با استفاده از بست به دور لوله نصب می‌شود.نصب آن آسان و سریع است.
- بر اساس نوع سیال:
- فلومتر التراسونیک مایعات: برای اندازه‌گیری دبی مایعات مانند آب، فاضلاب، روغن و… استفاده می‌شود.
- فلومتر التراسونیک گاز: برای اندازه‌گیری دبی گازها مانند هوا، بخار و… استفاده می‌شود.
معرفی انواع فلومترهای التراسونیک:
- فلومتر التراسونیک ترانزیتی با زمان عبور: رایج‌ترین نوع فلومتر التراسونیک است و برای اندازه‌گیری دبی سیالات تمیز و بدون ذرات معلق مناسب است.نوع ترانزیتی با زمان عبور، با استفاده از امواج فراصوت و اندازه‌گیری زمان عبور آنها، سرعت سیال را در لوله‌ها اندازه‌گیری می‌کند. این نوع فلومتر از دو مبدل التراسونیک، یکی به عنوان فرستنده و دیگری به عنوان گیرنده، استفاده می‌کند.
- فلومتر التراسونیک ترانزیتی با اختلاف فاز: فلومتر التراسونیک ترانزیتی با اختلاف فاز برای اندازه‌گیری دبی سیالات، از اختلاف فاز بین دو پالس التراسونیک که در جهت و خلاف جهت جریان سیال ارسال می‌شوند، استفاده می‌کند. این نوع فلومتر به دلیل دقت بالا و قابلیت اندازه‌گیری دبی سیالات با ذرات معلق، در صنایع مختلف کاربرد دارد.
- فلومتر التراسونیک داپلر با فرکانس شیفت: نوع داپلر با فرکانس شیفت از اثر داپلر برای اندازه‌گیری سرعت سیال استفاده می‌کند. این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری دبی سیالات با ذرات معلق بزرگ و با سرعت بالا مناسب است.
- فلومتر التراسونیک داپلر با پالس داپلر: نوع داپلر با پالس داپلر نوعی فلومتر التراسونیک است که از اثر داپلر برای اندازه‌گیری سرعت سیال و به تبع آن دبی یا حجم سیال عبوری در واحد زمان استفاده می‌کند. این نوع فلومتر برای اندازه‌گیری دبی سیالات با ذرات معلق کوچک و با سرعت کم مناسب است.
مزایا و معایب فلومتر التراسونیک
| مزایا | معایب |
| دقت بالا: دبی سیال را با دقت 1% تا 2% اندازه‌گیری می‌کند. | هزینه بالا: قیمت این نوع فلومترها در مقایسه با برخی از فلومترهای دیگر مانند فلومترهای مغناطیسی، بیشتر است. |
| غیر تماسی: بدون نیاز به تماس مستقیم با سیال، برای سیالات خورنده، سمی و گران‌قیمت مناسب است. | نیاز به تخصص: نصب و تنظیم این نوع فلومتر نیاز به تخصص و دانش فنی دارد. |
| عدم افت فشار: هیچ افت فشاری در خط لوله ایجاد نمی‌کند. | دقت کمتر در سیالات با ذرات معلق: دقت فلومترهای التراسونیک در سیالات با ذرات معلق بالا ممکن است کاهش یابد. |
| اندازه‌گیری بدون انسداد: نیازی به قطعات متحرک یا سنسورهای داخل لوله ندارد و انسداد ایجاد نمی‌کند. | تأثیرگذاری حباب‌های گاز: وجود حباب‌های گاز در سیال می‌تواند بر دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارد. |
| قابلیت اندازه‌گیری دو جهته: می‌تواند دبی سیال در هر دو جهت را اندازه‌گیری کند. | محدودیت در اندازه لوله: برای لوله‌های با قطر کمتر از 10 میلی‌متر مناسب نیست. |
| راندمان بالا: به دلیل عدم افت فشار، راندمان سیستم را افزایش می‌دهد. | نیاز به محیط تمیز: ذرات معلق و آلودگی صوتی محیط می‌توانند بر دقت اندازه‌گیری تأثیر بگذارند. |
| قابلیت اتصال به سیستم‌های دیگر: می‌توان آن را به سیستم‌های کنترل و اتوماسیون صنعتی متصل کرد. | نیاز به مایع رسانا: برای اندازه‌گیری دبی سیالات غیر رسانا مانند روغن، نیاز به مبدل‌های مخصوص است. |
فلومتر التراسونیک کانال باز
فلومتر التراسونیک کانال باز نوعی ابزار دقیق برای اندازه‌گیری جریان سیال در کانال‌های روباز مانند رودخانه‌ها، نهرها، کانال‌های آبیاری و زهکشی است. این فلومترها با استفاده از امواج التراسونیک، سرعت سطح آب و ارتفاع آب را در کانال اندازه‌گیری می‌کنند و با در نظر گرفتن این مقادیر، دبی (حجم سیال عبوری در واحد زمان) را محاسبه می‌کنند.
فلومترهای التراسونیک کانال باز از دو بخش اصلی تشکیل شده‌اند:
- سنسورهای التراسونیک: این سنسورها امواج التراسونیک را به سمت سطح آب و کف کانال ارسال می‌کنند.
- واحد پردازش: این واحد، زمان رفت و برگشت امواج التراسونیک را اندازه‌گیری کرده و با استفاده از الگوریتم‌های خاص، سرعت سطح آب و ارتفاع آب را محاسبه می‌کند.
انواع فلومتر التراسونیک کانال باز:
- فلومتر التراسونیک متحرک: این نوع فلومترها به صورت دستی یا با استفاده از سیستم‌های اتوماتیک در طول کانال جابجا می‌شوند و در نقاط مختلف، اندازه‌گیری‌های نقطه‌ای انجام می‌دهند.
- فلومتر التراسونیک ثابت: این نوع فلومترها در یک مکان ثابت در کانال نصب می‌شوند و اندازه‌گیری‌های پیوسته از جریان را انجام می‌دهند.
فلومتر التراسونیک اب
فلومترهای التراسونیک اب عموماً برای اندازه‌گیری جریان آب در سیستم‌های مختلف استفاده می‌شوند، از جمله صنایع، آبیاری، آب و فاضلاب، صنایع نفت و گاز، و سیستم‌های تصفیه آب و فاضلاب.
این نوع به طریقی مشابه با دیگر فلومترهای التراسونیک عمل می‌کنند، با این تفاوت که از امواج صوتی به عنوان منبع برای اندازه‌گیری سرعت جریان آب استفاده می‌کنند. این دستگاه‌ها باید به طور صحیح در سیستم جریان آب نصب شوند، به‌طوری‌که امواج صوتی بتوانند به طور موثر از یک سمت به سمت دیگر سیستم عبور کنند و بازتابی از جریان آب دریافت کنند.
کالیبراسیون فلومتر التراسونیک
روش‌های مختلفی برای کالیبراسیون این دستگاه وجود دارد:
- روش مقایسه با فلومتر مرجع: در این روش، فلومتر التراسونیک با یک فلومتر مرجع که از قبل کالیبره شده است، به صورت سری نصب می‌شود. سپس، مقادیر اندازه‌گیری شده توسط دو فلومتر با یکدیگر مقایسه شده و تنظیمات فلومتر التراسونیک به گونه‌ای تنظیم می‌شود که با فلومتر مرجع مطابقت داشته باشد.
- روش استفاده از مبدل زمان: در این روش، از یک مبدل زمان برای اندازه‌گیری زمان عبور پالس‌های التراسونیک از میان لوله استفاده می‌شود. با استفاده از این زمان و قطر لوله، می‌توان سرعت جریان سیال را محاسبه کرد.
- روش استفاده از روش‌های حجمی: در این روش، از روش‌های حجمی مانند مخزن مدرج یا بالانس حجمی برای اندازه‌گیری حجم سیال عبوری در یک زمان مشخص استفاده می‌شود. سپس، با استفاده از این حجم و زمان، می‌توان سرعت جریان سیال را محاسبه کرد.
فواصل کالیبراسیون:
فواصل کالیبراسیون فلومتر التراسونیک به عوامل مختلفی مانند نوع سیال، شرایط محیطی و دقت مورد نیاز بستگی دارد. به طور کلی، توصیه می‌شود که فلومترهای التراسونیک هر 6 ماه تا 2 سال یکبار کالیبره شوند.ما در این مقاله به صورت جزئی در رابطه با کالیبراسیون فلومتر صحبت کرده ایم.
نکاتی برای انتخاب فلومتر التراسونیک:
- نوع سیال: نوع سیال و خصوصیات آن مانند ویسکوزیته، چگالی و دمای آن را در نظر بگیرید.
- دقت مورد نیاز: دقت مورد نظر خود را برای اندازه‌گیری دبی مشخص کنید.
- شرایط محیطی: شرایط محیطی مانند وجود ذرات معلق، حباب‌های گاز و آلودگی صوتی را بررسی کنید.
- بودجه: بودجه خود را برای خرید و نصب فلومتر در نظر بگیرید.
- مشاوره با متخصصان: برای انتخاب فلومتر مناسب، با متخصصان این حوزه مشورت کنید.
لینک مفید:
مشاوره قبل از خرید
برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: