فلومتر التراسونیک

نحوه کار فلومترهای اولتراسونیک

فلومترهای اولتراسونیک از امواج صوتی برای تعیین سرعت جریان سیال در لوله استفاده می کنند. در شرایط بدون جریان، فرکانس یک موج اولتراسونیک که به لوله منتقل می شود و بازتاب آن از سیال یکسان است. در شرایط جریان، فرکانس موج منعکس شده به دلیل اثر داپلر متفاوت است. هنگامی که سیال سریعتر حرکت می کند، تغییر فرکانس به صورت خطی افزایش می یابد. فرستنده سیگنال های موج ارسالی و بازتاب های آن را برای تعیین نرخ جریان پردازش می کند.

فلومترهای اولتراسونیک زمان انتقال امواج اولتراسونیک را بین مبدل ها در هر دو جهت بالادست و پایین دست در لوله ارسال و دریافت می کنند. در شرایط بدون جریان، حرکت در بالادست و پایین دست بین مبدل ها زمان یکسانی طول می کشد. در شرایط جریان، موج بالادست کندتر حرکت می‌کند و زمان بیشتری نسبت به موج پایین‌دست (سریع‌تر) می‌گیرد. هنگامی که سیال سریعتر حرکت می کند، تفاوت بین زمان های بالادست و پایین دست افزایش می یابد. فرستنده زمان های بالادست و پایین دست را برای تعیین نرخ جریان پردازش می کند. آنها حدود 12٪ از کل فلومترهای فروخته شده را نشان می دهند.

مزایا و معایب فلومتر التراسونیک

این فناوری می‌تواند بسیار دقیق باشد و برای انتقال گاز طبیعی و مایعات نفتی (به معنای محاسبه دقیق سیال گران‌قیمت) استفاده می‌شود. چرخش زیاد (می تواند به عنوان درصدی از مقیاس کامل یا بالا خوانده شود)، فشارهای بالا را تحمل می کند، قابل تکرار است (سازگار است)، دماهای شدید را کنترل می کند، می تواند در قسمت بیرونی لوله بدون نفوذ استفاده شود، تعمیر و نگهداری کم است، بسیار بالا است. قابل اعتماد و خود تشخیصی معایب می تواند شامل هزینه بالا، حساسیت به ارتعاشات فرآیند سرگردان، مشکلات تغییر قطر لوله به دلیل تجمع و گیره واحدها دقت کمتری دارند.

فلومترهای اولتراسونیک جریان را مسدود نمی کنند بنابراین می توان آنها را روی مایعات بهداشتی، خورنده و ساینده اعمال کرد. برخی از فلومترهای اولتراسونیک از مبدل های گیره دار استفاده می کنند که می توانند در خارج از لوله نصب شوند و هیچ قسمت خیس شده ای ندارند. اندازه گیری جریان موقت را می توان با استفاده از فلومترهای اولتراسونیک قابل حمل با مبدل های گیره دار انجام داد. مبدل های گیره دار مخصوصاً در مواقعی مفید هستند که در لوله کشی اختلال ایجاد نشود، مانند کاربردهای برق و صنایع هسته ای. علاوه بر این، مبدل های گیره دار را می توان برای اندازه گیری جریان بدون توجه به مصالح ساختمانی، خوردگی و مسائل سایشی استفاده کرد. با این حال، استفاده از مبدل های گیره دار، رابط های فراصوت اضافی را معرفی می کند که می تواند بر قابلیت اطمینان و عملکرد این فلومترها تأثیر بگذارد. به ویژه، اگر به درستی اعمال و نگهداری نشود، تضعیف سیگنال اولتراسونیک می تواند در رابط های بین مبدل های گیره دار و دیواره های لوله بیرونی، و بین دیواره های لوله داخلی و سیال رخ دهد.

فلومترهای التراسونیک در اندازه های 72 اینچ و بزرگتر موجود هستند.

نحوه استفاده از فلومترهای اولتراسونیک

فلومترهای اولتراسونیک معمولاً برای اندازه گیری سرعت مایعاتی که به امواج اولتراسونیک اجازه عبور می دهند مانند آب، گوگرد مذاب، مایعات برودتی و مواد شیمیایی استفاده می شود. طرح‌های زمان عبور نیز برای اندازه‌گیری جریان گاز و بخار موجود است. مراقب باشید زیرا مایعاتی که انرژی مافوق صوت را از خود عبور نمی دهند، مانند بسیاری از انواع دوغاب، نفوذ امواج اولتراسونیک را به داخل مایع محدود می کنند. در فلومترهای اولتراسونیک داپلر، سیالات مات می توانند نفوذ امواج اولتراسونیک را در نزدیکی دیواره لوله محدود کنند، که می تواند دقت را کاهش دهد و/یا باعث شود فلومتر در اندازه گیری شکست بخورد. زمانی که یک سیال مات امواج مافوق صوت را به حدی ضعیف می کند که موج به گیرنده نمی رسد، فلومترهای اولتراسونیک زمان عبور ممکن است کار نکنند.

صنایعی که در آن فلومتر التراسونیک استفاده می شود

صنایع به ترتیب بالاتر به پایین عبارتند از نفت و گاز، آب و فاضلاب، نیروگاه، شیمیایی، مواد غذایی و آشامیدنی، داروسازی، فلزات و معادن و خمیر و کاغذ.

هشدارهای کاربردی برای فلومترهای اولتراسونیک

برای فلومترهای اولتراسونیک زمان عبور، مطمئن شوید که سیال می تواند به اندازه کافی امواج اولتراسونیک را هدایت کند، زیرا زمانی که امواج اولتراسونیک نتوانند به جریان جریان بین مبدل ها نفوذ کنند، فلومتر اندازه گیری نمی کند. به طور مشابه، امواج مافوق صوت باید بتوانند به سیال نفوذ کنند تا فلومترهای داپلر به طور دقیق کار کنند. هنگامی که سیال نسبتاً مات است و به سیال نفوذ نمی کند، فلومترهای داپلر تمایل دارند تا سرعت سیال را در یا نزدیک دیواره لوله اندازه گیری کنند، که می تواند باعث خطای قابل توجهی در اندازه گیری شود و/یا باعث از کار افتادن فلومتر شود.

برای فلومترهای اولتراسونیک داپلر، مطمئن شوید که مایع به اندازه کافی امواج اولتراسونیک را منعکس می کند، زیرا فلومتر بدون سیگنال اولتراسونیک منعکس شده کار نخواهد کرد. بسته به طرح، انعکاس می تواند به دلیل حباب های کوچک گاز در جریان جریان یا وجود گرداب ها در جریان جریان رخ دهد. اگر قبلاً در جریان جاری وجود نداشته باشد، تولید این منابع انعکاس می تواند در عمل دشوار باشد. خوشبختانه، ترکیبی از حباب های گاز و/یا گرداب ها در بیشتر کاربردها وجود دارد.

سرعت ذرات جامد در دوغاب می تواند متفاوت از مایع حامل مایع آن باشد. هنگامی که ذرات جامد می توانند در یک قسمت از جریان جاری متمرکز شوند، مانند یک لوله افقی که با سرعت نسبتاً کم جریان دارد، در استفاده از فناوری اولتراسونیک مراقب باشید. هنگام استفاده از فلومترهای آلتراسونیک داپلر در کاربردهای دوغاب مراقب باشید زیرا ذرات جامد می توانند سیگنال های قوی تولید کنند که می تواند باعث شود که فلومتر داپلر سرعت جامدات را اندازه گیری کند نه سرعت مایع را.

از مایعاتی که می توانند مبدل های خیس شده را بپوشانند یا دیواره لوله را در مقابل مبدل های خیس نشده بپوشانند خودداری کنید زیرا وقتی امواج اولتراسونیک نتوانند وارد جریان جریان شوند، فلومتر اندازه گیری نمی کند. مطمئن شوید که اتصالات ترانسدیوسر گیره ای قابل اعتماد را به دیواره لوله حفظ کنید زیرا هنگامی که امواج اولتراسونیک قادر به رسیدن به سیال نباشند، فلومتر اندازه گیری نمی کند.

مطمئن شوید که فرآیند را درک کرده و این فلومترها را به درستی اعمال کنید. به عنوان مثال، یک فرآیند تمیز کردن دوره ای در بالادست ممکن است باعث شود فلومتر کار خود را متوقف کند زیرا کثیفی ممکن است اجازه عبور انرژی اولتراسونیک را از سیال ندهد. بعلاوه، اگر کثیفی مبدل های خیس شده را بپوشاند، فلومتر ممکن است تا زمانی که تمیز نشود کار نکند.