فلومتر آلتراسونیک

تجهیز صنعت وارد کننده انواع فلومتر آلتراسونیک Ultrasonic Flowmeter، فلومتر الکترومغناطیسی Electromagnetic Flowmeter ، فلومتر ورتکس Vortex Flowmeter-مس فلومتر Mass Flowmeter -انواع فلومتر آب و گاز با برندهای اندرس هاوزر، کرونه، فلومتر یوکوگاوا از سایز “1/2 تا “16 علاوه براین تامین تجهیزات صنایع نفت ،گاز و پتروشیمی واردات و تامین انواع فلومتر آلتراسونیک را بر عهده دارد.

فلومتر آلتراسونیک چیست؟

فلومتر های التراسونیک یکی از تجهیزات اندازه گیری نرخ جریان (فلو) عبوری سیالات از خطوط لوله میباشند. اندازه گیری فلوی سیالات با استفاده از فلومتر های آلتراسونیک یکی از جدیدترین روش های اندازه گیری میباشد که در برخی از مدل ها دارای دقت های بسیار بالایی میباشد و حتی میتواند برای کاربردهای Custody میترینگ مورد استفاده قرار بگیرد. همین امر سبب شده که استفاده از فلومتر های التراسونیک در صنایع روز به روز در حال گسترش بوده و در سرویس ها و کاربردهایی که محدودیت هایی برای استفاده از سایر تکنولوژی های اندازه گیری فلو وجود داشته، فلومتر های التراوسنیک بهترین گزینه و راه حل مناسبی باشند.

اساس کار و عملکرد فلومترهای التراسونیک بر اساس اندازه گیری اختلاف زمان ارسال و دریافت امواج فراصوتی یا Ultrasound و یا اندازه گیری تغییر فرکانس امواج ارسالی و دریافتی میباشد.

در اینجا باید به این نکته اشاره کنیم که امواج فراصوتی یا التراسونیک از نوع امواج مکانیکی محسوب میشوند و فرکانس بالاتر از 30KHz را دارا هستند. این امواج برای انتشار نیاز به یک محیط مادی دارند و برخلاف امواج رادار یا الکترومغناطیس در صورت برخورد با اجسام مادی و فیزیکی، فقط مقدار کمی از آنها از جسم عبور میکند و مقدار بیشتر آنها بازتاب داده خواهد شد.

معرفی انواع فلومتر های آلتراسونیک 

فلومتر های التراسونیک دارای دو مدل اختلاف زمانی (Transit Time) و اثر داپلری (Doppler Effect) میباشند. فلومتر های التراسونیک ترانزیت تایم یا زمان جابجایی بر اساس اندازه گیری اختلاف زمان بین ارسال و دریافت پالس های التراسونیک مقدار جریان سیال را محاسبه کرده و در فلومتر های التراسونیک نوع داپلری، پالس ها و امواج التراسونیک پس از برخورد به ناخالصی ها و ذرات جامد یا حباب های هوای داخل سیال تغییر فرکانس داده و فلوی عبوری سیال با اندازه گیری این تغییر قابل محاسبه خواهد بود.

در ادامه به معرفی و تشریح دقیق هریک از انواع مدل های فلومتر های التراسونیک میپردازیم:

فلومتر های آلتراسونیک Transit-Time:

همانگونه که بالاتر نیز اشاره شد فلومتر های التراسونیک زمان جابجایی بر اساس اندازه گیری اختلاف زمان بین ارسال پالس التراسونیک و دریافت آن عمل میکنند. به این معنی که این امواج توسط یک ترانسدیوسر التراوسونیک ارسال شده (Sender) و ترانسدیوسر دیگر آن را دریافت میکند (Receiver). پس از 2 ثانیه مکث ترانسدیوسر گیرنده امواج دریافتی را برای ترانسدیوسر فرستنده ارسال میکند. و این ارسال و دریافت بین ترانسدیوسر ها دائمآ در حال تکرار میباشد.

طبیعی است که زمان ارسال و دریافت امواج توسط فرستنده (مطابق شکل به دلیل اینکه هم جهت با جریان سیال میباشد) کمتر از حالتی میباشد که گیرنده پالس ها را دریافت کرده و میخواهد مجددآ برای فرستنده ارسال کند (خلاف جهت جریان سیال). این اختلاف زمان ارسال و دریافت پالس ها دقیقآ متناسب با سرعت جریان سیال در خط لوله بوده و فلومتر های التراسونیک به روش زمان جابجایی یا ترانزیت تایم به این صورت فلوی عبوری را اندازه گیری میکنند.

فلومتر های زمان جابجایی دارای دو نوع Z-type و V-type میباشند. در نوع Z-type سنسور ها یا ترانسدیوسر های التراسونیک تقریبآ روبروی یکدیگر و بصورت مایل روی خط لوله نصب میشوند و برای خطوط لوله در سایز های 4 اینچ تا 54 اینچ قابل استفاده هستند. در این حالت یک سنسور به عنوان فرستنده عمل میکند و سنسور دیگر به عنوان گیرنده امواج خواهد بود.

اما در خطوط لوله با سایز های کمتر از 4 اینچ به دلیل آنکه اختلاف زمان بین ارسال و دریافت امواج در ترانسدیوسر ها به قدری کم خواهد بود که سنسور ها قادر به محاسبه این اختلاف زمان نیستند از نوع V-type استفاده میگردد.

برای خطوط لوله با سایز های کمتر از 4 اینچ تا 2 اینچ از فلومتر های التراسونیک V-type استفاده میگردد. در این مدل دو ترانسدیوسر التراسونیک تقریبآ به فاصیه قطر لوله در کنار یکدیگر نصب شده و امواج فراصوتی پس از ارسال توسط ترانسدیوسر فرستنده به دیواره لوله برخورد کرده و منحرف میشود. سپس تراسندیوسر گیرنده پالس منحرف شده را مطابق شکل دریافت خواهد کرد.

این نوع فلومتر ها به دو روش In-Line و Clamp-On نصب شده و در سرویس قرار میگیرند. در حالت کلمپی سنسور های التراسونیک در بیرون لوله توسط بست هایی مانند کمزبند بسته شده و هیچ گونه تماسی بین سیال و سنسور ها وجو نخواهد داشت. اما در فلومتر های التراسونیک in-line سنسور ها داخل لوله فلومتر و در تماس با سیال فرآیندی میباشند. طبیعی است که دقت اندازه گیری در فلومتر های in-line به مراتب بالاتر از فلومتر های کلمپی میباشد.

همچنین این نوع فلومتر ها برای سیالات تمیز و عاری از هرگونه ناخالصی و ذرات جامد مناسب میباشند و برای سیالات دوغابی، فاضلابی و دارای ذرات متخلخل مناسب نیستند.  این سرویس ها باید با فلومتر های روش اثر داپلری اندازه گیری شوند.

فلومتر های التراسونیک Doppler Effect:

همانطور که بالا نیز اشاره شد برای اندازه گیری فلوی عبوری سیالات کثیف و دارای ناخالصی با فلومتر های ترانزیت تایم، به دلیل برخورد امواج با ذرات جامد و ایجاد خطا در اندازه گیری اختلاف زمان بین پالس های ارسالی و دریافتی باید از روش داپلری استفاده کنیم. عملکرد و مکانیزم فلومتر های التراسونیک اثر داپلری به این صورت میباشد که یک تراسندیوسر التراسونیک در یک سمت لوله نصب خواهد شد و امواج فراصوتی را با یک فرکانس ثابت تولید کرده و به سمت سیال فرآیندی ارسال خواهد کرد. این امواج با برخورد به ذرات جامد و یا حباب ها و ذرات متخلخل داخل سیال تغییر فرکانس خواهند داد. سرعت عبوری سیال یا فلوی سیال دقیقآ متناسب با این مقدار تغییر فرکانس خواهد بود.

مزایا فلومتر های التراسونیک:

فلومترهای التراسونیک از دقت بسیار بالایی برخوردار میباشند که این دقت را میتوان با اضافه کردن ترانسدیوسر های التراسونیک بیشتر نیز افزایش داد. برای مثال به جای استفاده از یک ترانسدیوسر فرستنده و یک ترانسدیوسر گیرنده امواج الترسونیک، از دو یا 4 عدد سنسور التراسونیک بهره برد. که در این صورت دقت اندازه گیری فلوی عبوری به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

طراحی فلومتر التراسونیک بدون هیچگونه قطعه مکانیکی یا متحرکی میباشد. این موضوع باعث کاهش شدید هزینه های تعمیرات و نگهداری و همچنین کاهش هزینه های نصب فلومتر خواهد شد.

فشارهای بالا و دماهای شدید را براحتی کنترل می کند.
به دلیل عدم وجود هیچ قطعه مکانیکی در مسیر سیال، این نوع فلومتر بدون هیچگونه افت فشار در خط میباشد. به عبارتی دیگر فلومترهای آلتراسونیک مسیر عبوری جریان را مسدود نمی کنند و میتوان از آنها در کاربرد های بهداشتی، خورنده و ساینده مطابق با سختگیرانه ترین استاندارد ها بهره مند شد.