Ultrasonik akış ölçerler ve su akış ölçümünde çalışma prensibi anlamak

Akış hızı ölçümü, belirli bir zamanda bir teknenin belirli bir yüzey alanından geçen sıvı miktarının belirlenmesini içerir. Tüm ölçüm türleri gibi, fatura tahmini için su ve gaz tüketiminin izlenmesindeki kullanımından, akış hızı ölçümünün, ölçümün korunmasında anahtar rol oynadığı daha kritik endüstriyel uygulamalara (örneğin, birden fazla kimyasalın büyük ölçekli karıştırılması) kadar değişen günlük yaşam uygulamalarına sahiptir. sürecin / ürünün kalitesi.

Akış oranını belirlemek için, akış ölçerler olarak adlandırılan özel tür sayaçlar kullanılır. Akış ölçümündeki çeşitli gereksinimler (doğrusal / doğrusal olmayan, kütle / hacimsel oran, vb.) Nedeniyle birçok farklı Akış Ölçer türü vardır. Sayaçlar, aşağıdakileri içeren farklı faktörlere göre birbirinden farklıdır; uyguladıkları ölçüm tekniği, izledikleri belirli akış parametreleri, izleyebilecekleri akışkan hacmi ve fiziksel nitelikleri bunlardan birkaçıdır. YFS201, daha önce Arduino kullanarak su akışını ve hesaplanan akış oranını ve dağılmış hacmi ölçmek için kullandığımız popüler bir su akış sensörüdür.

Akış ölçerlerin bazı türleri / kategorileri şunları içerir; Bu makalenin odaklandığı türbin, Vorteks, Termal kütle, Manyetik, Oval dişli, Çark, Coriolis, Kütle akışı, Düşük akış ve Ultrasonik akış ölçerler. Ultrasonik Akış ölçerler, bir gemiden akan sıvı miktarını belirlemenin invazif olmayan, çok güvenilir bir yolunu sağlar ve petrol ve gazdan Kamu Hizmeti sağlayıcılarına kadar farklı endüstrilerde uygulamalar bulmuşlardır.

Bu makale için Ultrasonik Akış Ölçer ile ilgili her şeye, nasıl çalıştıklarına, avantajlarına ve dezavantajlarına bakacağız.

Ultrasonik Akış Ölçer

Adından da anlaşılacağı gibi, yaygın olarak kullanılan akış ölçerlerden biri olan ultrasonik akış ölçer, sıvının hacimsel akışını ultrason ile hızını ölçerek hesaplayan, müdahaleci olmayan bir cihazdır. Ses dalgalarının iletebileceği hemen hemen her sıvıda sıvı akışını ölçebilir. Bu tür debimetre, akışı ölçmek için Doppler prensibini veya geçiş süresi yöntemini kullanabileceği için genellikle "hibrit" olarak kabul edilir, bu iki prensibi de bu makalenin ilerleyen kısımlarında tartışacağız. Bu akış ölçerler, doppler ilkesini kullanarak çalışırlarsa Doppler akış ölçer olarak da adlandırılırlar.

Ultrasonik akış ölçerler, düşük basınç düşüşü, düşük bakım ve kimyasal uyumluluğun gerekli olduğu su uygulamaları için en idealdir. Genellikle içme suyu veya damıtılmış su ile çalışmazlar, ancak atık su uygulamaları veya iletken kirli sıvılar için uygundurlar. Boru hatlarından sıvı akışını engellemedikleri için aşındırıcı ve korozif sıvılar ile kullanılırlar.

Ultrasonik Akış Ölçerin çalışma prensibi

Ultrasonik akış ölçerler, akışı ölçmek için yankı ilkelerini ve farklı ortamlarda ses hızındaki değişimi kullanır. Ölçüm cihazları tipik olarak biri verici, diğeri alıcı görevi gören iki ultrasonik dönüştürücü içerir. İki güç çevirici, yan yana veya teknenin zıt taraflarında birbirlerinden bir açıyla monte edilebilir. Gönderen dönüştürücü, sensörün yüzeyinden sıvıya ses darbeleri yayar ve alıcı olarak belirlenen dönüştürücü tarafından alınır. Ses darbesinin vericiden alıcıya geçme süresi, geçiş süresi olarak bilinir, daha sonra tahmin edilir ve akış hızı ve diğer parametrelerin belirlenmesinde kullanılır.

İkinci konfigürasyon için, verici ve alıcının yan yana yerleştirilmesiyle, alıcı, iletimin bir yankısını almak için geçen süreyi izlerken verici, ses darbesini yayar.

Sensör konfigürasyonundan bağımsız olarak, geçiş süresi farkı ile ölçüm şu gerçeğe dayanmaktadır; ortamın akış yönünde yayılan ses dalgaları, ortamın akış yönüne karşı yayılan dalgalardan daha hızlı hareket eder. Bu nedenle, geçiş süresindeki fark, ortamın akış hızıyla doğru orantılıdır ve bu ilke, gazların ve sıvıların hacmini doğru bir şekilde ölçmek ve ayrıca yoğunluk ve viskoziteyi elde etmek için kullanılır.

Yukarıdaki iki yöntem çok yaygın olarak kullanılanlar olsa da, farklı ultrasonik akış ölçerler, sıvının türüne ve yapılacak ölçüme bağlı olarak bunun değiştirilmiş bir versiyonunu kullanır. Aşağıdaki Ultrasonik su sayacı görüntüsü, yukarı akış ve aşağı akış dönüştürücülerinin bir su akış ölçer tasarımı için bazı reflektörlerle birlikte bir sensör borusunun içine nasıl yerleştirildiğini göstermektedir. Aynısının gerçek donanım kurulumu da işaretlenen her iki dönüştürücü ile gösterilir.

Ultrasonik Akış Sensörlerini Kullanarak Akış Hızını Hesaplama

Bunun arkasındaki teknik özellikleri daha net bir şekilde anlamak için, verici (TA) ve alıcı (TB) dönüştürücülerinin birbirine zıt bir açıyla monte edildiği ilk konfigürasyonu içeren aşağıdaki resmi düşünün;

Akustik bir dalganın vericiden alıcıya gitmesi için geçen süre, yani ortamın akış yönünde T _{A –B} olsun ve alıcı dönüştürücüden verici dönüştürücüye geçmesi için geçen süre yani akış yönünün _tersidir T _{B –A}.

İki geçiş süresindeki fark, ortamın ortalama akış hızı v _m ile doğru orantılıdır, yani;

T _{B –A} - T _{A –B} = v _m ------------- Denklem 1

Sinyalin geçiş süresi, verici dönüştürücü ile alıcı verici arasındaki mesafenin, akustik sinyalin bir dönüştürücüden diğerine gitmesi gereken hıza bölünmesi olduğundan

T _{A –B} = L / (C _AB + v * cosα) -------------- Denklem 2

Ve;

T _{B –A} = L / (C _BA - v * cos α) --------------- Denklem 3

Denklem 2 ve 3, aşağı yönde dönüştürücü A ve dönüştürücü B arasındaki akış oranını tanımlar. nerede;

v = ortamın akış hızı, L = akustik yolun uzunluğu, c = ortamdaki ses hızı ve alfa "α", ultrasonik sesin vericiden alıcıya gittiği borunun açısıdır.

Ortamdaki ses hızının sabit olduğunu varsayarsak (yani sıvının yoğunluğu, sıcaklık vb. Parametrelerde değişiklik olmaz);

(L / (2 * cos)) * (T _{B – A} - T _{A – B}) / (T _{B – A} x T _{A – B})

ortalama hızı borunun kesit alanıyla çarparak, Q debisini;

Q = (π * D ³) / (4 * günah 2α) * (T _{B – A} - T _{A – B}) / (T _{B – A} x T _{A – B})

Borunun enine kesit alanı, çapı D

olan bir hat içi ultrasonik akış ölçer için sabittir.Bu denklemlerin yoğunluk, sıcaklık, basınç, ses hızı ve diğer ortam / akışkan tanımlı özellikler gibi değişkenler olmadan uygulanması, nedenlerini gösterir. ultrasonik akış ölçerlerin çok yönlülüğünün ve doğruluğunun arkasında

Ultrasonik ölçüm cihazlarının Avantajları / Önemi

Ultrasonik debimetrelerin en büyük avantajları, non-invaziv yapıları ve her tür sıvı ile çalışabilme kabiliyetleri olmalıdır (çünkü sıvılardaki ses yoğunluğu ve hızı önemli değildir). Farklı özelliklere sahip çeşitli maddeler (kimyasallar, çözücüler, yağlar vb. Dahil) her gün akışlarını izleme ihtiyacı ile boru sistemleri ile taşınır ve dağıtılır. Ultrasonik akış ölçerlerin non-invaziv doğası, bu gibi durumlarda onları goto metre yapar. Bu nedenle kimyasalla ilgili endüstrilerden gıda işleme, su arıtma ve petrol ve gaz sektörüne kadar farklı endüstriyel sektörlerde uygulamalar buluyorlar.

Dezavantajları

Ultrasonik debimetrelerin en büyük dezavantajı fiyatları olmalıdır. Tasarımlarının karmaşıklığından dolayı, ultrasonik akış ölçerler genellikle daha fazla çaba ve bileşen gerektirdiklerinden mekanik veya diğer sayaç türlerinden daha pahalıdır,

Tasarım karmaşıklığı ve maliyetinin yanı sıra, ultrasonik akış ölçerler, diğer çoğu sayaç türlerine kıyasla kurulum / kullanımda da bir uzmanlık düzeyi gerektirir.

Piyasadaki En İyi Ultrasonik Akış Ölçerler

Küresel ultrasonik akış ölçer pazarının 2024 yılına kadar 2 Milyar ABD Dolarına ulaşması beklenirken, bugün çok sayıda sektördeki uygulamaları ve bazı yeni geliştirilmiş varyantların piyasaya sürülmesi sayesinde pazar, son birkaç yılda güçlü bir büyümeye tanık oldu. Birçok üretici, ölçümün doğruluğunu artırmak için ileri teknolojiye sahip ultrasonik akış ölçerler geliştirmiştir. Bu ölçüm cihazı sektöre özel çözümler sunduğundan, en son gelişmelerin tahmin dönemlerinde pazarı yönlendirmesi bekleniyor. Piyasadaki en iyi ultrasonik akış ölçerler şunları içerir:

Sonic-View Ultrasonik Akış Ölçerler: Düşük sıvı akışlarını ölçmek için en iyi çözümlerden biri olan sonik görünüm, geçiş süresi ilkesine göre çalışır. Dönüştürücüler ortamla temas halinde değildir ve aletlerin içinde kullanılan hareketli parçalar yoktur. Düşük sahip olma maliyetleri, yıllarca bakım gerektirmeyen çalışma, korumalı transdüserler, ömür boyu sağlam bir sayaç döngüsü ve basınç tepe noktalarına ve parçacıklara karşı duyarsız yapısı gibi rakipsiz özellikler, sonik görünümlü ultrasonik akış ölçerin neden bunlardan biri olduğuna katkıda bulunur. sayaç pazarındaki en iyi çözümler.

Shmeters ultrasonik su sayaçları: Çeşitli boru akış koşulları altında, endüstriyel ve ticari amaçlı bu ultrasonik su sayacı, tasarım-kesit ölçümlerini mümkün olan en yüksek ölçüm doğruluğu ile işaretleyebilir. Sayaç pille çalışır ve tek pille 10 yıl kesintisiz çalışabilir; güç tüketimi 0,5 mW'den azdır. Manyetik girişimden etkilenmeden uzun süre çalışmaya devam edebilir. Bu arada, son derece güvenilir ve hassastır, 0,002 m / s kadar düşük bir akış hızı hızla tespit edilebilir.

Sitrans FS Ultrasonik Akış Ölçerler: Sıcaklık, viskozite, iletkenlik, basınç, yoğunluk ve en zorlu koşullar altında bağımsız olarak çalışabildikleri için çeşitli gazlar ve sıvılar için etkileyici performans sağlarlar. Sitrans FS220, olasılıkları sonsuz gibi göründüğünden, basit akış önlemleri için sınıfının en iyisi bir çözüm olmakla gurur duymaktadır.

Özellikle tüketici sınıfı uygulamalarda, Ultrasonik sayaçlar, belediye ve ilgili yetkililerin gaz ve su tüketimi gibi şeyleri uzaktan izlemesine olanak tanıyan LoRa gibi teknolojilerle geliştirilmektedir. İletişim ortamının düşük güç özelliği, bu sayaçların tek bir pil şarjı ile 5+ yıl dayanmasını sağlar, bu da mekanik sayaçlarla elde edilebilecek olandan çok daha fazladır.