راهنمای کامل نحوه کار فلومتر التراسونیک

یکی از مهم‌ترین پارامتر‌ها در فرایند‌های صنعتی، اندازه‌گیری فلو و جریان سیال است. می‌دانید که فلومتر‌ها ابزارهای دقیق و حرفه‌ای برای اندازه‌گیری سرعت سیال جاری در یک لوله هستند. یکی از انواع فلومترها، فلومتر اولتراسونیک است که برای محاسبه سرعت سیال از امواج صوتی استفاده می‌کند. استفاده از امواج صوتی باعث شده‌ است تا این فلومتر دقت بسیار بالایی در محاسبه داشته باشد. در این مقاله سعی داریم تا شما را با نحوه کار فلومتر التراسونیک آشنا کرده و به شناخت این نوع از فلومترها بپردازیم؛ همراه ما باشید!

فلومتر اولتراسونیک چیست؟

فلومتر اولتراسونیک دستگاهی با فناوری جدید است که جهت اندازه‌گیری دبی مایع و گاز به وجود آمده است. این فلومتر به وسیله امواج صوتی منتشر شده از سنسور‌های خود می‌تواند سرعت جریان سیال را اندازه‌گیری کند. همان‌طور که پیش از این نیز گفته شد، فلومترهای اولتراسونیک در مدل‌های متنوعی ساخته و به بازار عرضه شده‌اند.

شاید اکنون برای شما هم سوال پیش آمده باشد که امواج اولتراسونیک چیست و چگونه کار می‌کند؟ می‌دانیم که لرزش اشیاء باعث ایجاد امواج صوتی می‌شود. این لرزش باعث ارتعاش مولکول‌های هوا در اطراف اجسام نیز شده و پس از آن به صورت صوت به گوش ما می‌رسد. فرکانس امواج صوتی با واحدی به نام “هرتز” اندازه‌گیری می‌شود؛ امواجی که فرکانسی بالای ۲۰ هزار هرتز دارند امواج مافوق صوت، فراصوت یا اولتراسونیک هستند که سرعت ارتعاشات در آن‌ها به قدری سریع‌اند که توسط گوش انسان شنیده نمی‌شوند. به امواج بالای ۳۰ کیلوهرتز که انسان نیز قادر به شنیدن آن نیست امواج اولتراسونیک می‌گویند. این امواج در دسته مکانیکی قرار داشته و برای انتشار آن‌ها نیاز به یک محیط مادی داریم. اگر بخواهیم به طور ساده‌تر بگوییم، باید گفت امواج اولتراسونیک امواجی هستند که  هنگام انتشار یا برخورد به یک مانع به میزان کمی به داخل آن نفوذ می‌کنند و مقدار زیادی از امواج پس فرستاده می‌شوند. پس با این توضیحات می‌توان گفت، زمانی فلومتر اولتراسونیک عملکرد خوبی خواهد داشت که لوله پر از سیال مایع و یا گاز باشد. در این روش اندازه‌گیری، سنسور‌هایی را روی خط نصب می‌کنند تا به وسیله این سنسور‌ها و امواج دریافت شده بتوان مقدار دبی رامحاسبه کرد. لازم به ذکر است که فلومتر‌های اولتراسونیک از آنجایی که قطعه مکانیکی در ساختار خود ندارد نسبت به بقیه فلومتر‌ها قیمت مناسب‌تری داشته و در طول زمان نیاز کم‌تری به تعمیر خواهند داشت.

بیشتر بخوانید: معرفی جامع انواع فلومتر اولتراسونیک

نحوه کار فلومتر التراسونیک چگونه است؟

فلومتر‌های اولتراسونیک معمولا برای اندازه‌گیری سرعت مایعاتی مانند آب و یا مواد شیمیایی که امواج فراصوتی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. نحوه کار فلومتر التراسونیک را در حالت کلی می‌توانیم به دو قسمت تقسیم کنیم.

روش ترانزیت زمانی Z-Factor

از روش ترانزیت زمانی برای سیالاتی استفاده می‌شود که هیچگونه حباب و ذره جامدی در خود نداشته باشند. در این روش امواج اولتراسونیک مانند موج‌های دریا، فرستاده و پس گرفته می‌شوند. برای نصب سنسورها به پایپ از بست‌های مخصوص استفاده می‌کنیم و سنسورها را به صورت مایل رو‌به‌روی هم در دو طرف لوله قرار می‌دهیم. برای محاسبه سرعت جریان، سیال ابتدا از سنسور فرکانسی را ارسال کرده و از سنسور دیگر، فرکانس فرستاده شده را دریافت می‌کند؛ پس از چند ثانیه مکث این روند دوباره تکرار خواهدشد. این کار به صورت مداوم در فلومتر اولتراسونیک اتفاق می‌افتد تا بتواند سرعت جریان سیال را محاسبه کند. البته باید توجه داشت که مدت زمان عبور موج از لوله بستگی به عوامل زیادی مانند جنس سیال عبوری دارد و این تغییرات در کالیبراسیون دستگاه فلومتر اولتراسونیک به طور خودکار محاسبه و اعمال می‌شود.

این روش معمولا برای لوله‌هایی مناسب است که سایز آنها ۴ اینچ به بالا باشد. به عبارت دیگر در این روش، محدودیتی برای سایز بالای لوله نخواهیم داشت؛ اما در لوله‌های سایز کوچک‌تر زمان ارسال امواج اولتراسونیک بسیار پایین است و به همین دلیل این لوله‌ها برای این روش مناسب نیستند.

روش ترانزیت زمانی V-Factor

در این روش نیز مانند روش ترانزیت Z-Factor سیال باید تمیز و عاری از هرگونه حباب باشد. از جمله تفاوت‌هایی که در این روش با روش قبل وجود دارد این است که می‌توانیم از لوله‌های سایز کوچک‌تر استفاده کنیم و به همین دلیل، سنسور‌هایی که به پایپ وصل می‌شوند باید به شکل V باشند. سنسورهای موجود در روش ترانزیت زمانی V-Factor، به یک طرف پایپ وصل شده و فاصله آنها از یکدیگر تقریبا به اندازه قطر لوله خواهدبود.

برای محاسبه سرعت جریان سیال در این روش، سیگنال‌ها و امواجی که از سنسور آزاد شده‌اند به طرف دیگر آن برخورد کرده و در نتیجه بازتاب آن، از سمت سنسور دیگر دریافت می‌شود.

روش داپلر

حالا سوالی که پیش می‌آید این است که برای سایالاتی که تمیز نیستند و رسوباتی در بطن خود دارند چگونه از فلومتر‌های اولتراسونیک استفاده کنیم یا اصلا استفاده از این فلومتر ممکن است؟

باید در پاسخ به این سوال بگوییم که بله، روش داپلر مناسب‌ترین روش  برای این نوع از سیالات است.

در روش داپلر، خود ذرات و حباب‌ها هستند که امواج به آن‌ها تابیده و فرکانس صوتی آن‌ها بازتاب و دریافت می‌شوند. دقت فلومتر اولتراسونیک در این روش به ضخامت دیواره لوله، تعداد و ذرات معلق موجود در سیال بستگی دارد. البته توجه کنید که این روش برای سرویس‌های آب و فاضلاب و پسماند‌های شهری مناسب نیست چون در آنها تداومی در موج صوتی وجود ندارد.

مزایای استفاده از فلومتر اولتراسونیک

از فلومتر اولتراسونیک برای نگهداری و حفاظت از مایعات گران‌ قیمت و گاز‌های طبیعی استفاده می‌شود. از مزیت‌های آن می‌توان به کنترل فشار بالا اشاره کرد که موضوع مهمی در فلومتر‌ها به حساب می‌آید.

از مزیت‌هایی که فلومتر‌های اولتراسونیک دارند ثابت بودن آن‌ها و نیاز کم‌شان برای تعمیر و تعویض کنتور است. این فلومتر‌ها جریان را مسدود نمی‌کنند و به همین علت می‌توانید در نگهداری مایعات خوراکی نیز از این فلومتر استفاده کنید. با همه این تعاریف می‌توان به قاطعیت گفت که اگر از فلومتر اولتراسونیک به درستی نگهداری و استفاده نشود ممکن است سیگنال‌های اولتراسونیک در بین مبدل‌ها و دیوا‌ر‌های لوله خارجی سیال از بین بروند. لازم به ذکر است که این فلومتر‌ها در ابعاد ۷۲ اینچ و بزرگ‌تر از آن طراحی به بازار عرضه شده‌اند.

در این مقاله به بررسی نحوه کار فلومتر التراسونیک پرداختیم؛ می‌دانید که فلومتر‌های اولتراسونیک نسبت به بقیه فلومتر‌ها قیمت کمتر و دقت بالایی در محاسبه سرعت جریان سیالات دارند. اگر شما نیز مایل به خرید فلومتر‌های اولتراسونیک هستید می‌توانید از طریق یکی از پل‌های ارتباطی موجود در وبسایت ایفا صنعت از مشاوره رایگان کارشناسان ما بهرمند شوید.