تعمیر فلومتر KROHNE OPTIMASS 1300C

تعمیر فلومتر KROHNE OPTIMASS 1300C

-OPTIMASS 1300C یکی از مدل‌های قدیمی ولی دقیق از خانواده فلومترهای جرمی کوریولیس (Coriolis Mass Flowmeter) ساخت شرکت KROHNE است. این دستگاه برای اندازه‌گیری دبی جرمی (Mass Flow Rate)، چگالی (Density) و دبی حجمی (Volume Flow Rate) سیالات طراحی شده و توانایی اندازه‌گیری مستقیم این پارامترها را دارد. برخلاف فلومترهای حجمی (Volumetric) یا سرعتی (Velocity-based)، فلومتر کوریولیس، جریان را بر مبنای نیروی کوریولیس که توسط حرکت سیال بر لوله‌های ارتعاش‌کننده وارد می‌شود، تشخیص می‌دهد. این مدل اکنون متوقف‌شده (discontinued) محسوب می‌شود، ولی هنوز در بسیاری از پالایشگاه‌ها، صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی در سراسر دنیا نصب و استفاده می‌شود.

– اصول فیزیکی و علمی تکنولوژی کوریولیس

– اصل کوریولیس

فلومترهای کوریولیس بر پایه اثر کوریولیس کار می‌کنند: هنگامی که سیالی با دبی جرمی مشخص از درون لوله ارتعاش‌کننده عبور می‌کند، باعث می‌شود جهت ارتعاش لوله به‌صورت جزئی تغییر کند. این تغییر با سنسورهای موقعیت‌یاب در ابتدای مسیر و انتهای لوله اندازه‌گیری می‌شود. اختلاف فاز بین این دو سیگنال، مستقیماً متناسب با سرعت جرمی سیال است.

– محاسبه چگالی

فلومترهای کوریولیس همچنین تغییر فرکانس نوسان لوله را می‌سنجند. این تغییر ناشی از تغییر جرم موثر لوله و سیال است و امکان محاسبه چگالی را فراهم می‌آورد—چون فرکانس به جرم کل سیستم ارتعاشی بستگی دارد.

– محاسبه دبی حجمی

با در دست داشتن دبی جرمی و دانستن چگالی، دبی حجمی به‌راحتی از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

\text{دبی حجمی} = \frac{\text{دبی جرمی}}{\text{چگالی}}

این سه مقدار (جرمی، چگالی، حجمی) همزمان و با دقت بالا در اختیار سیستم کنترل یا کاربر قرار می‌گیرند.

– حساسیت پویای عملیات

یکی از مزایای بزرگ فلومترهای کوریولیس، استقلال نسبی عملکرد از ویسکوزیته، دما، فشار و هم‌رفتن فازهای گاز/مایع در مقیاس‌های نسبتاً متداول است. ضمناً پاسخ عالی در جریان‌های متغیر و پویایی اندازه‌گیری باعث کاربرد گسترده در فرآیندهای مدرن می‌شود.

– ساختار سخت‌افزاری و اجزای کلیدی OPTIMASS 1300C

– سنسور اندازه‌گیری (Sensor Tube & Electronics)

-لوله‌های ارتعاش‌کننده: بخشی از دستگاه که سیال از آن عبور می‌کند و ارتعاش را با فرکانس مشخص تولید می‌کند.
-کتاب کموت دریافتی/فرستنده (Transmitter): واحد الکترونیکی متصل به سنسورها—شامل مدارهای تولید، دریافت و پردازش سیگنال‌ها و تبدیل داده‌های خام به خروجی‌های استاندارد.
-صفحه نمایش/نمایشگر (Display/Local Display): ماژولی برای مشاهده لحظه‌ای مقادیر اصلی شامل دبی جرمی، دبی حجمی، چگالی و وضعیت دستگاه (در برخی نسخه‌ها).

– اتصالات مکانیکی

-فلنج (Flanged Connection): نسخه صنعتی عمومی با اندازه‌های DN10 تا DN150 (یا ⅜″ تا 6″)، فشار و دمای معمول.
-اتصال بهداشتی (Hygienic / Sanitary Connection): نسخه‌ای برای صنایع غذایی/دارویی با اتصالات S40 و محدود فشار \~10 bar و دما تا حدود 130 °C.

– منبع تغذیه و مصرف انرژی

-ولتاژ کاری: 12–24 VDC (بیشتر در محدوده 24VDC)
-مصرف انرژی: در حدود \~12 وات شامل سنسور و ترانسمیتر

– پروتکل‌ها و رابط‌های ارتباطی

کامیونیکیشن متنوع شامل:

– ۳ کانال 4–20 mA آنالوگ (برای خروجی‌های متعدد یا سیگنال‌های پشتیبان)
– پروتکل HART برای انتقال داده از طریق سیگنال آنالوگ
– Modbus (RTU یا ASCII)
– Foundation Fieldbus (FF)
– Profibus-PA / Profibus-DP

این تنوع، امکان ادغام آسان با بسیاری از سیستم‌های اتوماسیون صنعتی (DCS، PLC، SCADA) را فراهم می‌آورد.

– ویژگی‌ها و قابلیت‌های فنی

-اندازه‌گیری هم‌زمان جریان جرمی، چگالی و حجمی: این ویژگی، مزیت مهم و کلیدی کوریولیس در تحلیل فرآیند است و نیاز به چندین ابزار اندازه‌گیری را رفع می‌کند.
-دقت بالا: دقت‌هایی در حدود ±0.1% تا ±0.2% در دبی جرمی دیده می‌شود—بسته به مدل دقیق و شرایط فرایند.
-پایداری طولانی‌مدت: بدون نیاز به کالیبراسیون مکرر (در شرایط پایدار نسبتاً نگهداری آسان است).
-قابلیت نصب بهداشتی: نسخه S40 مخصوص کاربردهای حساس مانند صنایع غذایی، دارویی، بیوتکنولوژی.
-اتصال مطابق با استانداردهای بین‌المللی: امکان ادغام در شبکه‌هایی با HART، Modbus، Fieldbus و Profibus.
-محدوده دمایی و فشاری مناسب: مناسب برای کاربردهای عمومی صنعتی در دما تا \~120 °C و در نسخه بهداشتی تا \~130 °C و فشار \~10 bar.
-پاسخ سریع به تغییرات: زمان پاسخ در مرتبه صدها میلی‌ثانیه.
-افت فشار پایین تا متوسط: طراحی بهینه لوله‌ها برای کاهش تلفات انرژی در جریان سیال.

– کاربردها و حوزه‌های صنعتی مصرف

-صنایع نفت و گاز: اندازه‌گیری جریان نفت خام، میعانات گازی، ترکیبات شیمیایی خورنده.
-پالایشگاه‌ها: برای کنترل دبی خوراکی، محصولات میانی و مواد افزوده.
-صنایع شیمیایی و پتروشیمی: در فرآیندهای دقیق که نیاز به اندازه‌گیری هم‌زمان جرمی و چگالی است.
-صنایع غذایی و دارویی: نسخه‌های بهداشتی با استانداردهای ۳-A یا دیگر گواهی‌ها برای کاربردهایی مثل پر کردن بسته‌بندی‌ها، تولید نوشیدنی‌ها، تزریق مواد فعال.
-صنایع نیروگاهی: اندازه‌گیری جریان سوخت‌های فسیلی یا بیوگاز و روغن‌های روان‌کننده.
-کیفیت آب، کنترل فرآیندهای دفع و تصفیه: به‌ویژه در اندازه‌گیری دبی دقیق مواد شیمیایی افزودنی.
-کاربردهای تحقیقاتی یا آزمایشگاهی: جایی که دقت و ثبت چگالی و دبی هم‌زمان اهمیت دارد.

-مزایای ویژه در مقایسه با سایر تکنولوژی‌ها

– برتری بر فلومترهای حجمی یا سرعتی

– اندازه‌گیری دقیق‌تر و مستقل از ویسکوزیته، دما، فشار
– خروجی‌دهی چگالی و دبی حجمی بدون نیاز به حسگر اضافی
– پاسخ سریع، خطی و قابل اعتماد حتی در حضور نوسانات فرآیندی

– برتری بر سایر کوریولیس‌ها

– وجود نسخه بهداشتی
– گستردگی پروتکل‌ها برای ادغام در محیط‌های مختلف
– طراحی‌ سخت‌افزاری ساده‌تر و قابل اعتماد به خاطر مدل قدیمی‌تر ولی اثبات‌شده

– برتری در شرایط صنعتی سخت

– مقاومت بالا در برابر تغییرات شرایط فرآیندی، لرزش، تغییر دما
– با توجه به فناوری پایه، اعتماد عملیاتی زیادی در صنایع وجود دارد—افراد می‌گویند:

> “Coriolis flow meters also measure density and compensate for it real time.”
> “Even in low‑flow or vibration, they remain accurate and repeatable.”
> (نقل‌قول از ارتباطات عمومی مهندسان در انجمن‌های تخصصی)

-محدودیت‌ها، معایب و چالش‌ها

– توقف تولید

-OPTIMASS 1300C دیگر تولید نمی‌شود و ممکن است تهیه قطعات یدکی یا درایورها دشوار باشد.
– پشتیبانی شرکت رسمی محدود یا مشروط است.

– عملکرد در جریان‌های بسیار پایین

– در جریان‌های خیلی پایین (نزدیک به صفر)، عملکرد حسگر ممکن است افت کند و نویز بیشتر.
– در چنین شرایطی اغلب پیشنهاد می‌شود از پمپ‌های دوزینگ یا پریستالتیک بجای کوریولیس استفاده شود؛ چون در محدوده جریان‌های خیلی پایین، این ابزارها معمولاً دقیق‌تر و اقتصادی‌تر هستند.

– حساسیت نصب و نویز محیط

– نصب غیرصحیح (لرزش، تراز نبودن، انحراف از خط) می‌تواند دقت را مختل کند.
– نیاز به جداکننده‌های لرزش یا پایه‌های جداست.

– هزینه اولیه نسبتاً بالا

– قیمت این نوع فلومترها به‌ویژه در نسخه بهداشتی و صنعتی، بالاست.
– با وجود دقت و قابلیت‌های بالا، بعضی صنایع یا پروژه‌ها ممکن است گزینه‌های ارزان‌تر (مثل فلومترهای حجمی یا توربینی) را ترجیح دهند—به‌ویژه در کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری چگالی یا جریان جرمی دقیق ندارند.

– حساسیت به شرایط سیال گازدار یا حباب

– اگرچه فناوری کوریولیس نسبتا مقاوم به حباب است، در مواردی با حباب زیاد یا جریان فاز دوم (گاز در مایع یا بالعکس) ممکن است خروجی دچار نوسان یا خطا شود.
– برخی مدل‌های جدیدتر با فناوری EGM (Gas Management) این مشکل را بهتر کنترل می‌کنند، اما در مدل 1300C چنین امکاناتی وجود ندارد.

– علل رایج خرابی یا افت عملکرد

– گرفتگی و رسوب

– در سیالات با ناخالصی یا ذرات معلق، رسوب در لوله‌ها می‌تواند حرکت ارتعاشی را مختل کرده و دقت را کاهش دهد.
– تمیزکاری دوره‌ای یا نصب فیلترهای تصفیه ضروری است.

– خوردگی مواد و فرسایش

– در سیالات خورنده یا شرایط دمای بالا، لوله‌ها یا اتصالات ممکن است خورده و فرسوده شوند.
– در نسخه‌های بهداشتی، خوردگی داخلی می‌تواند به بهداشت فرآیند آسیب بزند.

– خرابی الکترونیکی یا نویز منبع تغذیه

– نوسانات در ولتاژ (مثلاً کمتر از حد لازم یا نویز شدید) می‌تواند باعث قطع یا نادرستی خوانش‌ها شود.
– خرابی در مدار ترانسمیتر یا کابل‌ها، اتصالات و پروتکل‌ها (مثلاً در ارتباط HART یا Modbus) مشکلات ارتباطی ایجاد می‌کند.

– نصب نامناسب یا لرزش شدید

– نصب روی خطوطی که ارتعاش گیرند، با لرزش محیط صنعتی (مثل لرزش‌های مکانیکی یا ارتعاشات ناشی از ماشین‌آلات) ممکن است باعث نویز یا خطا در سیگنال شود.
– نیاز به پایه‌ای ضد لرزش یا جداساز لرزش است.

– شرایط فرآیندی خارج از محدوده

– کارکرد در دما یا فشار بالاتر از محدوده مشخص‌شده (مثل دمای بالای \~130 °C یا فشار بالای \~10 bar در نسخه بهداشتی) می‌تواند به سخت‌افزار آسیب برساند.
– همچنین عملکرد در شرایط دمایی بسیار پایین ممکن است روی فرکانس ارتعاش یا سیگنال اثر بگذارد.

– راهکارهای نگهداری، کالیبراسیون و پشتیبانی

– نگهداری دوره‌ای و تمیزی

-بازرسی دوره‌ای لوله‌ها برای رسوب و خوردگی.
-در صورت نیاز، شست‌وشوی داخلی با سیال سازنده یا حلال مناسب.
-بررسی اتصالات مکانیکی، فلنج‌ها و اورینگ‌ها.

-. کالیبراسیون و چک عملکرد

– استفاده از تجهیزات استاندارد برای بررسی دبی جرمی و چگالی.
– در مدل‌های جدیدتر مانند OPTIMASS 1400، سیستم OPTICHECK برای تست صحت آنلاین پیش‌بینی شده؛ اما در 1300C باید از ابزار خارجی استفاده شود.

– پشتیبانی فنی

– ممکن است شرکت KROHNE یا نمایندگی‌های محلی نرم‌افزار، مدار الکترونیکی یا راهنما داشته باشند.
– اگر دستگاه روی شبکه Fieldbus یا Profibus نصب شده، ابزارهای دیباگ Protocol-specific در دسترس باشند.

– جایگزین یا ارتقاء

– در نظر گرفتن مدل‌های مدرن‌تر مانند OPTIMASS 1400 (قابلیت‌های EGM، Bluetooth، پروتکل‌های پیشرفته)، OPTIMASS 3010 یا 3300 — که پشتیبانی بهتر، دقت بیشتر، و فناوری‌های بهبود یافته ارائه می‌دهند.
– هنگام تعویض، بررسی ابعاد نصب، نوع اتصال، محدوده دما/فشار و پروتکل ارتباطی اهمیت زیادی دارد.

– گزینه‌های جایگزین / جانشین‌های مدرن‌تر

– OPTIMASS 1400 (KROHNE)

– دارای قابلیت‌های پیشرفت‌یافته مانند:

-EGM (Enhanced Gas Management) برای مدیریت بهتر حباب در جریان.
-ارتباط بلوتوث برای راه‌اندازی و عیب‌یابی بدون اتصال فیزیکی.
-پروتکل‌های مدرن‌تر مثل PROFINET، EtherNet/IP و قابلیت fieldbus.
– سیستم OPTICHECK برای کالیبراسیون سریع و عملکرد اطمینان‌پذیر.

– OPTIMASS 3010 / 3300

– طراحی برای کاربردهای نیمه‌صنعتی یا دقیق‌تر.
– ادغام بهتر با سیستم‌های اتوماسیون صنعتی، دقت بالاتر و زمان پاسخ سریع‌تر.
– در برخی مدل‌ها نمایشگر رنگی با رابط کاربری بهتر دارند.

– سایر برندها و تکنولوژی‌ها

-فلومترهای حرارتی (Thermal mass): مناسب برای گاز، جریان پایین ولی محدودیت کارکرد در مایعات و دقت کمتر برای چگالی.
-فلومترهای التراسونیک دوگانه (Transit-time ultrasonic): بدون تماس، اما وابسته به شرایط سیال (ویسکوزیته، حباب).
-فلومترهای الکترومغناطیسی (Magnetic): مناسب برای سیالات رسانا، اما فقط دبی حجمی را اندازه می‌گیرند و نه جرمی یا چگالی.

– جمع‌بندی نهایی

در نهایت، OPTIMASS 1300C دستگاهی با سابقه و دقت بسیار بالا در زمینه اندازه‌گیری جریان جرمی و چگالی در صنایع مختلف است. اگرچه تولید آن متوقف‌شده، ولی به‌دلیل قابلیت‌های مقاومتی، پایداری عملکردی، و دقت در کاربردهای پیچیده، همچنان در بسیاری از سایت‌های صنعتی در سراسر جهان به‌طور گسترده استفاده می‌شود.

نکات کلیدی مثبت:

– اندازه‌گیری هم‌زمان دبی جرمی، حجمی و چگالی
– دقت بالا و پایداری
– قابلیت استفاده در شرایط صنعتی سخت
– ارتباطات متنوع برای ادغام در سیستم‌های کنترلی

-نکات منفی / چالش‌ها:

– توقف تولید و دشواری در تهیه قطعات یا پشتیبانی
– عملکرد نامطلوب در جریان‌های بسیار پایین
– حساسیت نسبت به نصب و شرایط فرآیندی ناپایدار
– هزینه بالاتر نسبت به فناوری‌های ساده‌تر

-علل رایج خرابی:

– رسوب، خوردگی، نصب ناصحیح، شرایط خارج از محدوده دما/فشار، نویزهای الکترونیکی

-راهکارها:

– نگهداری منظم، کالیبراسیون دوره‌ای، بررسی شرایط نصب، توصیه به ارتقاء به مدل‌های جدیدتر در صورت امکان

تعمیر فلومتر KROHNE OPTIMASS 1300C