على مدى العقد الماضي ، شهدت عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية تحولا ملحوظا. كانت ذات يوم تقنية متخصصة ، وهي الآن من بين أنظمة قياس التدفق الأسرع نموا في السوق.
النماذج الأولية الأولى من هذه التكنولوجيا يعود تاريخها إلى ستينيات القرن العشرين. كانت Fuji Electric أول من طور عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية مع إطلاق أول طراز FLH في عام 1975.
على الرغم من أنها كانت متاحة في السوق لعدة عقود ، إلا أنه في الآونة الأخيرة فقط اكتسبت عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية قبولا واسع النطاق.
هناك عدة أسباب لتزايد شعبية عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية. أدى التقدم في معالجة الإشارات إلى تحسين تصفية الضوضاء ، مما أدى إلى زيادة الدقة والكفاءة في قياس التدفق.
أدت التحسينات في تكنولوجيا معالجة الإشارات إلى تقليل الضوضاء بشكل أفضل ، مما زاد من دقة قياسات التدفق. يساهم هذا التحسن في تزايد شعبية عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية واعتمادها على نطاق واسع في مختلف الصناعات.
بالمقارنة مع عدادات التدفق الميكانيكية ، تتطلب عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية الحد الأدنى من الصيانة والموثوقية أعلى بكثير. كما طور الموردون ، مثل Fuji Electric ، منتجات مصممة خصيصا لصناعات وتطبيقات محددة ، بما في ذلك القدرة على قياس ليس فقط السوائل ، ولكن أيضا البخار.
ساعد تطوير المنتجات المركز هذا في إحداث ثورة في قياس التدفق وجعل عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية خيارا مفضلا بشكل متزايد في العديد من الصناعات والشركات حول العالم.
لفهم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بمشبك بشكل كامل ، من الضروري البدء بالمبادئ الأساسية لعدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية.
يشير مصطلح "الموجات فوق الصوتية" إلى تردد الموجات الصوتية التي تستخدمها هذه الأجهزة ، والتي تزيد عن 20 كيلو هرتز وبالتالي فهي غير مسموعة للأذن البشرية.
تقيس عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية التدفق عبر هذه الموجات الصوتية عالية التردد ، الناتجة عن محولات الطاقة التي تستخدم بلورات كهرضغطية لتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات صوتية.
هناك فئتان رئيسيتان من عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية: عدادات التدفق في الخط وعدادات تدفق المشبك غير التدخلية.
يكمن التمييز في الطريقة التي يتم بها إرسال إشارات الموجات الصوتية واستقبالها ومعالجتها لقياس الإنتاجية.
تتميز عدادات التدفق في الخط بمحولات طاقة على اتصال مباشر بسائل العملية ، وعادة ما يتم تركيبها على ملف مسبق الصنع بطول قياسي لضمان الزاوية الصحيحة وسهولة التركيب.
تتمتع العدادات المضمنة بتاريخ أطول وتميل إلى تقديم دقة أكبر بسبب نقص تدهور الإشارة الناجم عن جدران الأنابيب ، والتحجيم ، وعدم تناسق التركيب الموجود في عدادات المشبك.
نتيجة لذلك ، غالبا ما تكون عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المضمنة هي الخيار المفضل لتطبيقات المعاملات. يتضمن نقل المعاملات ، المعروف أيضا باسم قياس الضرائب ، تطبيقات قياس التدفق التي يتم فيها نقل ملكية السائل المقاس من طرف إلى آخر (الفواتير).
على الرغم من أن هذه التطبيقات لا تمثل سوى جزء صغير من جميع سيناريوهات قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ، إلا أنها تلعب دورا حاسما.
على عكس العدادات المضمنة ، يتم توصيل عدادات التثبيت غير التدخلية بالجزء الخارجي من خط الأنابيب ، دون ملامسة مباشرة لسائل العملية.
خضعت عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية هذه لتطورات تكنولوجية كبيرة ، مما يجعلها أسرع أنواع العدادات نموا من الاثنين. بالإضافة إلى ذلك ، توفر عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية مزايا حصرية تساهم في تزايد شعبيتها.
على الرغم من أن جميع عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية تستخدم إشارات الموجات الصوتية ، إلا أنها لا تعمل بنفس الطريقة.
هناك نوعان رئيسيان من عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية: عدادات وقت العبور وعدادات تدفق دوبلر ، والتي تختلف في إرسال واستقبال ومعالجة إشارات الموجات الصوتية.
تستخدم عدادات تدفق وقت العبور زوجا من محولات الطاقة التي تعمل كمرسلات ومستقبلات لإشارات الموجات الصوتية. تكون سرعة الموجات الصوتية في السائل أسرع عندما تتحرك في اتجاه مجرى النهر وأبطأ عندما تتحرك في اتجاه المنبع.
من خلال قياس الفارق الزمني بين هذه السيناريوهات ، يمكن للمقياس حساب سرعة السائل ، وبالتالي معدل التدفق الحجمي. عند دمجها مع الكثافة المعروفة للسائل ، يمكن أيضا تحديد معدل تدفق الكتلة.
عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية في وقت العبور أكثر تنوعا ، وقادرة على قياس السوائل والبخار ، ولكنها عادة ما تعمل فقط مع نوع واحد من السوائل في كل مرة. إنها تتطلب سوائل تحتوي على الحد الأدنى من الجسيمات الصلبة أو الفقاعات المحبوسة لتجنب التداخل مع إشارة الموجة الصوتية.
في المقابل ، تقيس عدادات تدفق دوبلر إزاحة تردد الإشارة الصوتية ، والتي تتناسب مع سرعة السائل.
تعتمد عدادات التدفق هذه على وجود جزيئات صلبة أو فقاعات هواء في تيار التدفق لتحويل إشارات الموجات الصوتية إلى مقياس التدفق.
لذلك ، تقتصر عدادات دوبلر على السوائل التي تحتوي على جزيئات صلبة أو فقاعات هواء ، مثل السوائل والحمأة المتسخة أو الهوائية.
تقيس عدادات الطاقة الحرارية ، والمعروفة أيضا باسم عدادات BTU ، طاقة أنظمة التدفئة والتبريد المائية باستخدام مستشعرات التدفق الحجمي وأجهزة استشعار درجة الحرارة وآلة حاسبة للتدفق.
مع تزايد أهمية اللوائح البيئية والحوافز المالية ، أصبح قياس الطاقة الحرارية أمرا بالغ الأهمية لتحسين أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في أنظمة الطاقة في المناطق والمرافق التجارية.
تعتبر عدادات الطاقة الحرارية بالموجات فوق الصوتية المثبتة بمشبك مثالية لتعديل الأنظمة القديمة ، لأنها تلغي الحاجة إلى تعديلات الأنابيب ، وهو أمر مكلف ويستغرق وقتا طويلا.
لكي تعمل عدادات السائل بالموجات فوق الصوتية في وقت العبور بدقة ، من الضروري أن يحتوي السائل على الحد الأدنى من الجسيمات الصلبة أو فقاعات الهواء المحبوسة. هذا لأنها يمكن أن تزعج إشارة الموجة الصوتية وتضر بدقة القياس.
حتى الآن ، ركزنا على عدادات التدفق المثبتة بمشبك ثابت ، والتي يتم تثبيتها في مكان واحد ، غالبا مع الصندوق الإلكتروني المثبت على الحائط أو الأنبوب.
ومع ذلك ، فإن تصميم محول الطاقة المشبك يفسح المجال بشكل جيد للغاية لحلول قياس التدفق المحمولة. من خلال الجمع بين محولات الطاقة المثبتة بالمشبك والإلكترونيات المحمولة ، من الممكن تطوير عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولة.
عادة ما تكون هذه الأجهزة المحمولة مجهزة بالإلكترونيات المحمولة ، ومحولات الطاقة ، والحوامل ، وجميع الملحقات الضرورية في حقيبة حمل مدمجة.
توفر عدادات التدفق المحمولة تطبيقات فريدة لا تستطيع أجهزة قياس التدفق ذات التركيب الثابت القيام بها، مثل الفحص الموضعي، والتحقق من دقة مقاييس التدفق الأخرى، واستبدال مقاييس التدفق الثابتة مؤقتا .
الفحص الموضعي هو أخذ قياسات التدفق المؤقتة في حالة عدم وجود عداد ثابت ، غالبا أثناء دراسات التدفق على النظام بأكمله. تساعد هذه الدراسات المستخدمين على فهم معدلات التدفق في جميع أنحاء النظام ، وتحديد معدلات التدفق الأساسية ، وتحديد التسريبات أو الانسدادات.
يمكن أيضا استخدام العدادات المحمولة للتحقق من دقة مقياس تدفق آخر ، خاصة إذا كان يظهر قراءات غير عادية أو غير منتظمة. يساعد هذا الفحص في تحديد ما إذا كانت هناك مشكلة في العملية أو العداد نفسه.
في بعض الحالات ، تتطلب مرافق المعالجة معايرة دورية لأجهزتها ، والتي قد تتضمن إزالة مقياس التدفق للمعايرة في منشأة معتمدة. خلال هذا الوقت ، يمكن أن يعمل مقياس التدفق المحمول كبديل مؤقت حتى يتم إعادة تثبيت العداد الثابت.
يوفر مقياس التدفق المحمول من Fuji Electric خيارات مختلفة لإخراج الإشارة ، مثل الإخراج التناظري ، مما يسمح بالتكامل السلس مع أنظمة التحكم.
باستخدام كل من عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية الثابتة والمحمولة غير التدخلية ، يمكن للمشغلين زيادة رؤية العملية إلى أقصى حد مع تقليل تكاليف المعدات.
تتمثل الإستراتيجية الشائعة في استخدام العدادات الثابتة للقياسات الحرجة والعدادات المحمولة للقياسات المؤقتة ، لتغطية أي نقاط عمياء محتملة.
بالإضافة إلى ذلك ، تقدم Fuji Electric برامج تأجير عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولة للاحتياجات المؤقتة.
يستخدم العديد من المتخصصين في هذا المجال مزيجا من عدادات تدفق المشبك بالموجات فوق الصوتية الثابتة والمحمولة لتحسين التحكم في العملية والحفاظ على عائد الاستثمار.
في الآونة الأخيرة ، لعبت التطورات في تصور الكهرباء لتوفير الطاقة دورا حاسما في الحد من انبعاثات غازات الدفيئة.
ومع ذلك ، فقد تأخرت الجهود المبذولة لتوفير الطاقة في استخدام البخار بسبب الصعوبات في تصور خسائر البخار.
لحل هذه المشكلة ، كان من الضروري وجود مقياس تدفق المشبك بالموجات فوق الصوتية للبخار يمكنه تحديد فقد البخار دون قطع الأنابيب.
بينما تم استخدام عدادات التدفق المثبتة بمشبك لقياسات السوائل ، كان من الصعب تطوير منتجات للبخار بسبب معامل الإرسال بالموجات فوق الصوتية المنخفض للغاية من الأنابيب.
باستخدام تقنيات الحد من الضوضاء ، واستخدام موجات لامب ، والمعروفة أيضا باسم الموجات فوق الصوتية ، ومعالجة الإشارات المتقدمة ، أطلقت فوجي إلكتريك بنجاح أول مقياس تدفق في العالم قادر على قياس البخار المشبع عند ضغط منخفض في عام 2019.
يستخدم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية الكهربائي Fuji ل FSJ Steam مستشعرات درجة الحرارة أو الضغط لقياس الطاقة الحرارية في تطبيقات البخار المشبع.
بفضل مجموعتها الواسعة من خيارات الاتصال ، تسمح عدادات التدفق من سلسلة FSJ بالاندماج السهل في أنظمة أتمتة المباني.
في حين أن هناك العديد من الفوائد لتقنية مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ، فمن الضروري النظر في التطبيق المقصود لتحديد ما إذا كان مناسبا.
مثل أي تقنية لقياس التدفق ، فإن عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المشبك لها مجموعة فريدة من المزايا والعيوب.
من المتوقع أن يتوسع اعتماد قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ، حيث تفوق الفوائد القيود المفروضة على مجموعة متزايدة من تطبيقات قياس التدفق. في حين أن هذه التكنولوجيا منتشرة حاليا في بعض الصناعات ، فمن المقرر أن تتوسع إلى قطاعات أخرى.
توفر عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المثبتة بمشبك العديد من الفوائد لمشغلي العمليات الذين يتطلعون إلى قياس معدلات تدفق السائل والبخار في مجموعة متنوعة من أحجام الأنابيب والمواد.
يلغي التركيب غير الجراحي الحاجة إلى تعديلات الأنابيب المكلفة أو الصيانة الدورية ، مع توفير قراءات دقيقة دون قياسات الانجراف بمرور الوقت.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولة المثبتة بمشبك لها تطبيقات فريدة لا تستطيع عدادات التدفق الثابتة تركيبها تحقيقها ، مثل الفحص في الموقع والتحقق من دقة مقياس تدفق آخر.
بفضل تعدد استخداماتها وتوفير التكاليف ، من السهل معرفة سبب استخدام العديد من المتخصصين في هذا المجال لكل من عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية الثابتة ومقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولة لتحسين عملياتهم.
عندما يتعلق الأمر بتعظيم رؤية العملية وخفض التكاليف ، توفر عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية المثبتة مجموعة فريدة من الفوائد.
مع تركيب غير تدخلي لا يتطلب أي تعديلات على الأنابيب أو الحاجة إلى الصيانة ، فإن هذه الأجهزة متعددة الاستخدامات للغاية في تطبيقات مثل أنظمة الطاقة في المناطق ، والمنشآت الصناعية ، وتصنيع الأدوية ، ومرافق معالجة المياه ، وعمليات النفط والغاز ، وتجهيز الأغذية ، والإنتاج الكيميائيوأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والفحوصات الموضعية لدراسات التدفق.
من المرجح أن تكون نماذج مقياس التدفق المحمولة بمثابة نقطة دخول للعديد من المستخدمين ، نظرا لعدم وجود خيارات أخرى لقياس التدفق المحمول قابلة للتطبيق تجاريا.
في النهاية ، يعتمد اختيار أي أداة عملية ، بما في ذلك عدادات التدفق ، على المتطلبات المحددة للتطبيق وتحديد أنسب التقنيات لتلبية تلك الاحتياجات.
