سنسور جریان سیالات التراسونیک

خرید انواع سنسور های التراسونیک برای اندازه‌گیری جریان سیالات یکی از گزینه‌های مهم در صنایع آب و فاضلاب، تأسیسات، صنایع شیمیایی، نفت و گاز، نیروگاه‌ها، سیستم‌های سرمایش و گرمایش و بسیاری از خطوط فرآیندی است. سنسور جریان سیالات التراسونیک که معمولاً با نام Ultrasonic Flow Sensor یا Ultrasonic Flowmeter شناخته می‌شود، با استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا سرعت حرکت سیال را اندازه‌گیری کرده و از روی آن دبی جریان را محاسبه می‌کند.

در برسی سنسور التراسونیک جریان باید توجه داشت که این تجهیز با سنسورهای التراسونیک فاصله یا حضور جسم یکسان نیست. در این محصول، هدف اصلی اندازه‌گیری Flow یا جریان یک مایع و در برخی مدل‌های تخصصی گاز است. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های برخی فلومترهای التراسونیک، امکان اندازه‌گیری بدون ایجاد مانع مکانیکی داخل مسیر سیال است. حتی در مدل‌های Clamp-on می‌توان Transducerها را روی سطح بیرونی لوله نصب کرد و بدون بریدن لوله، جریان داخل آن را اندازه‌گیری کرد.

اگر بخواهیم نحوه کار سنسور التراسونیک جریان را ساده توضیح دهیم، این سنسورها موج Ultrasonic را از میان سیال ارسال کرده و تغییر زمان حرکت یا تغییر فرکانس موج را بررسی می‌کنند. فناوری Transit-Time و Doppler دو روش شناخته‌شده در فلومترهای التراسونیک هستند. انتخاب میان آنها به نوع سیال، میزان ذرات یا حباب، جنس و ابعاد لوله و شرایط فرآیند بستگی دارد.

سنسور جریان سیالات التراسونیک چیست؟

سنسور جریان سیالات التراسونیک تجهیزی برای اندازه‌گیری Flow Rate سیال با استفاده از امواج فراصوت است.

امواج Ultrasonic دارای فرکانسی بالاتر از محدوده شنوایی انسان هستند. در فلومتر التراسونیک این امواج توسط Transducer ایجاد شده و از مسیر مشخصی درون سیال عبور می‌کنند.

تغییر رفتار موج در اثر حرکت سیال، اطلاعات لازم را برای محاسبه سرعت جریان فراهم می‌کند.

سپس دستگاه با در اختیار داشتن سرعت متوسط و سطح مقطع داخلی لوله، مقدار Volumetric Flow Rate را تعیین می‌کند.

تفاوت سنسور جریان التراسونیک با سنسور فاصله التراسونیک

این دو محصول از یک اصل کلی یعنی Ultrasonic Wave استفاده می‌کنند، اما کاربرد آنها متفاوت است.

سنسور فاصله Ultrasonic موج را به سمت یک جسم ارسال کرده و از زمان برگشت Echo برای تعیین فاصله استفاده می‌کند.

اما Ultrasonic Flow Sensor برای اندازه‌گیری حرکت سیال درون Pipe طراحی شده است.

بنابراین هنگام خرید انواع سنسور های التراسونیک باید مشخص شود منظور سنسور فاصله، Level Sensor یا Flow Sensor است.

در این صفحه منظور از محصول، سنسور و فلومتر التراسونیک مخصوص اندازه‌گیری جریان سیالات است.

نحوه کار سنسور التراسونیک

نحوه کار سنسور التراسونیک جریان بسته به تکنولوژی دستگاه متفاوت است، اما در بسیاری از مدل‌های Transit-Time دو Transducer در دو نقطه لوله قرار می‌گیرند.

یک موج در جهت جریان سیال ارسال می‌شود و موج دیگری در خلاف جهت جریان حرکت می‌کند.

وقتی سیال در حال حرکت است، زمان عبور موج در جهت Flow کمی با زمان عبور موج در خلاف Flow متفاوت خواهد بود.

الکترونیک دستگاه این اختلاف زمانی بسیار کوچک را اندازه‌گیری می‌کند و از روی آن سرعت سیال را محاسبه می‌کند.

هرچه سرعت جریان بیشتر شود، اختلاف Transit Time نیز تغییر می‌کند.

فناوری Transit-Time چیست؟

Transit-Time یا Time-of-Flight یکی از رایج‌ترین روش‌ها در برسی سنسور التراسونیک جریان است.

در این سیستم حداقل دو Transducer برای ارسال و دریافت موج Ultrasonic استفاده می‌شوند.

موج اول در جهت جریان و موج دوم در جهت مخالف ارسال می‌شود.

در حالت بدون Flow، زمان حرکت دو موج تقریباً برابر است.

وقتی سیال حرکت می‌کند، سرعت مؤثر انتشار موج در جهت Flow و خلاف آن متفاوت می‌شود.

از اختلاف این دو زمان می‌توان Velocity سیال را تعیین کرد.

سنسور التراسونیک Doppler

روش Doppler ساختار اندازه‌گیری متفاوتی دارد.

در این سیستم موج Ultrasonic به سمت سیال ارسال شده و بازتاب ایجادشده توسط ذرات معلق یا حباب‌های موجود در سیال تحلیل می‌شود.

حرکت ذرات باعث تغییر فرکانس موج بازتابی می‌شود که به آن Doppler Shift گفته می‌شود.

از این تغییر فرکانس می‌توان اطلاعات مربوط به سرعت حرکت سیال را به دست آورد.

تفاوت Transit-Time و Doppler

یکی از مهم‌ترین نکات در برسی سنسور التراسونیک شناخت تفاوت این دو فناوری است.

Transit-Time معمولاً برای سیالاتی مناسب است که امکان انتقال مناسب موج Ultrasonic از میان آنها وجود داشته باشد و میزان حباب یا ذرات معلق بیش از حد نباشد.

Doppler برای عملکرد خود به بازتاب موج از ذرات یا حباب‌های موجود در سیال وابسته است.

بنابراین برای یک آب نسبتاً تمیز، Transit-Time می‌تواند انتخاب مناسبی باشد؛ در حالی که برای بعضی سیالات دارای ذرات معلق، فناوری Doppler قابل بررسی است.

انتخاب دقیق باید بر اساس مشخصات همان Flowmeter و وضعیت واقعی سیال انجام شود.

فلومتر التراسونیک Clamp-on

Clamp-on Ultrasonic Flowmeter یکی از جذاب‌ترین مدل‌ها در خرید انواع سنسور های التراسونیک است.

در این ساختار Transducerها روی سطح بیرونی Pipe نصب می‌شوند.

بنابراین برای بسیاری از کاربردها نیازی نیست Sensor مستقیماً با سیال تماس داشته باشد.

این ویژگی می‌تواند نصب روی خطوط موجود را ساده‌تر کند و از ایجاد Pressure Drop ناشی از قرار گرفتن یک عنصر اندازه‌گیری در مسیر جریان جلوگیری کند.

مزیت Clamp-on

یکی از مهم‌ترین مزایای Clamp-on این است که برای نصب معمولاً نیازی به ایجاد سوراخ مستقیم در خط فرآیند نیست.

این ویژگی در خطوطی که توقف فرآیند دشوار است اهمیت زیادی دارد.

همچنین Sensor با ماده داخل لوله تماس مستقیم ندارد؛ در نتیجه در بعضی کاربردهای دارای سیالات خورنده، نگرانی Chemical Compatibility بخش Sensor کاهش پیدا می‌کند.

البته جنس، ضخامت و شرایط Pipe همچنان روی اندازه‌گیری اثر دارند.

محدودیت Clamp-on

Clamp-on Flowmeter برای تمام لوله‌ها و سیالات به یک اندازه مناسب نیست.

جنس Pipe، ضخامت دیواره، Liner داخلی، قطر لوله، کیفیت سطح خارجی و وجود خوردگی می‌توانند روی انتقال Ultrasonic Signal اثر بگذارند.

همچنین نصب نامناسب Transducer یا وارد کردن اشتباه اطلاعات Pipe می‌تواند باعث خطای اندازه‌گیری شود.

به همین دلیل در خرید انواع سنسور های التراسونیک Clamp-on، مشخصات لوله اهمیت زیادی دارد.

فلومتر التراسونیک Inline

Inline Ultrasonic Flowmeter مستقیماً در مسیر Pipe نصب می‌شود.

در این مدل بخش اندازه‌گیری به‌عنوان قسمتی از خط لوله عمل می‌کند.

طراحی هندسی مسیر صوتی در کارخانه مشخص شده است و در بسیاری از کاربردها شرایط اندازه‌گیری کنترل‌شده‌تری نسبت به نصب Clamp-on فراهم می‌شود.

این تجهیزات در سایزها، Pressure Ratingها و Process Connectionهای مختلف تولید می‌شوند.

فلومتر التراسونیک چندمسیره

Multi-path Ultrasonic Flowmeter از چند مسیر Ultrasonic برای اندازه‌گیری Velocity در قسمت‌های مختلف سطح مقطع Pipe استفاده می‌کند.

استفاده از چند Measurement Path می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره Profile جریان فراهم کند.

این طراحی به‌خصوص در بعضی Flowmeterهای دقیق و خطوط با قطر بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سنسور التراسونیک برای مایعات

یکی از اصلی‌ترین زمینه‌های خرید انواع سنسور های التراسونیک اندازه‌گیری Flow مایعات است.

این تجهیزات می‌توانند بر اساس طراحی برای آب، آب سرد و گرم، برخی روغن‌ها، مواد شیمیایی و سایر مایعات استفاده شوند.

نوع دقیق سیال باید از نظر سرعت صوت، میزان حباب، ذرات، Temperature و شرایط فرآیندی بررسی شود.

سنسور التراسونیک برای گاز

Ultrasonic Flow Measurement برای گاز نیز وجود دارد، اما طراحی Sensor و سیستم اندازه‌گیری آن با بسیاری از فلومترهای مایع متفاوت است.

در صنایع گاز و خطوط Pipeline از Ultrasonic Gas Flowmeterهای تخصصی استفاده می‌شود.

بنابراین نباید هر فلومتر التراسونیک مایع را برای اندازه‌گیری گاز استفاده کرد.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک حتماً باید Liquid یا Gas بودن کاربرد مشخص شود.

کاربرد در خطوط آب

یکی از مهم‌ترین کاربردهای سنسور جریان التراسونیک اندازه‌گیری Flow آب است.

در تأسیسات ساختمان، شبکه‌های آب صنعتی، سیستم Cooling Water، Chilled Water و فرآیندهای تولید می‌توان از این تجهیزات استفاده کرد.

Clamp-on Flowmeter به‌خصوص برای اندازه‌گیری موقت یا Retrofit روی خطوط موجود گزینه بسیار کاربردی محسوب می‌شود.

کاربرد در آب و فاضلاب

صنعت Water & Wastewater یکی از حوزه‌های مهم برای خرید انواع سنسور های التراسونیک است.

اندازه‌گیری جریان آب ورودی، خروجی، آب فرآیندی و برخی خطوط فاضلاب با Ultrasonic Flowmeter قابل انجام است.

نوع فناوری باید با میزان ذرات، حباب و شرایط سیال هماهنگ باشد.

کاربرد در سیستم HVAC

در Heating, Ventilation and Air Conditioning اندازه‌گیری Flow آب سرد و گرم اهمیت زیادی دارد.

با اندازه‌گیری دبی آب می‌توان عملکرد Chiller، Boiler، Pump و Heat Exchanger را بهتر پایش کرد.

در بعضی سیستم‌ها Flow Measurement همراه با Temperature Measurement برای محاسبه انرژی حرارتی استفاده می‌شود.

کاربرد در چیلر

در Chilled Water System، دانستن Flow Rate می‌تواند برای ارزیابی عملکرد Chiller و Pump مفید باشد.

Clamp-on Ultrasonic Flowmeter امکان اندازه‌گیری جریان بدون ایجاد تغییر بزرگ در لوله را فراهم می‌کند.

به همین دلیل این تجهیزات برای Energy Audit و بررسی عملکرد تأسیسات بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کاربرد در صنایع شیمیایی

در صنایع شیمیایی بعضی مایعات خورنده هستند و تماس مستقیم Sensor با سیال می‌تواند یک چالش باشد.

در چنین شرایطی Clamp-on Technology می‌تواند گزینه قابل بررسی باشد؛ زیرا Transducer بیرون لوله قرار می‌گیرد.

با این حال نوع لوله، Liner، دما و قابلیت انتقال Ultrasonic Wave باید بررسی شوند.

کاربرد در صنایع نفت

در بعضی کاربردهای نفتی، Flowmeterهای Ultrasonic برای اندازه‌گیری جریان مایعات یا گازها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اما ویژگی‌هایی مانند Pressure Rating، Hazardous Area Approval، Accuracy و نوع سیال اهمیت بسیار زیادی دارند.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک برای صنایع نفت و گاز باید مدل تخصصی همان کاربرد انتخاب شود.

کاربرد در نیروگاه

نیروگاه دارای تعداد زیادی سیستم Water و Cooling Circuit است.

Ultrasonic Flowmeter می‌تواند برای اندازه‌گیری Flow در برخی خطوط آب و سیستم‌های جانبی استفاده شود.

Clamp-on Meter برای بررسی موقت عملکرد تجهیزات نیز کاربرد زیادی دارد.

کاربرد در صنایع غذایی

در خطوط صنایع غذایی، جلوگیری از تماس اضافی تجهیزات اندازه‌گیری با محصول می‌تواند در برخی پروژه‌ها مزیت داشته باشد.

اگر جنس و ساختار Pipe برای انتقال Ultrasonic مناسب باشد، Clamp-on Meter می‌تواند بدون تماس مستقیم Sensor با ماده، Flow را اندازه‌گیری کند.

برای کاربردهای Inline باید Hygienic Design و Process Connection مناسب بررسی شوند.

کاربرد در تأسیسات کارخانه

در کارخانه‌ها تعداد زیادی خط Water، Cooling، Hot Water و Utility وجود دارد.

یکی از موارد برسی سنسور التراسونیک استفاده از آن برای شناسایی مصرف هر خط و بررسی عملکرد Pumpها است.

با نصب Flowmeter می‌توان Flow Rate واقعی را مشاهده کرده و آن را با مقدار طراحی مقایسه کرد.

اندازه‌گیری دبی چیست؟

Flow Rate مقدار سیالی است که در یک بازه زمانی از یک سطح مشخص عبور می‌کند.

دو مفهوم مهم در این زمینه Volumetric Flow و Mass Flow هستند.

Ultrasonic Flowmeterهای معمولی غالباً سرعت جریان را اندازه‌گیری کرده و با سطح مقطع Pipe، Volumetric Flow Rate را محاسبه می‌کنند.

برای محاسبه Mass Flow باید Density سیال نیز در اختیار سیستم باشد یا تجهیز برای این منظور طراحی شده باشد.

دبی حجمی

Volumetric Flow Rate می‌تواند با واحدهایی مانند موارد زیر بیان شود:

• لیتر بر دقیقه
• لیتر بر ثانیه
• متر مکعب بر ساعت
• متر مکعب بر ثانیه
• Gallon per Minute

نوع واحد معمولاً در Transmitter یا سیستم کنترل قابل تنظیم است.

سرعت جریان

Velocity یکی از پارامترهای اصلی در نحوه کار سنسور التراسونیک جریان است.

Flowmeter ابتدا Velocity متوسط سیال را تخمین می‌زند.

سپس با استفاده از Pipe Area مقدار Flow Rate محاسبه می‌شود.

به همین دلیل وارد کردن صحیح Internal Diameter لوله در Clamp-on Meter اهمیت زیادی دارد.

قطر داخلی لوله

Internal Diameter با قطر خارجی لوله یکسان نیست.

برای محاسبه دقیق سطح مقطع Flow باید قطر داخلی مشخص باشد.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک Clamp-on معمولاً اطلاعاتی مانند Outer Diameter، Wall Thickness و Pipe Material وارد دستگاه می‌شوند تا قطر داخلی و مسیر صوتی تعیین شود.

جنس لوله

Pipe Material روی انتشار موج Ultrasonic اثر دارد.

لوله‌های فولادی، Stainless Steel، Copper و برخی Plastic Pipeها ممکن است بسته به Flowmeter قابل اندازه‌گیری باشند.

برای لوله‌های چندلایه یا دارای Liner باید سازگاری مدل دقیق بررسی شود.

ضخامت دیواره

Wall Thickness یکی از پارامترهای مهم نصب Clamp-on Sensor است.

موج Ultrasonic ابتدا باید از دیواره Pipe عبور کند و سپس وارد سیال شود.

وارد کردن اشتباه ضخامت دیواره می‌تواند روی محاسبه Acoustic Path و نتیجه اندازه‌گیری اثر بگذارد.

Liner لوله

برخی Pipeهای صنعتی دارای Liner داخلی هستند.

وجود Liner یک لایه اضافی در مسیر Acoustic Signal ایجاد می‌کند.

نوع ماده و ضخامت Liner باید در برسی سنسور التراسونیک Clamp-on در نظر گرفته شود.

Coupling Gel

برای انتقال مناسب Ultrasonic Wave میان Transducer و Pipe Surface معمولاً از Coupling Material استفاده می‌شود.

وجود Air Gap میان Transducer و Pipe باعث افت شدید انتقال Acoustic Energy می‌شود.

به همین دلیل سطح Pipe باید آماده شده و Couplant مناسب مطابق دستورالعمل Sensor استفاده شود.

فاصله Transducerها

در Transit-Time Clamp-on Meter، فاصله میان Transducerها باید بر اساس قطر لوله، جنس Pipe، نوع سیال و روش Mounting تنظیم شود.

بسیاری از دستگاه‌ها پس از وارد کردن اطلاعات Pipe مقدار Sensor Spacing مورد نیاز را محاسبه می‌کنند.

نصب با فاصله نادرست می‌تواند باعث کاهش Signal Quality یا خطا شود.

روش نصب V

V-method یکی از آرایش‌های متداول Clamp-on Transducer است.

در این حالت موج از یک Transducer وارد Pipe شده، از سمت مقابل بازتاب کرده و به Transducer دوم می‌رسد.

این روش برای محدوده‌ای از Pipe Sizeها قابل استفاده است.

روش نصب Z

در Z-method، دو Transducer در دو طرف مقابل Pipe قرار می‌گیرند و موج تقریباً مستقیماً از Pipe عبور می‌کند.

این روش معمولاً برای بعضی لوله‌های بزرگ‌تر یا شرایطی که Signal Attenuation بیشتر است قابل بررسی است.

روش دقیق نصب باید طبق راهنمای Flowmeter انتخاب شود.

روش نصب W

در بعضی Flowmeterها W-method نیز وجود دارد.

در این آرایش موج چند بار از عرض Pipe عبور می‌کند و Acoustic Path طولانی‌تر می‌شود.

این روش می‌تواند برای برخی Pipe Sizeهای کوچک مناسب باشد.

پروفایل جریان

Flow Profile در داخل Pipe همیشه یکنواخت نیست.

Elbow، Valve، Pump و تغییر Diameter می‌توانند باعث Disturbance در جریان شوند.

برای اندازه‌گیری دقیق، محل نصب باید دارای Straight Run کافی در Upstream و Downstream باشد.

مقدار دقیق Straight Pipe Requirement به مدل و شرایط سیستم بستگی دارد.

محل نصب بعد از پمپ

نصب Flowmeter بسیار نزدیک به Pump می‌تواند به دلیل Turbulence یا Flow Disturbance روی Measurement اثر بگذارد.

بهتر است Sensor در نقطه‌ای نصب شود که Flow Profile تا حد ممکن پایدار باشد.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک باید محدودیت‌های Installation هر مدل بررسی شوند.

محل نصب نزدیک شیر

Valve نیز می‌تواند جریان را دچار آشفتگی کند.

به‌خصوص اگر Valve نیمه‌باز باشد، Flow Profile می‌تواند بسیار نامتقارن شود.

در نتیجه بهتر است Transducerها در فاصله مناسب از Valve نصب شوند.

لوله پر از سیال

در بسیاری از Ultrasonic Flowmeterهای مخصوص Pipe بسته، لوله باید کاملاً از مایع پر باشد.

وجود یک قسمت بزرگ Air Pocket می‌تواند مسیر صوتی را مختل کند.

بنابراین محل نصب روی Pipeline باید به گونه‌ای انتخاب شود که Full Pipe Condition برقرار باشد.

حباب هوا

Air Bubble یکی از عوامل مهم در برسی سنسور التراسونیک است.

مقدار زیاد حباب می‌تواند در Transit-Time Measurement باعث تضعیف یا پراکندگی موج شود.

از طرف دیگر بعضی Doppler Sensorها برای تولید Echo به ذرات یا حباب‌ها متکی هستند.

بنابراین تأثیر Bubble کاملاً به Technology Sensor بستگی دارد.

ذرات معلق

Suspended Solids نیز می‌توانند روی Ultrasonic Measurement تأثیر بگذارند.

در Transit-Time، مقدار بسیار زیاد ذرات ممکن است Signal Quality را کاهش دهد.

در Doppler، وجود ذرات مناسب برای بازتاب Wave بخشی از اصل اندازه‌گیری است.

دمای سیال

سرعت صوت در سیال با Temperature تغییر می‌کند.

Flowmeterهای مناسب این موضوع را در پردازش Measurement در نظر می‌گیرند، اما Operating Temperature Sensor و Transducer باید با فرآیند هماهنگ باشد.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک برای Hot Water یا فرآیند گرم، Temperature Rating اهمیت زیادی دارد.

فشار سیال

در Clamp-on Sensor چون Transducer بیرون Pipe نصب می‌شود، مستقیماً تحت فشار Process قرار ندارد.

اما خود Pipe باید Pressure را تحمل کند.

در Inline Flowmeter، Housing و Process Connection مستقیماً تحت فشار هستند و Pressure Rating تجهیز اهمیت زیادی دارد.

دقت فلومتر التراسونیک

Accuracy یکی از مهم‌ترین مشخصات در خرید انواع سنسور های التراسونیک است.

مقدار دقت به مدل، Technology، Pipe Size، Flow Velocity، Installation و Fluid Condition وابسته است.

در Clamp-on Meter کیفیت نصب و اطلاعات صحیح Pipe می‌توانند تأثیر زیادی بر Accuracy داشته باشند.

تکرارپذیری

Repeatability نشان می‌دهد اگر شرایط Flow ثابت باشد، دستگاه در اندازه‌گیری‌های تکراری تا چه اندازه نتایج مشابه ارائه می‌دهد.

در فرآیندهایی که Trend و تغییرات کوچک Flow اهمیت دارند، Repeatability مشخصه مهمی است.

Turndown Ratio

Turndown Ratio یا Measuring Range Ratio نشان می‌دهد Flowmeter چه محدوده‌ای از حداقل تا حداکثر Flow را می‌تواند اندازه‌گیری کند.

هرچه این محدوده گسترده‌تر باشد، دستگاه می‌تواند در Flow Rateهای متنوع‌تری مورد استفاده قرار گیرد.

مقدار دقیق این مشخصه برای هر مدل متفاوت است.

حداقل سرعت جریان

Flow بسیار پایین ممکن است برای بعضی Flowmeterها خارج از محدوده دقیق Measurement باشد.

بنابراین در برسی سنسور التراسونیک باید Minimum Flow Velocity بررسی شود.

این نکته مخصوصاً در خطوطی که ساعات زیادی با Flow بسیار کم کار می‌کنند اهمیت دارد.

جریان دوطرفه

برخی Ultrasonic Flowmeterها می‌توانند جهت جریان را نیز تشخیص دهند.

در این مدل‌ها Flow مثبت و منفی قابل اندازه‌گیری است.

این ویژگی برای خطوطی که ممکن است Reverse Flow داشته باشند کاربردی است.

خروجی 4 تا 20 میلی‌آمپر

در Flow Transmitterهای صنعتی، 4 تا 20 mA یکی از خروجی‌های رایج است.

مقدار Flow به یک جریان استاندارد تبدیل شده و به Analog Input PLC یا DCS ارسال می‌شود.

این ساختار برای Continuous Flow Measurement بسیار رایج است.

خروجی Pulse

Pulse Output می‌تواند برای Totalization مورد استفاده قرار گیرد.

برای مثال هر Pulse می‌تواند نمایانگر حجم مشخصی از سیال عبوری باشد.

PLC یا Counter با شمارش Pulseها می‌تواند Total Flow را محاسبه کند.

خروجی دیجیتال

برخی Flowmeterها دارای Interfaceهای دیجیتال هستند.

بسته به مدل ممکن است Modbus، HART، Ethernet یا سایر پروتکل‌های صنعتی وجود داشته باشند.

قابلیت دقیق هر Interface باید در زمان خرید انواع سنسور های التراسونیک بررسی شود.

خروجی رله

برخی Flowmeterها Relay Output برای Alarm یا Limit Function دارند.

برای مثال می‌توان Low Flow یا High Flow Alarm ایجاد کرد.

نوع و ظرفیت Relay باید با مدار Control هماهنگ باشد.

نمایشگر فلومتر

بسیاری از Ultrasonic Flowmeterهای صنعتی دارای Display هستند.

روی Display می‌توان Instantaneous Flow، Total Flow، Velocity یا وضعیت Signal را مشاهده کرد.

در مدل‌های Portable، نمایشگر برای Commissioning و Measurement موقت بسیار مهم است.

فلومتر التراسونیک پرتابل

Portable Ultrasonic Flowmeter برای اندازه‌گیری موقت Flow طراحی می‌شود.

Transducerهای Clamp-on روی Pipe نصب شده و پس از Measurement می‌توان آنها را به خط دیگری منتقل کرد.

این نوع برای Maintenance، Energy Audit، بررسی Pump Performance و مقایسه خطوط بسیار کاربردی است.

فلومتر التراسونیک ثابت

Fixed Ultrasonic Flowmeter برای Monitoring دائم یک خط نصب می‌شود.

Transducer و Transmitter به‌صورت دائمی در محل باقی می‌مانند و Flow Data را به PLC یا DCS ارسال می‌کنند.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک باید مشخص شود هدف Measurement موقت است یا Continuous Monitoring دائمی.

بدون افت فشار قابل توجه

در Clamp-on Flowmeter هیچ Sensor Body داخل مسیر Flow قرار نمی‌گیرد.

در نتیجه Measurement Element باعث ایجاد مانع داخلی و Pressure Drop مستقیم در سیال نمی‌شود.

این یکی از مزیت‌های مهم Ultrasonic Clamp-on Technology است.

بدون قطعه متحرک

بسیاری از Ultrasonic Flowmeterها برای Measurement به Impeller یا Turbine مکانیکی نیاز ندارند.

نبود قطعات دوار می‌تواند سایش مکانیکی ناشی از حرکت Measuring Element را کاهش دهد.

این موضوع یکی از تفاوت‌های مهم با Turbine Flowmeter است.

تفاوت سنسور التراسونیک و فلومتر توربینی

Turbine Flowmeter از Rotor یا Turbine موجود در مسیر سیال استفاده می‌کند.

جریان باعث چرخش Turbine شده و سرعت دوران آن با Flow مرتبط می‌شود.

Ultrasonic Flowmeter از Acoustic Wave برای اندازه‌گیری استفاده می‌کند و در مدل Clamp-on هیچ بخش متحرکی داخل Pipe ندارد.

تفاوت التراسونیک و الکترومغناطیسی

Electromagnetic Flowmeter بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی کار می‌کند و برای سیالات دارای رسانایی الکتریکی کافی مناسب است.

Ultrasonic Flowmeter به Conductivity الکتریکی سیال به همان شکل وابسته نیست.

بنابراین برای برخی مایعات با Conductivity پایین، Ultrasonic Technology می‌تواند گزینه قابل بررسی باشد.

در مقابل Magnetic Flowmeter در برخی سیالات رسانا و شرایط Process مزایای خاص خود را دارد.

تفاوت التراسونیک و کوریولیس

Coriolis Flowmeter می‌تواند Mass Flow را مستقیماً اندازه‌گیری کند و در بسیاری از مدل‌ها اطلاعات Density نیز ارائه دهد.

Ultrasonic Flowmeter معمولاً Velocity و Volumetric Flow را اندازه‌گیری می‌کند.

Coriolis معمولاً نیازمند نصب Inline است، در حالی که Ultrasonic Clamp-on می‌تواند بیرون Pipe نصب شود.

تفاوت التراسونیک و ورتکس

Vortex Flowmeter از گردابه‌های ایجادشده پشت Bluff Body برای تعیین Flow استفاده می‌کند.

Ultrasonic Meter از امواج صوتی استفاده می‌کند.

Vortex معمولاً به‌صورت Inline نصب می‌شود، در حالی که مدل Clamp-on Ultrasonic نیازی به ورود Sensor به داخل Pipe ندارد.

نکات مهم هنگام خرید انواع سنسور های التراسونیک

در خرید انواع سنسور های التراسونیک برای Flow Measurement ابتدا مشخص کنید سیال مایع است یا گاز.

نوع سیال دقیقاً مشخص شود.

میزان Bubble و Suspended Solid بررسی شود.

Transit-Time یا Doppler بودن فناوری انتخاب شود.

Clamp-on یا Inline بودن Flowmeter مشخص شود.

Minimum و Maximum Flow Rate تعیین شوند.

Pipe Diameter بررسی شود.

Outer Diameter و Wall Thickness برای مدل Clamp-on مشخص شوند.

Pipe Material و وجود Liner بررسی شوند.

Temperature Range سیال و محیط تعیین شود.

Pressure Rating برای مدل Inline بررسی شود.

Accuracy و Repeatability مورد نیاز مشخص شوند.

نوع خروجی 4 تا 20 mA، Pulse، Relay یا Digital Interface تعیین شود.

وجود Bidirectional Measurement در صورت نیاز بررسی شود.

محل نصب از نظر Elbow، Pump و Valve بررسی شود.

Full Pipe بودن خط اطمینان حاصل شود.

در مدل Clamp-on محل مناسب برای نصب Transducer و Sensor Spacing مشخص شود.

اگر کاربرد موقت است Portable Flowmeter و اگر Monitoring دائم است Fixed Flowmeter انتخاب شود.

در نهایت خرید انواع سنسور های التراسونیک باید بر اساس مشخصات کامل خط و دیتاشیت دقیق Flowmeter انجام شود.

برندهای معروف فلومتر و سنسور التراسونیک جریان

Endress+Hauser در حوزه Flow Measurement تجهیزات Ultrasonic و سایر فناوری‌های اندازه‌گیری جریان را برای کاربردهای صنعتی ارائه می‌کند.

Siemens نیز Ultrasonic Flowmeterهایی برای اندازه‌گیری جریان در کاربردهای مختلف صنعتی دارد.

KROHNE از برندهای شناخته‌شده تجهیزات Flow Measurement است و Ultrasonic Flowmeterهای صنعتی برای مایعات و گازها ارائه می‌کند.

Emerson نیز در حوزه Ultrasonic Flow Measurement به‌خصوص برای کاربردهای تخصصی Process و Gas محصولات مختلفی دارد.

FLEXIM یکی از برندهای تخصصی شناخته‌شده در زمینه Clamp-on Ultrasonic Flow Measurement است.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک انتخاب برند باید پس از مشخص شدن Pipe Size، نوع سیال، Accuracy، Technology و Installation Method انجام شود.

مزایای سنسور جریان التراسونیک

یکی از مهم‌ترین مزیت‌ها امکان Non-invasive Measurement در مدل‌های Clamp-on است.

عدم نیاز به قطعه متحرک داخل Flow در بسیاری از طراحی‌ها می‌تواند نیازهای نگهداری مکانیکی را کاهش دهد.

امکان Measurement دوطرفه در برخی مدل‌ها نیز مزیت مهمی است.

همچنین این فناوری برای Pipe Sizeهای مختلف و کاربردهای Portable یا Fixed قابل استفاده است.

محدودیت‌های سنسور جریان التراسونیک

Ultrasonic Flowmeter برای تمام شرایط بدون محدودیت نیست.

کیفیت Acoustic Signal اهمیت زیادی دارد.

وجود Bubble یا Solid بیش از حد می‌تواند در بعضی Transit-Time Meterها مشکل ایجاد کند.

Pipe Material و Liner روی مدل Clamp-on اثر می‌گذارند.

Installation نامناسب می‌تواند Accuracy را کاهش دهد.

در Flow بسیار پایین نیز باید Minimum Velocity دستگاه بررسی شود.

بنابراین برسی سنسور التراسونیک پیش از انتخاب مدل اهمیت زیادی دارد.

جمع‌بندی

خرید انواع سنسور های التراسونیک برای اندازه‌گیری جریان سیالات زمانی انتخاب مناسبی است که به اندازه‌گیری Flow با استفاده از امواج فراصوت نیاز داشته باشیم. Ultrasonic Flow Sensor می‌تواند بسته به مدل به‌صورت Clamp-on یا Inline طراحی شود و برای مایعات و در مدل‌های تخصصی برای گاز مورد استفاده قرار گیرد.

در برسی سنسور التراسونیک جریان، فناوری‌های Transit-Time و Doppler از مهم‌ترین روش‌ها هستند. Transit-Time اختلاف زمان عبور موج در جهت و خلاف Flow را اندازه‌گیری می‌کند، در حالی که Doppler از تغییر فرکانس موج بازتابی از ذرات یا حباب‌های در حال حرکت استفاده می‌کند.

نحوه کار سنسور التراسونیک به این صورت است که Transducer موج Ultrasonic را وارد سیال می‌کند و دستگاه با تحلیل رفتار این موج، Velocity جریان را محاسبه می‌کند. سپس با استفاده از سطح مقطع داخلی Pipe، مقدار Flow Rate تعیین می‌شود.

در خرید انواع سنسور های التراسونیک باید نوع سیال، Pipe Diameter، جنس و ضخامت لوله، میزان حباب و ذرات، Flow Range، دما، فشار، Accuracy، Clamp-on یا Inline بودن و نوع خروجی بررسی شوند تا Flowmeter متناسب با شرایط واقعی فرآیند انتخاب شود.