وصف مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية

1. مقدمة موجزة

يتكون مقياس التدفق بتقنية الموجات فوق الصوتية من جهاز حسابي ومستشعر فوق صوتي. تشمل المستشعرات الفوق صوتية المزدوجة مستشعرًا غير جراحي، ومستشعرًا للإدخال، ومستشعرًا يتم تثبيته على الجدار الداخلي للأنبوب أو قاع القناة.

تتطلب محولات الطاقة فوق الصوتية ذات زمن العبور، المثبتة بمشبك، تركيبها على الجدار الخارجي للأنبوب المراد قياس تدفقه، وذلك باستخدام طرق V وZ وW. يشبه مقياس التدفق فوق الصوتي ثنائي القناة نظيره أحادي القناة، إلا أن الأخير يحتاج إلى زوج واحد من المستشعرات، بينما يحتاج الثاني إلى زوجين. تُثبّت المستشعرات على السطح الخارجي للأنبوب، وتقرأ التدفق مباشرةً عبر جداره. تبلغ دقة القياس 0.5% و1%. يُعد مستشعر الموجات فوق الصوتية من نوع زمن العبور مناسبًا لقياس السوائل النظيفة والسوائل قليلة التلوث.

يجب تركيب محولات الطاقة فوق الصوتية دوبلر المثبتة على الأنبوب الخارجي مباشرة مقابل بعضها البعض، وهي مناسبة لقياس السوائل الملوثة، بشرط وجود بعض الجسيمات الكبيرة بما يكفي لإحداث انعكاس طولي، ويجب أن يكون قطر الجسيمات 100 ميكرون على الأقل (0.004 بوصة) في نطاق 40 مم - 4000 مم. إذا كان السائل شديد الصفاء، فلن يعمل هذا النوع من مقاييس التدفق بشكل جيد.

يُثبّت مستشعر سرعة التدفق عادةً على الجدار الداخلي للأنبوب أو في قاع القناة. بالنسبة لمستشعر سرعة التدفق الخاص بنا، يجب أن يكون أدنى مستوى للسائل أعلى من 20 مم أو أعلى من ارتفاع المستشعر (22 مم). ولضمان دقة عالية، يجب أن يتراوح أدنى مستوى للسائل بين 40 مم و50 مم.

لضمان دقة القياس، يحتاج كلا النوعين من العدادات إلى أنبوب مستقيم كافٍ، وعادةً ما يُطلب قطر 10D على الأقل في الجزء العلوي و5D في الجزء السفلي، حيث D هو قطر الأنبوب. ويمكن أن تؤدي الأكواع والصمامات وغيرها من الأجهزة التي تعيق التدفق الصفائحي إلى تقليل الدقة بشكل كبير.

2. كيفية العمل مع مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لوقت العبور

في مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ذي زمن انتقال السائل في الأنابيب الممتلئة، تتبادل المحولات الإشارات فيما بينها، وتؤدي حركة السائل داخل الأنبوب إلى اختلاف ملحوظ في زمن انتقال الصوت، حيث يتحرك الصوت مع اتجاه التدفق وعكسه. وبحسب قطر الأنبوب، قد تنتقل الإشارة مباشرةً بين المحولات، أو قد ترتد من جدار إلى آخر. وكما هو الحال في تقنية دوبلر، يقيس المحول سرعة التدفق، والتي تُترجم إلى معدل التدفق.

مقياس تدفق من نوع سرعة المساحة، حيث تُقاس سرعة الماء في محيط محول الطاقة DOF6000 صوتيًا عن طريق تسجيل انزياح دوبلر الناتج عن الجسيمات وفقاعات الهواء المجهرية المحمولة في الماء. ويُقاس عمق الماء فوق محول الطاقة DOF6000 بواسطة محول ضغط يسجل الضغط الهيدروستاتيكي للماء فوق الجهاز. تُقاس درجة الحرارة لتحسين دقة التسجيلات الصوتية، إذ ترتبط هذه القياسات بسرعة الصوت في الماء، والتي تتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة. ويتم حساب معدل التدفق وقيم التدفق الكلي بواسطة حاسبة التدفق بناءً على معلومات أبعاد القناة التي يُحددها المستخدم.

3. أنواع عدادات التدفق فوق الصوتية

تقنية وقت العبور: TF1100-EC مثبت على الحائط أو مثبت بشكل دائم، TF1100-EI نوع الإدخال، TF1100-CH نوع محمول باليد و TF1100-EP نوع محمول؛

مقياس تدفق المياه بالموجات فوق الصوتية من النوع SC7/ WM9100/Ultrawater المدمج، بما في ذلك وصلة الخيط ووصلة الشفة.

مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ثنائي القنوات TF1100-DC المثبت على الحائط، ومقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ثنائي القنوات من نوع الإدخال TF1100-DI، ومقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ثنائي القنوات المحمول الذي يعمل بالبطارية TF1100-DP.

تقنية دوبلر الزمنية: DF6100-EC مثبت على الحائط أو مثبت بشكل دائم، DF6100-EI نوع الإدخال وDF6100-EP النوع المحمول.

طريقة سرعة المساحة: النوع الثابت أو المستقر DOF6000-W والنوع المحمول DOF6000-P؛

4. الخصائص المشتركة

1. تقنية الموجات فوق الصوتية

2. عادةً ما يكون مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ذو زمن العبور أكثر دقة من مقياس التدفق من نوع دوبلر.

3. لا يمكن قياس السوائل التي تزيد درجة حرارتها عن 200 درجة مئوية.

5. القيود الشائعة

1. بالنسبة لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية للأنبوب الكامل الذي يعتمد على زمن العبور ودوبلر، يجب أن يكون الأنبوب مليئًا بالسوائل بدون فقاعات هواء.

٢- بالنسبة لمقاييس التدفق فوق الصوتية المثبتة بمشبك، يجب أن تكون الأنابيب مصنوعة من مواد متجانسة قادرة على نقل الصوت. مواد مثل الخرسانة، والألياف الزجاجية المقواة بالبلاستيك، والأنابيب المعدنية المبطنة بالبلاستيك، وغيرها من المواد المركبة تعيق انتشار الموجات الصوتية.

3. بالنسبة لعداد التدفق بالموجات فوق الصوتية غير التلامسي، يجب عادةً ألا يحتوي الأنبوب على أي رواسب داخلية، ويجب أن يكون السطح الخارجي نظيفًا عند موضع تركيب المحول. ويمكن تحسين انتقال الصوت بوضع شحم أو مادة مشابهة على السطح الفاصل مع جدار الأنبوب.

4. بالنسبة لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية غير التداخلي، يُفضل تركيب المحولات على جانبي الأنبوب عند موضع الساعة 3:00 و9:00، بدلاً من أعلى وأسفل الأنبوب. هذا يمنع تراكم أي رواسب في قاع الأنبوب.