مقدمه:

دبی سنج التراسونیک (Ultrasonic Flow Meter) یکی از دقیق‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری جریان سیالات است که بدون تماس مستقیم با سیال، جریان را اندازه‌گیری می‌کند. این فناوری با تکیه بر اصول امواج فراصوت و زمان انتقال یا اثر داپلر، در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب کاربرد گسترده‌ای یافته است. در این مقاله، به بررسی تاریخچه توسعه دبی‌سنج‌های التراسونیک، استانداردهای بین‌المللی مرتبط و شرکت‌های برتر تولیدکننده این تجهیزات می‌پردازیم.

[ez-toc]

خلاصه:

1. تاریخچه دبی سنج التراسونیک

ریشه فناوری التراسونیک به کشف پیزوالکتریسیته در سال 1880 توسط برادران کوری بازمی‌گردد. در جنگ جهانی دوم، فناوری سونار توسعه یافت و پس از آن در پزشکی (سونوگرافی) کاربرد پیدا کرد.

سال 1963: شرکت Tokimec نخستین دبی سنج التراسونیک تجاری را معرفی کرد.
سال 1972: شرکت Controlotron (امروزه بخشی از Siemens) اولین دبی‌سنج مقاوم را در آمریکا عرضه کرد.
دهه 1990: استفاده گسترده از دبی‌سنج‌های التراسونیک در صنایع آغاز شد.
1995: استاندارد GERG توسط 9 شرکت گاز اروپایی تدوین شد.
1998: استاندارد AGA 9 برای گاز طبیعی منتشر شد و در 2007 به‌روزرسانی شد.
2005: مؤسسه API استانداردی برای مایعات هیدروکربنی تصویب کرد.

2. استانداردهای بین‌المللی در صنعت دبی‌سنجی

AGA 9: استاندارد مرجع برای دبی‌سنج‌های چند مسیره در انتقال کاستدی گاز طبیعی
OIML R117: استاندارد بین‌المللی برای مایعات، مورد استفاده در دبی‌سنج‌های مختلف
API MPMS Chapter 5.8: راهنمای کاربردی برای اندازه‌گیری مایعات هیدروکربنی با دقت بالا
GERG Guidelines: چارچوب اروپایی برای ارزیابی عملکرد دبی‌سنج‌ها

3. معرفی شرکت‌های برتر تولیدکننده دبی‌سنج التراسونیک

🔹 FMC Technologies

وارد بازار پس از خرید محصولات Fluenta
محصولات: سری MPU600/1200/200
تمرکز بر دبی‌سنج‌های چندپرتوی برای گاز فلر و خطوط لوله

🔹 KROHNE

تخصص در دبی‌سنج‌های 3 و 5 پرتوی
مناسب برای انتقال کاستدی نفت و گاز
قابلیت عملکرد بالا در هیدروکربن‌های سبک و سنگین

🔹 Faure Herman (فاقه هرمان)

مدل 18 مسیره برای مایعات
خریداری شده توسط IDEX در سال 2007

🔹 CALDON

سابقه در صنایع هسته‌ای
دبی‌سنج‌های 2، 4 و 8 مسیره
خریداری شده توسط Cameron در سال 2006

🔹 Thermo Fisher Scientific

محصول برجسته: M-Pulse چهار مسیره
دقت بالا تا ±0.15%
سایزهای 4 تا 16 اینچ

🔹 Elster Instromet

دبی‌سنج فلرسونیک: گاز فلر
دبی‌سنج چک‌سونیک: دقت بالا در زمان انتقال
مدل USM برای گاز طبیعی و بیوگاز، با نسبت اندازه‌گیری 1:140

🔹 Flow Technology

محصول UJF20 بدون افت فشار
قابلیت اندازه‌گیری جریان در گستره وسیع
جبران خودکار فشار، دما و چگالی گاز

🔹 Oval Corporation (ژاپن)

محصول Psonic-1 برای فشار پایین
دقت بالا، افت فشار صفر
قابلیت کنترل از راه دور

🔹 Emerson (Rosemount)

مدل SeniorSonic 3414
دبی‌سنج 4 پرتوی با دقت ±0.1%
قابلیت استفاده در اندازه‌گیری بلندمدت

تاريخچه دبي سنج التراسونيك

دبی سنج های التراسونيك براساس اندازه گيري زمان ارسال و دريافت امواج فراصوتي که توسط يک المان پيزوالکتريک انجام مي شود کار مي کنند، پيزو الکتريسيته در سال 1880 توسط برادران کوري به هنگام استفاده از کوارتز کشف شد، بعدها سونار براي کشف زيردريايي ها در دهه 1940 و در زمان جنگ جهاني دوم براي اولين بار مورد استفاده قرار گرفت. کاربردهاي التراسونيك درتشخيص پزشکي (سونوگرافي) در اواخر دهه 1950 مورد استفاده قرارگرفت اما در سال 1963 شرکت توکيوکايکي (حالا با نام توکيمِک) براي اولين بار دبي سنج هاي التراسونيك را به بازار تجارت معرفي کرد.

در سال 1972 ، شرکت Controlotron (حالا بخشي از Siemens ) اولين شرکتي بود که دبی سنج های التراسونيك روبست را در ايالات متحده امريکا معرفي کرد. در اواخر دهه 1970 و اوايل دهه 1980 دبی سنج های التراسونيك اثر داپلري مطرح شدند. اما در دهه 1990 بود که دبی سنج های التراسونيك بطور گسترده در کاربردهاي صنعتي مورد استفاده قرار گرفتند. در ژوئن 1998 انجمن گاز آمريکا استانداردي با نام 9-AGA را منتشر کرد.

در اين استاندارد معيارهاي استفاده از دبی سنج های التراسونيك بخصوص براي سيستم هاي چند مسيره و براي انتقال هاي کاستدي گاز طبيعي معرفي گرديد، اين استاندارد در سال 2007 بازنگري و به روز شد كه وجود اين استاندارد باعث رشد فروش دبی سنج های التراسونيك بخصوص نوع چند مسيره گشت،

در اروپا و سه سال قبل از تائيد 9-AGA تشکلي بنام GERG متشکل از 9 شرکت گاز طبيعي اروپايي در سال 1995 استانداردي را در زمينه دبی سنج های التراسونيك ارائه کردند. بهترين نوع دبی سنج های التراسونيك در انتقال هاي کاستدي گاز طبيعي نوع چهار، پنج و شش مسيره هستند، در سال 1995 سازمان بين المللي OIML سيستم اندازه گيري R117 را براي مايعات گسترش داد.

اين استاندارد علاوه بر دبی سنج های التراسونيك براي ساير دبی سنج های ديگر بکار مي رود، در حاليکه AGA در سال 1998 استاندارد 9-AGA را با استاندارد R117 مطابقت داد، هفت سال بعد در فوريه 2005 موسسه نفت آمريکا API استانداردي در جهت اندازه گيري مايعات هيدروکربني ارائه داد. از آن سال به بعد بيشتر مصرف کنندگان، دبی سنج های التراسونيك را تهيه مي کنند که به نوعي هر دو استاندارد OIML و API در آن رعايت شده است.

برخي از تامين کنندگان دبي سنج التراسونيك

شرکت FMC

شرکتي تازه وارد در زمينه دبی سنج های التراسونيك است. اين شرکت از زماني که بازار دبي سنج هاي چند مسيره را از شرکت فلواِنتا در نروژ خريداري کرد وارد اين بازار شد، اگر چه عمده بازار اين شرکت در اروپا است اما در حال گسترش بازار خود در شمال آمريکا نيز هست، اين شرکت در زمينه دبی سنج های التراسونيك اندازه گيري گاز فلر فعاليت دارد.

شرکت KROHNE

دبی سنج های التراسونيك متعددي براي انتقال کاستدي مايعات مي سازد، دبي سنج آلتروسونيک 5 پرتويي يکي از محصولات اين شرکت است که براي انتقال نفت و گاز مورد استفاده قرار مي گيرد و دبی سنج التراسونيك 3 پرتويي نيز از محصولات در انتقال هاي کاستدي براي هيدروکربن هاي مايع سبک است

شرکت فاقه هرمان

شرکت فاقه هرمان که محل آن در پاريس مي باشد. يک نمونه از دبی سنج های التراسونيك اين شرکت، نمونه اي هجده مسيره است که براي مايعات طراحي شده است. در فوريه 2007 شرکت IDEX Corporation شرکت فاقه هرمان را خريداري کرد.

شرکت CALDON

در حالي که شرکت کالدون بطور سنتي در صنايع هسته اي فعاليت دارد، اما در زمينه توسعه دبی سنج های التراسونيك براي صنايع پتروشيمي نيز فعاليتي را شروع کرده است و محصولاتي شاملدبی سنج های التراسونيك 2 و 4 و 8 مسيره تهيه مي کند. در ژانويه 2006 شرکت کالدون توسط شرکت کامرون خريداري شد.

شرکت Thermo Fisher Scientific

يکي از تازه واردهاي بازار دبی سنج های التراسونيك، يکي از محصولات آن نوع ام-پالس چهار مسيره با دقت 0.15 % است که توسط شرکت ترمو فيشر ساينتيفيک توليد مي شود. اين شرکت در سال 2006 از اختلاط دو شرکت ترموالکترون و فيشر ساينتيفيک ايجاده شده است. امروزه اين مجموعه، محصولات خود را تحت نام ترمو ساينتيفيک ارائه مي دهد و دبي سنج ها از سايز 4 اينچ تا 16 اينچ توسط اين شرکت توليد مي شوند.

شرکت آلماني Elester Instromet

فعاليت اين شرکت در زمينه اندازه گيري دبی گاز و دستگاه هاي کنترلي و سيستم هاي در ارتباط با صنعت گاز است. برخي از محصولات اين شرکت عبارتند از:

دبی سنج فِلرسونيک: اين دبی سنج ويژه اندازه گيري دبي گاز فلرهاي پالايشگاهي است.
دبی سنج چِک سونيک: اين دبی سنج ها عملکرد خطي، دقت و صحت بالايي دارند. به خاطر تکنولوژي خاص، با افزايش طول مدت زمان رسيدن سيگنال از فرستنده به گيرنده، دقت بالايي را در اندازه گيري فراهم مي کنند.
دبی سنج التراسونيك USM : اين دبی سنج براي اندازه گيري گاز طبيعي، نيتروژن، بيوگاز و هواي فشرده مناسب است. براي اندازه گيري جريان از دو پرتو استفاده مي کند.رنج ابيليتي اين دستگاه 1:140 است.

شرکت آمريکايي فلو تکنولوژي

فعاليت اين شرکت در زمينه سيستم هاي اندازه گيري نفت و گاز است ودر اين زمينه بيش از 50 سال سابقه کار دارد. برخي از محصولات اين شرکت عبارتند از:

دبي سنج هاي التراسونيك UJF20

هيچ گونه اختلاف فشاري در جريان گاز ايجاد نمي کند. در برابر نوسانات، جريان و ذرات معلق در آن آسيبي نمي بينند. قادر به اندازه گيري محدوده، وسيعي از جريان است و به همين دليل نياز به دبي سنج هاي متعدد نيست. بطور خودکار تغييرات سيگنال هايي را که به علت شرايط جريان مانند فشار ،و دما ايجاد مي شود جبران مي کند. قابليت اندازه گيري سرعت جريان گاز مستقل از خواص آن را دارد. داراي تکرارپذيري 0.2% است .

شرکت ژاپني اُوال

زمينه فعاليت اين شرکت در رابطه با سيستم هاي مربوط به صنايع گاز است و برخي از محصولات اين شرکت عبارتند از:

اين دبي سنج ها براي استفاده در فشارهاي پايين گاز طراحي شده اند. دقت و حساسيت خوبي دارند و افت فشار در آن ها تقريبا صفر است.

قادر به اندازه گيري دبي های خيلي کم گاز هستند که در انواع دبی سنج ها به سختي قابل تشخيص است. قابليت کنترل و رصد از راه دور را دارند.

شرکت Emerson

دبی سنج التراسونيك Rosemount™ SeniorSonic 3414 اين دبی سنج براي موارد نياز به دقت بالا، طراحي شده است. دقتي در حدود 0.1±% دارد و رنج ابيليتي 1:100 کار مي کند بعد از کاليبراسيون در طولاني مدت جريان را بخوبي اندازه گيري مي کند. و 4 پرتويي مي باشد

شرکت FMC Technologies

اين شرکت از سال 1962 در زمينه توليد سيستم هاي اندازه گيري و کنترل جريان مايع و گاز فعاليت دارد.

دبي سنج MPU1200 B Series : اين دبی سنج شش پرتوي است. ترانسديوسر پيشرفته آن امکان اندازه گيري دبي گاز با دقت بالا را فراهم مي کند. اين دبی سنج با اجزاي الکترونيکي پيشرفته آن مي تواند مقدار دانسيته گاز را از روي سرعت صوت در آن اندازه گيري نمايد و تغييرات دما و فشار را جبران کند.

دبي سنج MPU600 B Series : اين دبی سنج سه پرتوي است. پارازيت سيگنال هاي فراصوتی را برطرف مي کند مي توان ترانسديوسر آن را در هنگام عمليات انتقال گاز تعويض کرد. از اين دبی سنج مي توان در ايستگاه هاي گاز، ايستگاه هاي مخلوط کردن گاز، نيروگاه هاي برق، اتصالات خطوط لوله و ايستگاه هاي کمپرسور استفاده کرد.

دبي سنج MPU200 B Series : اين دبی سنج تک پرتوي است. اين دبی سنج مي تواند يکي از بهترين دبی سنج هاي رزرو باشد که براي افزايش دقت دستگاه به عنوان دبی سنج تاييد کننده صحت اندازه گيري بکار رود. از اين دبی سنج مي توان براي اندازه گيري دبی گازهاي تر و آلوده استفاده کرد.

جمع‌بندی و نکات پایانی

دبی‌سنج التراسونیک طی چند دهه اخیر جای خود را در صنایع استراتژیک تثبیت کرده است. شرکت‌های بزرگی مانند Siemens, Emerson, KROHNE, FMC و دیگر برندهای معتبر جهانی در توسعه این تجهیزات نقش کلیدی دارند. استفاده از استانداردهای جهانی مانند AGA 9 و OIML R117 به کاربران اطمینان می‌دهد که دقت، تکرارپذیری و قابلیت اطمینان در سطوح صنعتی رعایت شده‌اند.

سوالات متداول

دبی‌سنج التراسونیک چگونه کار می‌کند؟

با ارسال و دریافت امواج فراصوت در داخل لوله و اندازه‌گیری زمان عبور آن‌ها، سرعت و سپس حجم جریان محاسبه می‌شود.

تفاوت دبی‌سنج تک‌پرتوی با چندپرتوی چیست؟

دستگاه‌های چندپرتوی دقیق‌تر هستند و برای کاربردهای حساس مانند انتقال کاستدی گاز استفاده می‌شوند.

کدام برندها در زمینه دبی‌سنج التراسونیک برتر هستند؟

از جمله برندهای معتبر می‌توان به Emerson، KROHNE، FMC، CALDON و Elster اشاره کرد.

آیا دبی‌سنج التراسونیک نیاز به تماس با سیال دارد؟

خیر. بسیاری از این تجهیزات با فناوری clamp-on بدون تماس مستقیم با سیال کار می‌کنند.