اندازه گيري فلو به روش آلتراسونيك

1

اندازه گيري فلو به روش آلتراسونيك

600 400 مدیرسایت آهن یک

اندازه گيري فلو به روش آلتراسونيك

به امواج صوتي با فركانس هاي بيشتر از ۱۸كيلو هرتز امواج آلتراسونيك گويند(فركانس بالاي شنوائي انسان)
از امواج آلتراسونيك ميتوان جهت اندازه گيري كميت هاي زيادي استفاده نمود ،در زير دونمونه كاربردهاي
آنرا در اندازه گيري فلو بيان شده است.

پالس انتقال زمان گيري اندازه با فلومتر (Transit_time ultrasonic flow meter)

در اين اندازه گيرترانسديوسرها كريستالهاي پيزو الكتريك بوده كه قادرند ارسال و دريافت سيگنالهاي مافوق
صوت را انجام دهندآنها ممكن است در محدوده مگا هرتزي كار كننداين مبدل ها تحت زاويه θ نسبت به محور
نصب مي شوند هركدام فركانسي را ارسال نموده،با توجه به جهت حركت امواج مافوق صوتي(هم جهت با حركت
مواد ومخالف آن)اختلاف زماني بين ارسال ودريافت موج ايجاد ميشود كه مبناي خوبي جهت اندازه گيري فلو در
لوله مي شود.
مدت زمان عبور موج از لوله، بستگي به مشخصات لوله و جنس سيال عبوري دارد كه در يك اندازهگيري
خاص، ثابت ميباشند ودر كاليبراسيون دستگاه منظور ميگردند. همچنين اين مدت زمان، بستگي به جهت و
سرعت عبور سيال در لوله نيز دارد.اگر مدت زمان رفت وبرگشت را بترتيب Tu ,Td باشد داريم:

 

1

كه در آن: c:سرعت امواج داخل سيال v: سرعت سيال L :فاصله بين فرستنده وگيرنده

θ:زاويه بين امواج ومحور اصلي

بنابراين با اندازه گيري فاصله زماني بين ارسال موج توسط فرستنده و دريافت آن بوسيله گيرنده، مي توان
سرعت سيال و  در نتيجه ميزان فلو رااز روابط زير بدست آورد.

1

مزيت عمده اينگونه اندازه گيرهاعبارتند از:

  • هيچگونه اثري بر روي كميت مورد اندازهگيري ندارند
  • دقت اندازه گير %۵٫۰
  • سرعت خوبي دارد

البته اين مزيت در برابر هزينه و پيچيدگي بيشتر بدست ميآيد. طرح فلومتر بروش آلتراسونيك در شكل
(۲-۶۵ ) آمده است.

1

كاربرد فلومتر نوع Z:

  1. زماني كه سيال كدر(ذرات معلق) داشته باشد
  2. زمانيكه محدوديت جا داشته باشيم
  3. وقتي سطح داخلي لوله جرم داشته باش

اين روش براي لوله هاي باريك پيشنهاد نمي شود

روش ديگري ازنوع زمان انتقال پالس نوع Vبوده كه در شكل (۲-۶۶ ) نشان داده شده است در اين روش
ترانسديوسرها در يك طرف محل اندازه گيري قرار گرفته وفاصله آنهادر حدود قطر لوله است بطوري كه
سيگنالهاي ارسالي از ترانسديوسرهاپس از برخورد به طرف ديگرمسير بازتابش شده وتوسط ديگري دريافت مي
گردد

فلومتر-بروش-آلتراسونيك-نوع

1

كه در آن k مقدار ثابت ،v سرعت مواد عبوري،d قطر لاين، θ زاويه برخورد سيگنال به لاين با محور
T:زمان انتقال سيال در فلوي ثابت، T :∆اختلاف بين زمان ارسال ودريافت، τ:زمان انتقال سيگنال از ۰ عمودي،
طريق ديواره داخلي لوله
نوع ديگراين فلو مترWاست كه معمولا در لوله هاي ۵٫۱~۵٫Oاينچ استفاده مي شود .داراي محدوديتهاي
زير است

  • در لوله هاي رسوب دار خطا ايجاد مي شود
  • تيرگي مايع(ذرات معلق)خطا ايجاد مي كند.

در شكل (۲-۶۷ ) اساس كار نشان داده شده است

1

فلومترآلتراسونيك داپلر (Doppler-shift ultrasonic flow meter)

اين روش را در صورتي كه ذرات يا حباب در تمام حجم سيال وجود داشته باشد مي توان استفاده
نمود.اساس كار اين است كه امواج ما فوق صوت(۲۰Mhz − ۵Mhz.0 (ارسال شده از فرستنده به سمت گيرنده
توسط حركت ذرات وحباب ها تغيير فركانس (در اثر انعكاس) مي يابد اين تغيير فركانس ملاك اندازه فلو عبوري
است.(شكل(۲-۶۸)
از رابطه زيرمي توان فلو را اندازه گيري نمود.

1

  • f:∆اختلاف فركانس
  • c:سرعت سيگنال ارسالي
  • f: فركانس سيگنال ارسالي t
  • θ:زاويه امواج ارسالي وحركت سيال

1

مشخصات اين ا ندازه گير:

۱ -سيستم الكترونيكي ساده اي دارد (از عنا صر پيزو الكتريك استفاده شده)
۲ -ارزان بودن
۳ -دقت سيستم به عواملي چون ضخامت ديواره لوله،تعداد واندازه ذرات معلق در سيال بستگي دارد.
۴ -بيشتر بعنوان نمايشگر استفاده مي شود.

(Vortex flow meter) گردابي فلو گير اندازه

در اين نوع اندازه گير با قرار دادن مانع در برابر عبور جريان گردابهايي بوجود مي آورند همانطور كه در شكل
(۲-۶۹ ) نشان داده شده با فاصله مشخص ودر دو گروه مشخص بطوريكه هر گرداب در يك گروه بين دو گرداب
گروه ديگر قرار ميگيرد.

1

همانطور كه در شكل نشان داده شده L :فاصله بين گردابها در هر گروه و فاصله بين هردوگروه d است.
در اين اندازه گير فركانس امواج سيال برابرتعداد گردابهائي ا ست كه در هر رديف بعد از مانع در هر ثانيه
ايجاد مي گردد. ازرابطه زير مي توان فلو سيال را بدست آورد

1

در رابط فوق داريم:
D :قطر لوله A1: سطح مقطع در محل قرار گرفتن مانع
: سرعت سيال در محل قرار گرفتن مانع d :عرض جسم مكعب V1
سيال امواج فركانس : f (0.18-0.25) استروهال عدد: S

در شكل(۲-۷۰) چگونگي نصب مانع نشان داده شده است.

فلومتر-بروش-گردابي

كاربردها:

۱ -قطر لوله اين فلومتر بين ۵تا ۲۰ سانتي متر ساخته مي شود
۲ -سيگنال خروجي اين فلو متر معادل با فركانس متناوب مسير سيال است كه مي توان مانند فلومتر
توربيني اندازه گيري شود با اين تفاوت كه در اين اندازه گير احتياج به قطعه متحرك نيست.

محاسن:

۱ -داراي بازده ودوام زياد است (چون قسمت متحرك ندارد)
۲ -دقت دستگاه براي سيالات حدود %۷۵٫۰ ± وبراي گازها حدود %۵٫۱ ±مي با شد.

عيب:

افت فشار استاتيكي مانند فلو متر توربيني دارد

اندازه گير فلو از نوع الكترومغناطيسي (Flowmeters Electromagnetic )

اساس كار اين فلومتر قانون فارادي است كه مي گويداگر يك هادي به طول L وبا سرعت v عمود بر ميدان
مغناطيسي با چگالي B حركت كند ولتاژي القا مي شود كه از رابطه زير محاسبه مي شود.

E = B.V.L

در شكل (۲-۷۱ ) ك فلومتر مغناطيسي نشان داده شده است در اين شكل اگر Dفاصله بين دو الكترود و
A
Q
و V = 4
۲ D A π :داريم

1

 

})
شماره تماس
تلگرام