EN
Yangilik
Sanoat sohalari uchun to'liq qo'llanma: Ultratovushli oqim o'lchovlar
Time : 2025-08-10
Zamonaviy sanoat oqim o'lchashda ultratovushli oqim hisoblagichlar muhim texnologiya sifatida turli sohalarda o'ziga xos ishlash prinsiplari va a'lo bajarish xususiyatlari tufayli katta afzalliklarni namoyish etadi. Bu texnologiya asosan ikkita turga bo'linadi: Doppler va o'tish vaqti, ularning har biri oqimni aniqlash uchun turli fizik prinsiplarga asoslanadi.
Doppler oqim o'lchagichlar akustik Doppler effektidan foydalanadi, oqimni suyuqlikda aralashgan zarralar yoki pufakchalardan ultratovush to'lqinlarining chastota siljishini aniqlash orqali o'lchaydi. Bu texnologiya ma'lum miqdordagi aralashgan qattiq jismlar yoki pufakchalarni o'z ichiga olgan muhitlar uchun ayniqsa mos keladi va ayniqsa kanalizatsiya tizimlarini tozalash kabi sanoat sohalarida samarali ishlaydi. Boshqa tomondan, ultratovush to'lqinlarining tarqalish vaqtini farqi asosida ishlovchi vaqt o'tishi oqim o'lchagichlari yuqori aniqlikda o'lchash imkonini beradi va asosan nisbatan toza suyuq muhitlar uchun ishlatiladi.
Chiqindi suvlarni tozalash avtomatlashtirish sohasida ultratovushli oqim o'lchagichlar bir nechta texnik afzalliklarga ega. Ular nojons boshqarish usulini qo'llaydi, bu quvurlarda bosim pasayishini to'liq oldini oladi va an'anaviy mexanik oqim o'lchagichlarning eskirish muammolarini bartaraf etadi. Datchiklarning aloqasizligi kimyoviy moslikni ta'minlaydi va ta'mirlash talablari keskin kamayadi. Shuningdek, ushbu texnologiya o'tkazuvchan suyuqliklar va turli xil suvli eritmalarga mos keladi.
Ultratovushli oqim o'lchagichlarning ham o'ziga xos cheklovchalari borligi ahamiyatga sazovor. Masalan, distillangan suv kabi yuqori toza muhitlar uchun etarli akustik aks ettiruvchi interfeyslarning etishmasligi o'lchash natijalariga sezilarli ta'sir qilishi mumkin. Shu bilan birga, ichimlik suvi kabi juda yuqori gigiena talablari bo'lgan sohalarda ularni qo'llash masofasini ehtimol baholash talab qilinadi. Bunday xususiyatlar ushbu texnologiyani sanoat jarayonlaridagi iflos suyuqliklarni o'lchash uchun yuqori tozalikka ega bo'lgan muhitlardan ko'ra qo'llashni maqbul qiladi.
Tarixiy jihatdan ultratovushli oqim o'lchagichlarning texnik asosi 19-asr o'rtalarida olib borilgan akustik tadqiqotlarga borib taqaladi. Doppler effekti fan qoidasining kashf etilishi keyingi muhandislik qo'llanmalariga muhim nazariy asos bo'ldi. Bu fizik hodisa faqatgina akustik chastotalarning siljish tabiatini tushuntirib berish bilan cheklanmay, zamonaviy oqim o'lchash texnologiyalariga yangi yechimlarni ham taklif qildi.
Ultratovushli oqim o'lchovchi asbobning ishlash printsipining batafsil tushuntirilishi
Ultratovushli oqim o'lchovchilar, ilg'or oqim o'lchash texnologiyasi sifatida, oqayotgan muhitda tovush to'lqinlarining tarqalish xususiyatlaridagi o'zgarishlarga asoslanib ishlaydi. O'lchash printsipiga qarab, ular asosan ikkita turga bo'linadi: Doppler va uchish vaqti.
Doppler ultratovushli oqim o'lchovchining ishlash printsipi:
Vaqt uzatish ultratovushli oqim o'lchagichlarning ishlash printsipi:
Vaqt uzatish oqim o'lchagichlari oqim tezligini aniqlash uchun ultratovush to'lqinlarining pastga va yuqoriga qarab tarqalish vaqtidagi farqni o'lchab aniqlaydi. Birtarafli suyuqlikda har ikkala yo'nalishda tarqalish vaqti teng bo'ladi. Suyuqlik oqayotganda pastga tarqalish vaqti qisqaradi, yuqoriga tarqalish vaqti esa uzayadi. Bu vaqt farqini aniq o'lchash hamda uning truboprovod geometrik parametrlari bilan birlashtirish orqali o'rtacha oqim tezligini aniq hisoblab chiqarish mumkin. Bu usul nisbatan toza suyuqlik muhitlari uchun ayniqsa mos keladi.
Tizim komponentlari va ish jarayoni:
Tipik ultratovushli oqim o'lchagich tizimi quyidagi asosiy komponentlardan iborat:
- Signallarni qayta ishlash bloki: Yuqori chastotali tebranish hosil qiluvchi va signallarni qayta ishlash elektron sxemalarini o'z ichiga oladi.
- Aksessuarlar to'plami: Ko'pincha qisqichli turda loyihalangan bo'ladi.
- Hisoblash va displey bloki: Ma'lumotlarni qayta ishlash va natijalarni ko'rsatish uchun ishlatiladi.
Ish jarayoni quyidagicha: Signalni qayta ishlash bloki transduserni boshqarish uchun yuqori chastotali elektr signali yaratadi, bu esa elektr signali ultratovushli to'lqinlarga aylantiriladi va suyuqlikka uzatiladi. Qabul qiluvchi transduser aks ettirilgan yoki o'tkazilgan ultratovushli signallarni qaytadan elektr signallarga aylantiradi, so'ngra oqim tezligi va oqim tezligini hisoblash uchun qayta ishlanadi.
Texnik xususiyatlar va afzalliklar:
- Noqulay o'lchash: Quvurlar tuzilishini buzish shart emas.
- Bosim yo'qotish yo'q: Tizim ishlash shartlarini ta'sirlamaydi.
- Keng qo'llanilishi: Turli xil suyuqlik muhitini o'lchash mumkin.
- Xizmat ko'rsatish oson: Harakatlanuvchi qismlar yo'q, bu esa yuqori ishonchlilikni kafolatlaydi.
Qo'llash bo'yicha eslatmalar:
Amaliyotda qo'llanilishda quyidagi omillarni hisobga olish kerak:
- Muhit xususiyatlari: Jumladan, loyqa va bir xil bo'lishi.
- Quvur holati: Materiali, o'lchami va qoplamasi holati.
- O'rnatish talablari: Yaxshi akustik ulanishni ta'minlash kerak.
- Atrof-muhitning to'siqchi ta'siri: Tebranish va elektromagnit to'siqchalardan saqlaning.
Texnik taraqqiyot bilan birga, zamonaviy ultratovushli oqim hisoblagichlar adaptiv g'ildirakli o'lchash texnologiyasi kabi yanada rivojlangan o'lchash rejimlarini ishlab chiqdi, bu o'lchash rejimini avtomatik ravishda o'lchash rejimini muhit xususiyatlariga qarab tanlaydi, o'lchash aniqligini va ishonchliligini yanada oshiradi.
Ultratovushli oqim hisoblagichlarning ishlash printsipi
Ultratovushli oqim o'lchagichlar akustik printsipga asoslangan noyob oqim o'lchash texnologiyasidir va suyuqlik ichida ultratovush to'lqinlarining tarqalish xususiyatlaridagi o'zgarishlarni aniqlash orqali oqim tezligini aniqlaydi. Qurilma quvur devorining tashqi tomoniga bevosita o'rnatilishi mumkin bo'lgan maxsus dizaynga ega bo'lib, quvur tuzilishini buzmasdan yoki muhit bilan aloqada bo'lmagan holda ishlaydi, shu sababli u korroziyaga uchragan suyuqliklar yoki yuqori bosim va yuqori harorat kabi qiyin sharoitlarga juda mos keladi. Shuningdek, uning portativ dizayni sanoat tekshiruvlari va vaqtinchalik o'lchashlar uchun juda mosdir.
Ultratovushli oqim o'lchagichlar asosan ikkita turga bo'linadi: Doppler va tekan vaqt, ular oqim o'lchash uchun turli fizik mexanizmlarga asoslanadi:
- Doppler ultratovushli oqim o'lchagichlar: Suyuqlikda doimiy ravishda tarqoq zarralar yoki pufakchalarning aks ettirishiga tayanadi. Ultratovushli signallar quvurga uzatilganda, oqimli muhitdagi uzluksizliklar (masalan, qattiq zarralar yoki pufakchalar) tovush to'lqinlarini tarqatadi va chastota siljishiga (Doppler siljishiga) sabab bo'ladi. Bu siljish suyuqlik tezligiga proporsional bo'lib, aks ettirilgan signalning chastota o'zgarishini tahlil qilish orqali oqim tezligini hisoblash imkonini beradi. Bunday oqim o'lchagichlarning to'g'ri ishlashi uchun muhit ma'lum darajada nojinslilik yoki gazga to'yinganlik darajasiga ega bo'lishi kerak, shunda etarli darajada akustik akslanish signallari ta'minlanadi. Shuningdek, o'lchash aniqligini buzmaslik uchun oqim tezligi ma'lum chegaralar doirasida saqlanib turilishi kerak.
- Time-of-Flight Ultrasonic Flowmeters: Oqish tezligini o'lchash uchun ultratovush to'lqinlarining pastga va yuqoriga qarab tarqalish vaqtini farqi asosida hisoblaydi. Suv oqimi tovush to'lqinlarining tarqalish tezligiga ta'sir qiladi, shu sababli pastga qarab tarqalish vaqti qisqaroq, yuqoriga qarab tarqalish vaqti esa uzunroq bo'ladi. Bu vaqt farqini aniq aniqlash orqali suyuqlik oqimining o'rtacha tezligini aniqlash mumkin. Bu usul nisbatan toza suyuqliklar, masalan, kimyoviy erituvchilar yoki past siyraklikdagi suv uchun mos keladi, lekin muhitning yuqori darajada tozaligini talab qiladi. Suvda juda ko'p aralashmalar yoki havo pufakchalari o'lchash natijalariga to'siq qo'yishi mumkin.
An'anaviy mexanik oqim o'lchagichlar bilan solishtirganda, ultratovushli oqim o'lchagichlar bosim yo'qotish, ishdan chiqish va kuchli moslashuvchanlik kabi afzalliklarga ega bo'lib, ayniqsa, chiqish suvlarni tozalash, kimyo sanoati va energiya sohalarida qo'llanish uchun maqbul. Biroq, ularning o'lchash aniqligini o'rtaning xususiyatlari sezilarli darajada ta'sirlaydi, shu sababli tanlash jarayonida suyuqlik xususiyatlari, quvur uzunligi sharoitlari va amaliy talablarni barchasini hisobga olish kerak bo'ladi, shunda eng yaxshi o'lchash natijasini ta'minlash uchun.
To'g'ri Ultratovushli Oqim O'lchagichni Tanlash
Ultratovushli oqim o'lchagichlar past bosim tushuvi va kam xavfsizlik talab qilinadigan sohalarda ham yaxshi ishlaydi. Doppler ultratovushli oqim o'lchagichlar hajmli oqim o'lchagichlardir va havo aralashgan suyuqliklar, masalan, chiqish suvlar yoki loy uchun qulay. Vaqt o'tishiga asoslangan ultratovushli oqim o'lchagichlar esa toza suyuqliklar, masalan, suv yoki moy uchun ajoyibdir.
Ultratovushli oqim hisoblagichlarning uchta asosiy turi mavjud. Chiqish turi (analog yoki raqamli), quvur diametri, minimal va maksimal jarayon temperaturasi, bosim va oqim tezligi kabi omillar sizning soharangizga qaysi ultratovushli oqim hisoblagich eng mos ekanligini belgilaydi.
Ultratovushli dizaynning o'zgarishlari
Clamp-on ultrasonic oqim hisoblagichlari bitta sensorli va ikkita sensorli versiyalarda mavjud. Bitta sensorli versiyada uzatuvchi va qabul qiluvchi kristallar trubaning yuzasidagi bitta nuqtaga mahkamlangan bitta sensor korpusida joylashgan. Sensor bilan truba o'rtasida akustik aloqani ta'minlash uchun spetsial qo'shimcha modda (coupling compound) ishlatiladi. Ikki sensorli versiyada uzatuvchi kristal bir sensor korpusida, qabul qiluvchi kristal esa boshqa sensor korpusida joylashadi. Clamp-on Doppler oqim hisoblagichlar truba devori o'zidan ham, sensor bilan truba devori o'rtasidagi havo bo'shliqlaridan ham noqulay ta'sirlarga noyobdir. Agar truba devori nayzabrangdan tayyorlangan bo'lsa, u uzatilayotgan signallarni yetarlicha uzun masofaga o'tkazib yuborishini hamda qaytishdagi eko effektini buzishini va oqim hisoblagich ko'rsatkichlarini noto'g'ri o'qishini keltirib chiqaradi. Shuningdek, akustik uzilishlar mis trubalarda, beton qoplamali trubalarda, plastik qoplamali trubalarda hamda shisha plastik bilan mustahklangan trubalarda ham bor bo'ladi. Bu uzilishlar uzatilayotgan signallarni tarqatib yuborishiga yoki qaytuvchi signallarni zaiflatishiga sabab bo'ladi, natijada oqim hisoblagichning aniqlik darajasi keskin pasayadi (ko'pincha ±20% atrofida bo'ladi). Ko'p hollarda truba qoplamali bo'lsa, clamp-on oqim hisoblagichlar umuman ishlamay qoladi.
Ultratovushli oqim o'lchagich o'rnatish texnikaviy xususiyatlari
1. O'rnatishdan tashlab tayyorgarlik
1.1 Quvur tizimi baholash va tasdiqlash
O'rnatishdan avval maqsadli quvur tizimini barcha tomonlama baholash o'tkazilishi kerak, shu jumladan quvur materialining akustik uzatish uchun asosiy talablarga javob berishini tekshirish. Ko'mirli po'lat va yaxshi sifatli po'latdan tayyorlangan metall quvurlar odatda yaxshi akustik uzatish xususiyatiga ega, metallmas quvurlar yoki maxsus materiallar bilan qoplangan quvurlar qo'shimcha tekshiruv talab qiladi. Shuningdek, quvur ichki diametri oqim o'lchagichning belgilangan xususiyatlariga aniq mos kelishi kerak, chunki har qanday og'ish o'lchash xatolariga sabab bo'lishi mumkin. Shuningdek, qoplamali materiallar (masalan, rezina yoki poliuretan) ultratovushli signallarni uzatish samaradorligini ancha kamaytirishi mumkinligi sababli quvur qoplamasi holatini ham ehtimol tekshirish kerak.
1.2 O'rnatish joyini tanlash me'yori
O'lchash aniqlikini kafolatlash uchun ideal o'rnatish joyini tanlash muhim ahamiyatga ega. Ularga gorizontal quvurlar yoki vertikal yuqoriga oqadigan qismlar ustunlik qiladi, vertikal pastga oqadigan qismlardan saqlanish kerak. Etarli to'g'ri quvur uzunligi ta'minlanishi kerak, odatda kamida 10 ta quvur diametri kirishdan oldin va 5 ta quvur diametri chiqishdan keyin talab qilinadi. Oqim buzilishiga sabab bo'lishi mumkin bo'lgan burchaklar, ventilyarlar, nasoslarning yoniga o'rnatishdan saqlaning. O'rnatish joyi shuningdek, kuchli tebranish manbalari va elektromagnit to'siqlardan uzoqda bo'lishi kerak hamda o'lchash barqarorligi uchun muhit haroratining o'zgarishiga e'tibor qaratilishi kerak.
2. O'rnatish uchun asosiy texnik nuqtalar
2.1 Quvur sirtini tayyorlash jarayoni
Quvurning tashqi sirtini qayta ishlash sifati to'g'ridan-to'g'ri ultratovushli signallarni uzatish samaradorligiga ta'sir qiladi. O'rnatishdan oldin quvurning sirtini eski qoplamalar, rust va oksidlanishdan tozalash kerak. Sirti notekis bo'lgan quvurlarni yaxshiroq ishlov berish uchun mayda shlyapka ishlatish tavsiya etiladi, tekis va tekis kontakt sirti hosil bo'lguncha polirovka qilinadi. Qayta ishlangan sirt moy, chang va boshqa ifloslanishlardan xoli bo'lishi kerak, zarurat tug'ilsa maxsus tozalash vositalaridan foydalanish mumkin. Qayta ishlash sohasi transduser kontakt maydonidan 2-3 marta katta bo'lishi kerak, bu yetarli o'rnatish zaxirasini ta'minlaydi.
2.2 Aniq transduser pozitsiyalash texnologiyasi
Transducer o'rnatish aniqroq o'lchash natijalarini ta'minlaydi. Transducerlar orasidagi masofa ishlab chiqaruvchi kompaniyaning qo'llanmasiga qat'iy muvofiq bo'lishi kerak bo'lib, aniq o'rnatish uchun mutaxassislarning maxsus jihozlaridan foydalanish kerak. Ikki transducer o'qini tekislashga ayniqsa e'tibor qaratish kerak, chunki hatto kichik burchak og'ishlari ham signallarni zaiflashiga sabab bo'lishi mumkin. Muvofiq o'rni tekislash uchun lazerli tekislovchi vositalardan foydalanish tavsiya etiladi. Katta diametrli quvurlar uchun esa o'rnatish aniqrog'ini hisobga olish kerak bo'ladi.
3. O'rnatishdan keyin tekshirish va sozlash
3.1 Tizim ishlashini sinovdan o'tkazish tartibi
O'rnatishdan keyin, shartnomaviy tizimni tekshirish majburiy hisoblanadi. Avval qabul qilingan signali ishlab chiqaruvchi tavsiya qilgan qiymatga etishini tekshirish uchun signali kuchini tekshiring. Keyin, muhitning to'siqishini yo'q qilish uchun signaldan shovqin nisbatini tekshiring. Turli oqim sharoitlarida o'lchash barqarorligini tekshiring va signali to'lqin shaklini aniq hamda barqaror ekanligini kuzating. Oqim o'zgarishlari davomida tizim reaksiya xususiyatlariga alohida e'tibor qarating, dinamik o'lchash ishlashini talablarga javob berishini ta'minlang. Oxir-oqibat, 24 soatdan ortiq o'lchash ma'lumotlarini uzluksiz kuzatish orqali uzun muddatli barqarorlik sinovlarini o'tkazing.
3.2 Ishlab chiqarish holatini tasdiqlash standartlari
Tizimni sozlashdan oldin bir nechta operatsion tekshiruvlarni o'tkazish kerak. Avval to'liq quvurilarni aniqlash funksiyasi to'g'ri ishlayotganligini tekshiring, chunki bu o'lchash aniqlik uchun asosiydir. Keyin, harorat kompensatsiya funksiyasini sinab ko'ring va o'zgaruvchan harorat sharoitida o'lchash barqarorligini kuzating. Tizimning o'zini tekshirish funksiyasini tekshiring va muddatli ravishda buzilishlarni aniqlash hamda ogohlantirishni ta'minlang. Oxir-oqibat, kelajakdagi texnik xizmat ko'rsatish va sozlash uchun boshlang'ich o'lchash qiymatlarini o'rnating.
4. Maxsus sharoitlarni hal qilish yechimlari
4.1 Yuqori haroratli quvurlarni o'rnatish bo'yicha me'yoriy hujjatlar
Yuqori haroratli muhit quvurlari uchun maxsus izolyatsiya choralari ko'rilishi kerak. Yuqori haroratli spirtli agentlar va issiqlikdan himoya qopqoqlaridan foydalanish tavsiya etiladi. Transdyuserlar va yuqori haroratli quvurlar orasida issiqlik o'tishini oldini olish uchun samarali issiqlik izolyatsiya qatlamlarini o'rnatish kerak. Shuningdek, o'lchash aniqlikiga harorat gradienti ta'siri hamda zarur hollarda qo'shimcha harorat kompensatsiya sensorlarini o'rnatish ham muhimdir.
4.2 Tebranish muhiti yechimlari
Yuqori tebranishli muhitlarda samarali tebranishni kamaytirish choralari amalga oshirilishi kerak. Transdyuserlarni mustahkamlash uchun maxsus tebranishni kamaytiruvchi tirqishlar yoki quvurga tebranishni so'ndiruvchi qurilmalarni o'rnatish mumkin. Tebranishga chidamliroq transdyuserlarni tanlash kerak, shuningdek, signallarni filtrlash parametrlarini mos ravishda sozlash kerak. O'lchash namunaviy chastotasini oshirish hamda o'rtacha ma'lumotlarni hisoblash yordamida bunday muhitlarda barqarorlikni yaxshilash mumkin.
5. Texnik xizmat ko'rsatish talablari
5.1 Navbatdagi texnik xizmat ko'rsatish bandlari
Karnay agentning holati va signallarning barqarorligini kuzatishga e'tibor qaratilgan muntazam tekshiruv tizimini tashkil eting. Mexanik mustahkamlash, elektr ulanishlari va signal sifati bahosini o'z ichiga olgan holda kamida oylik tizim tekshiruvini o'tkazing. Transdyuser sirtlarini tozaligini saqlang va muntazam ravishda eskirgan karnay moddalarni almashtiring. Tizim ishlash tendentsiyalarini kuzatish uchun to'liq texnik xizmat hujjatlarni saqlang.
5.2 Davriy kalibrovka standartlari
Foydalanish muhitiga qarab maqbul kalibrovka siklini ishlab chiqing, odatda 12 oyda bir bor kalibrovka o'tkazishni tavsiya etiladi. Kalibrovka jarayonida sertifikatlangan standart qurilmalardan foydalaning va standart ish jarayonlari bo'yicha harakat qiling. Kalibrovka ma'lumotlarini batafsil yozing va tahlil qiling, xatoliklarni darhol tekshiring. Muhim o'lchov nuqtalari uchun kalibrovka siklini qisqartiring yoki onlayn kalibrovkani amalga oshiring.
Ultratovushli oqim o'lchagichlarning sanoatda qo'llanilishi
Ultratovushli oqim hisoblagichlar turli sanoat sohalarida keng qo'llaniladi. Ular oqimni ovoz to'lqinlari yordamida o'lchaydi va nojiddiy bo'lgani uchun ko'plab vaziyatlarda ideal variant hisoblanadi. Ultratovushli oqim hisoblagichlar asosan neft va gaz sanoatida qo'llaniladi. Shuningdek, ular kimyo, doridorlik, ovqat-ichimlik, metall, kon qazish, qog'oz ishlab chiqarish hamda chiqindi suvni tozalash sohasida ham qo'llaniladi.
Zamonaviy sanoat oqim o'lchashda ultratovushli oqim hisoblagichlar muhim texnologiya sifatida turli sohalarda o'ziga xos ishlash prinsiplari va a'lo bajarish xususiyatlari tufayli katta afzalliklarni namoyish etadi. Bu texnologiya asosan ikkita turga bo'linadi: Doppler va o'tish vaqti, ularning har biri oqimni aniqlash uchun turli fizik prinsiplarga asoslanadi.
Doppler oqim o'lchagichlar akustik Doppler effektidan foydalanadi, oqimni suyuqlikda aralashgan zarralar yoki pufakchalardan ultratovush to'lqinlarining chastota siljishini aniqlash orqali o'lchaydi. Bu texnologiya ma'lum miqdordagi aralashgan qattiq jismlar yoki pufakchalarni o'z ichiga olgan muhitlar uchun ayniqsa mos keladi va ayniqsa kanalizatsiya tizimlarini tozalash kabi sanoat sohalarida samarali ishlaydi. Boshqa tomondan, ultratovush to'lqinlarining tarqalish vaqtini farqi asosida ishlovchi vaqt o'tishi oqim o'lchagichlari yuqori aniqlikda o'lchash imkonini beradi va asosan nisbatan toza suyuq muhitlar uchun ishlatiladi.
Chiqindi suvlarni tozalash avtomatlashtirish sohasida ultratovushli oqim o'lchagichlar bir nechta texnik afzalliklarga ega. Ular nojons boshqarish usulini qo'llaydi, bu quvurlarda bosim pasayishini to'liq oldini oladi va an'anaviy mexanik oqim o'lchagichlarning eskirish muammolarini bartaraf etadi. Datchiklarning aloqasizligi kimyoviy moslikni ta'minlaydi va ta'mirlash talablari keskin kamayadi. Shuningdek, ushbu texnologiya o'tkazuvchan suyuqliklar va turli xil suvli eritmalarga mos keladi.
Ultratovushli oqim o'lchagichlarning ham o'ziga xos cheklovchalari borligi ahamiyatga sazovor. Masalan, distillangan suv kabi yuqori toza muhitlar uchun etarli akustik aks ettiruvchi interfeyslarning etishmasligi o'lchash natijalariga sezilarli ta'sir qilishi mumkin. Shu bilan birga, ichimlik suvi kabi juda yuqori gigiena talablari bo'lgan sohalarda ularni qo'llash masofasini ehtimol baholash talab qilinadi. Bunday xususiyatlar ushbu texnologiyani sanoat jarayonlaridagi iflos suyuqliklarni o'lchash uchun yuqori tozalikka ega bo'lgan muhitlardan ko'ra qo'llashni maqbul qiladi.
Tarixiy jihatdan ultratovushli oqim o'lchagichlarning texnik asosi 19-asr o'rtalarida olib borilgan akustik tadqiqotlarga borib taqaladi. Doppler effekti fan qoidasining kashf etilishi keyingi muhandislik qo'llanmalariga muhim nazariy asos bo'ldi. Bu fizik hodisa faqatgina akustik chastotalarning siljish tabiatini tushuntirib berish bilan cheklanmay, zamonaviy oqim o'lchash texnologiyalariga yangi yechimlarni ham taklif qildi.
Ultratovushli oqim o'lchovchi asbobning ishlash printsipining batafsil tushuntirilishi
Ultratovushli oqim o'lchovchilar, ilg'or oqim o'lchash texnologiyasi sifatida, oqayotgan muhitda tovush to'lqinlarining tarqalish xususiyatlaridagi o'zgarishlarga asoslanib ishlaydi. O'lchash printsipiga qarab, ular asosan ikkita turga bo'linadi: Doppler va uchish vaqti.
Doppler ultratovushli oqim o'lchovchining ishlash printsipi:
Bu turdagi oqim o'lchovchi Doppler effekti yordamida oqimni o'lchaydi. Ultratovushli signallar oqayotgan muhitdagi osilgan zarralar yoki pufakchalarga duch kelganda, u aks ettirilgan to'lqinlarni yaratadi. Chunki aks ettiruvchilar suyuqlik bilan birga harakat qiladi, aks ettirilgan to'lqinlarning chastotasi siljib ketadi, bu Doppler siljishi sifatida tanilgan hodisa. Bu siljishning kattaligi bevosita suyuqlik tezligiga bog'liq bo'lib, chastota siljishini aniq o'lchab, oqim tezligini hisoblash mumkin. O'lchashni samarali amalga oshirish uchun muhitda akustik aks ettiruvchilar sifatida xizmat qiluvchi ma'lum konsentratsiyadagi osilgan zarralar bo'lishi kerak.
Vaqt uzatish ultratovushli oqim o'lchagichlarning ishlash printsipi:
Vaqt uzatish oqim o'lchagichlari oqim tezligini aniqlash uchun ultratovush to'lqinlarining pastga va yuqoriga qarab tarqalish vaqtidagi farqni o'lchab aniqlaydi. Birtarafli suyuqlikda har ikkala yo'nalishda tarqalish vaqti teng bo'ladi. Suyuqlik oqayotganda pastga tarqalish vaqti qisqaradi, yuqoriga tarqalish vaqti esa uzayadi. Bu vaqt farqini aniq o'lchash hamda uning truboprovod geometrik parametrlari bilan birlashtirish orqali o'rtacha oqim tezligini aniq hisoblab chiqarish mumkin. Bu usul nisbatan toza suyuqlik muhitlari uchun ayniqsa mos keladi.
Tizim komponentlari va ish jarayoni:
Tipik ultratovushli oqim o'lchagich tizimi quyidagi asosiy komponentlardan iborat:
- Signallarni qayta ishlash bloki: Yuqori chastotali tebranish hosil qiluvchi va signallarni qayta ishlash elektron sxemalarini o'z ichiga oladi.
- Aksessuarlar to'plami: Ko'pincha qisqichli turda loyihalangan bo'ladi.
- Hisoblash va displey bloki: Ma'lumotlarni qayta ishlash va natijalarni ko'rsatish uchun ishlatiladi.
Ish jarayoni quyidagicha: Signalni qayta ishlash bloki transduserni boshqarish uchun yuqori chastotali elektr signali yaratadi, bu esa elektr signali ultratovushli to'lqinlarga aylantiriladi va suyuqlikka uzatiladi. Qabul qiluvchi transduser aks ettirilgan yoki o'tkazilgan ultratovushli signallarni qaytadan elektr signallarga aylantiradi, so'ngra oqim tezligi va oqim tezligini hisoblash uchun qayta ishlanadi.
Texnik xususiyatlar va afzalliklar:
- Noqulay o'lchash: Quvurlar tuzilishini buzish shart emas.
- Bosim yo'qotish yo'q: Tizim ishlash shartlarini ta'sirlamaydi.
- Keng qo'llanilishi: Turli xil suyuqlik muhitini o'lchash mumkin.
- Xizmat ko'rsatish oson: Harakatlanuvchi qismlar yo'q, bu esa yuqori ishonchlilikni kafolatlaydi.
Qo'llash bo'yicha eslatmalar:
Amaliyotda qo'llanilishda quyidagi omillarni hisobga olish kerak:
- Muhit xususiyatlari: Jumladan, loyqa va bir xil bo'lishi.
- Quvur holati: Materiali, o'lchami va qoplamasi holati.
- O'rnatish talablari: Yaxshi akustik ulanishni ta'minlash kerak.
- Atrof-muhitning to'siqchi ta'siri: Tebranish va elektromagnit to'siqchalardan saqlaning.
Texnik taraqqiyot bilan birga, zamonaviy ultratovushli oqim hisoblagichlar adaptiv g'ildirakli o'lchash texnologiyasi kabi yanada rivojlangan o'lchash rejimlarini ishlab chiqdi, bu o'lchash rejimini avtomatik ravishda o'lchash rejimini muhit xususiyatlariga qarab tanlaydi, o'lchash aniqligini va ishonchliligini yanada oshiradi.
Ultratovushli oqim hisoblagichlarning ishlash printsipi
Ultratovushli oqim o'lchagichlar akustik printsipga asoslangan noyob oqim o'lchash texnologiyasidir va suyuqlik ichida ultratovush to'lqinlarining tarqalish xususiyatlaridagi o'zgarishlarni aniqlash orqali oqim tezligini aniqlaydi. Qurilma quvur devorining tashqi tomoniga bevosita o'rnatilishi mumkin bo'lgan maxsus dizaynga ega bo'lib, quvur tuzilishini buzmasdan yoki muhit bilan aloqada bo'lmagan holda ishlaydi, shu sababli u korroziyaga uchragan suyuqliklar yoki yuqori bosim va yuqori harorat kabi qiyin sharoitlarga juda mos keladi. Shuningdek, uning portativ dizayni sanoat tekshiruvlari va vaqtinchalik o'lchashlar uchun juda mosdir.
Ultratovushli oqim o'lchagichlar asosan ikkita turga bo'linadi: Doppler va tekan vaqt, ular oqim o'lchash uchun turli fizik mexanizmlarga asoslanadi:
- Doppler ultratovushli oqim o'lchagichlar: Suyuqlikda doimiy ravishda tarqoq zarralar yoki pufakchalarning aks ettirishiga tayanadi. Ultratovushli signallar quvurga uzatilganda, oqimli muhitdagi uzluksizliklar (masalan, qattiq zarralar yoki pufakchalar) tovush to'lqinlarini tarqatadi va chastota siljishiga (Doppler siljishiga) sabab bo'ladi. Bu siljish suyuqlik tezligiga proporsional bo'lib, aks ettirilgan signalning chastota o'zgarishini tahlil qilish orqali oqim tezligini hisoblash imkonini beradi. Bunday oqim o'lchagichlarning to'g'ri ishlashi uchun muhit ma'lum darajada nojinslilik yoki gazga to'yinganlik darajasiga ega bo'lishi kerak, shunda etarli darajada akustik akslanish signallari ta'minlanadi. Shuningdek, o'lchash aniqligini buzmaslik uchun oqim tezligi ma'lum chegaralar doirasida saqlanib turilishi kerak.
- Time-of-Flight Ultrasonic Flowmeters: Oqish tezligini o'lchash uchun ultratovush to'lqinlarining pastga va yuqoriga qarab tarqalish vaqtini farqi asosida hisoblaydi. Suv oqimi tovush to'lqinlarining tarqalish tezligiga ta'sir qiladi, shu sababli pastga qarab tarqalish vaqti qisqaroq, yuqoriga qarab tarqalish vaqti esa uzunroq bo'ladi. Bu vaqt farqini aniq aniqlash orqali suyuqlik oqimining o'rtacha tezligini aniqlash mumkin. Bu usul nisbatan toza suyuqliklar, masalan, kimyoviy erituvchilar yoki past siyraklikdagi suv uchun mos keladi, lekin muhitning yuqori darajada tozaligini talab qiladi. Suvda juda ko'p aralashmalar yoki havo pufakchalari o'lchash natijalariga to'siq qo'yishi mumkin.
An'anaviy mexanik oqim o'lchagichlar bilan solishtirganda, ultratovushli oqim o'lchagichlar bosim yo'qotish, ishdan chiqish va kuchli moslashuvchanlik kabi afzalliklarga ega bo'lib, ayniqsa, chiqish suvlarni tozalash, kimyo sanoati va energiya sohalarida qo'llanish uchun maqbul. Biroq, ularning o'lchash aniqligini o'rtaning xususiyatlari sezilarli darajada ta'sirlaydi, shu sababli tanlash jarayonida suyuqlik xususiyatlari, quvur uzunligi sharoitlari va amaliy talablarni barchasini hisobga olish kerak bo'ladi, shunda eng yaxshi o'lchash natijasini ta'minlash uchun.
To'g'ri Ultratovushli Oqim O'lchagichni Tanlash
Ultratovushli oqim o'lchagichlar past bosim tushuvi va kam xavfsizlik talab qilinadigan sohalarda ham yaxshi ishlaydi. Doppler ultratovushli oqim o'lchagichlar hajmli oqim o'lchagichlardir va havo aralashgan suyuqliklar, masalan, chiqish suvlar yoki loy uchun qulay. Vaqt o'tishiga asoslangan ultratovushli oqim o'lchagichlar esa toza suyuqliklar, masalan, suv yoki moy uchun ajoyibdir.
Ultratovushli oqim hisoblagichlarning uchta asosiy turi mavjud. Chiqish turi (analog yoki raqamli), quvur diametri, minimal va maksimal jarayon temperaturasi, bosim va oqim tezligi kabi omillar sizning soharangizga qaysi ultratovushli oqim hisoblagich eng mos ekanligini belgilaydi.
Ultratovushli dizaynning o'zgarishlari
Clamp-on ultrasonic oqim hisoblagichlari bitta sensorli va ikkita sensorli versiyalarda mavjud. Bitta sensorli versiyada uzatuvchi va qabul qiluvchi kristallar trubaning yuzasidagi bitta nuqtaga mahkamlangan bitta sensor korpusida joylashgan. Sensor bilan truba o'rtasida akustik aloqani ta'minlash uchun spetsial qo'shimcha modda (coupling compound) ishlatiladi. Ikki sensorli versiyada uzatuvchi kristal bir sensor korpusida, qabul qiluvchi kristal esa boshqa sensor korpusida joylashadi. Clamp-on Doppler oqim hisoblagichlar truba devori o'zidan ham, sensor bilan truba devori o'rtasidagi havo bo'shliqlaridan ham noqulay ta'sirlarga noyobdir. Agar truba devori nayzabrangdan tayyorlangan bo'lsa, u uzatilayotgan signallarni yetarlicha uzun masofaga o'tkazib yuborishini hamda qaytishdagi eko effektini buzishini va oqim hisoblagich ko'rsatkichlarini noto'g'ri o'qishini keltirib chiqaradi. Shuningdek, akustik uzilishlar mis trubalarda, beton qoplamali trubalarda, plastik qoplamali trubalarda hamda shisha plastik bilan mustahklangan trubalarda ham bor bo'ladi. Bu uzilishlar uzatilayotgan signallarni tarqatib yuborishiga yoki qaytuvchi signallarni zaiflatishiga sabab bo'ladi, natijada oqim hisoblagichning aniqlik darajasi keskin pasayadi (ko'pincha ±20% atrofida bo'ladi). Ko'p hollarda truba qoplamali bo'lsa, clamp-on oqim hisoblagichlar umuman ishlamay qoladi.
Ultratovushli oqim o'lchagich o'rnatish texnikaviy xususiyatlari
- O'rnatishdan Oldingi Tayyorgarlik
1.1 Quvur tizimi baholash va tasdiqlash
O'rnatishdan avval maqsadli quvur tizimini barcha tomonlama baholash o'tkazilishi kerak, shu jumladan quvur materialining akustik uzatish uchun asosiy talablarga javob berishini tekshirish. Ko'mirli po'lat va yaxshi sifatli po'latdan tayyorlangan metall quvurlar odatda yaxshi akustik uzatish xususiyatiga ega, metallmas quvurlar yoki maxsus materiallar bilan qoplangan quvurlar qo'shimcha tekshiruv talab qiladi. Shuningdek, quvur ichki diametri oqim o'lchagichning belgilangan xususiyatlariga aniq mos kelishi kerak, chunki har qanday og'ish o'lchash xatolariga sabab bo'lishi mumkin. Shuningdek, qoplamali materiallar (masalan, rezina yoki poliuretan) ultratovushli signallarni uzatish samaradorligini ancha kamaytirishi mumkinligi sababli quvur qoplamasi holatini ham ehtimol tekshirish kerak.
1.2 O'rnatish joyini tanlash me'yori
O'lchash aniqlikini kafolatlash uchun ideal o'rnatish joyini tanlash muhim ahamiyatga ega. Ularga gorizontal quvurlar yoki vertikal yuqoriga oqadigan qismlar ustunlik qiladi, vertikal pastga oqadigan qismlardan saqlanish kerak. Etarli to'g'ri quvur uzunligi ta'minlanishi kerak, odatda kamida 10 ta quvur diametri kirishdan oldin va 5 ta quvur diametri chiqishdan keyin talab qilinadi. Oqim buzilishiga sabab bo'lishi mumkin bo'lgan burchaklar, ventilyarlar, nasoslarning yoniga o'rnatishdan saqlaning. O'rnatish joyi shuningdek, kuchli tebranish manbalari va elektromagnit to'siqlardan uzoqda bo'lishi kerak hamda o'lchash barqarorligi uchun muhit haroratining o'zgarishiga e'tibor qaratilishi kerak.
- O'rnatish Uchun Asosiy Texnik Nuqtalar
2.1 Quvur sirtini tayyorlash jarayoni
Quvurning tashqi sirtini qayta ishlash sifati to'g'ridan-to'g'ri ultratovushli signallarni uzatish samaradorligiga ta'sir qiladi. O'rnatishdan oldin quvurning sirtini eski qoplamalar, rust va oksidlanishdan tozalash kerak. Sirti notekis bo'lgan quvurlarni yaxshiroq ishlov berish uchun mayda shlyapka ishlatish tavsiya etiladi, tekis va tekis kontakt sirti hosil bo'lguncha polirovka qilinadi. Qayta ishlangan sirt moy, chang va boshqa ifloslanishlardan xoli bo'lishi kerak, zarurat tug'ilsa maxsus tozalash vositalaridan foydalanish mumkin. Qayta ishlash sohasi transduser kontakt maydonidan 2-3 marta katta bo'lishi kerak, bu yetarli o'rnatish zaxirasini ta'minlaydi.
2.2 Aniq transduser pozitsiyalash texnologiyasi
Transducer o'rnatish aniqroq o'lchash natijalarini ta'minlaydi. Transducerlar orasidagi masofa ishlab chiqaruvchi kompaniyaning qo'llanmasiga qat'iy muvofiq bo'lishi kerak bo'lib, aniq o'rnatish uchun mutaxassislarning maxsus jihozlaridan foydalanish kerak. Ikki transducer o'qini tekislashga ayniqsa e'tibor qaratish kerak, chunki hatto kichik burchak og'ishlari ham signallarni zaiflashiga sabab bo'lishi mumkin. Muvofiq o'rni tekislash uchun lazerli tekislovchi vositalardan foydalanish tavsiya etiladi. Katta diametrli quvurlar uchun esa o'rnatish aniqrog'ini hisobga olish kerak bo'ladi.
- O'rnatishdan Keyin Tekshirish va Sozlash
3.1 Tizim ishlashini sinovdan o'tkazish tartibi
O'rnatishdan keyin, shartnomaviy tizimni tekshirish majburiy hisoblanadi. Avval qabul qilingan signali ishlab chiqaruvchi tavsiya qilgan qiymatga etishini tekshirish uchun signali kuchini tekshiring. Keyin, muhitning to'siqishini yo'q qilish uchun signaldan shovqin nisbatini tekshiring. Turli oqim sharoitlarida o'lchash barqarorligini tekshiring va signali to'lqin shaklini aniq hamda barqaror ekanligini kuzating. Oqim o'zgarishlari davomida tizim reaksiya xususiyatlariga alohida e'tibor qarating, dinamik o'lchash ishlashini talablarga javob berishini ta'minlang. Oxir-oqibat, 24 soatdan ortiq o'lchash ma'lumotlarini uzluksiz kuzatish orqali uzun muddatli barqarorlik sinovlarini o'tkazing.
3.2 Ishlab chiqarish holatini tasdiqlash standartlari
Tizimni sozlashdan oldin bir nechta operatsion tekshiruvlarni o'tkazish kerak. Avval to'liq quvurilarni aniqlash funksiyasi to'g'ri ishlayotganligini tekshiring, chunki bu o'lchash aniqlik uchun asosiydir. Keyin, harorat kompensatsiya funksiyasini sinab ko'ring va o'zgaruvchan harorat sharoitida o'lchash barqarorligini kuzating. Tizimning o'zini tekshirish funksiyasini tekshiring va muddatli ravishda buzilishlarni aniqlash hamda ogohlantirishni ta'minlang. Oxir-oqibat, kelajakdagi texnik xizmat ko'rsatish va sozlash uchun boshlang'ich o'lchash qiymatlarini o'rnating.
- Maxsus Holatlarni Hal Qilish Yechimlari
4.1 Yuqori haroratli quvurlarni o'rnatish bo'yicha me'yoriy hujjatlar
Yuqori haroratli muhit quvurlari uchun maxsus izolyatsiya choralari ko'rilishi kerak. Yuqori haroratli spirtli agentlar va issiqlikdan himoya qopqoqlaridan foydalanish tavsiya etiladi. Transdyuserlar va yuqori haroratli quvurlar orasida issiqlik o'tishini oldini olish uchun samarali issiqlik izolyatsiya qatlamlarini o'rnatish kerak. Shuningdek, o'lchash aniqlikiga harorat gradienti ta'siri hamda zarur hollarda qo'shimcha harorat kompensatsiya sensorlarini o'rnatish ham muhimdir.
4.2 Tebranish muhiti yechimlari
Yuqori tebranishli muhitlarda samarali tebranishni kamaytirish choralari amalga oshirilishi kerak. Transdyuserlarni mustahkamlash uchun maxsus tebranishni kamaytiruvchi tirqishlar yoki quvurga tebranishni so'ndiruvchi qurilmalarni o'rnatish mumkin. Tebranishga chidamliroq transdyuserlarni tanlash kerak, shuningdek, signallarni filtrlash parametrlarini mos ravishda sozlash kerak. O'lchash namunaviy chastotasini oshirish hamda o'rtacha ma'lumotlarni hisoblash yordamida bunday muhitlarda barqarorlikni yaxshilash mumkin.
- Texnik Xizmat Ko'rsatish Talablari
5.1 Navbatdagi texnik xizmat ko'rsatish bandlari
Karnay agentning holati va signallarning barqarorligini kuzatishga e'tibor qaratilgan muntazam tekshiruv tizimini tashkil eting. Mexanik mustahkamlash, elektr ulanishlari va signal sifati bahosini o'z ichiga olgan holda kamida oylik tizim tekshiruvini o'tkazing. Transdyuser sirtlarini tozaligini saqlang va muntazam ravishda eskirgan karnay moddalarni almashtiring. Tizim ishlash tendentsiyalarini kuzatish uchun to'liq texnik xizmat hujjatlarni saqlang.
5.2 Davriy kalibrovka standartlari
Foydalanish muhitiga qarab maqbul kalibrovka siklini ishlab chiqing, odatda 12 oyda bir bor kalibrovka o'tkazishni tavsiya etiladi. Kalibrovka jarayonida sertifikatlangan standart qurilmalardan foydalaning va standart ish jarayonlari bo'yicha harakat qiling. Kalibrovka ma'lumotlarini batafsil yozing va tahlil qiling, xatoliklarni darhol tekshiring. Muhim o'lchov nuqtalari uchun kalibrovka siklini qisqartiring yoki onlayn kalibrovkani amalga oshiring.
Ultratovushli oqim o'lchagichlarning sanoatda qo'llanilishi
Ultratovushli oqim hisoblagichlar turli sanoat sohalarida keng qo'llaniladi. Ular oqimni ovoz to'lqinlari yordamida o'lchaydi va nojiddiy bo'lgani uchun ko'plab vaziyatlarda ideal variant hisoblanadi. Ultratovushli oqim hisoblagichlar asosan neft va gaz sanoatida qo'llaniladi. Shuningdek, ular kimyo, doridorlik, ovqat-ichimlik, metall, kon qazish, qog'oz ishlab chiqarish hamda chiqindi suvni tozalash sohasida ham qo'llaniladi.
