وضعیت: بسته
شماره سند:
تاریخ انتشار: 1403/12/06
مهلت ارسال پیشنهاد: 1404/04/31
فرصتها: براساس پیشنهادها قابل مذاکره خواهد بود.
تماس : 02166539734 – 02166533864
ارسال پروپوزالها: https://ghazal.inif.ir
در صنایع نفت، گاز و آب در داخل کشور، نیاز به محصولات در حوزه اندازهگیری سیالات همواره جزء نیازهای اساسی کشور بوده است. با توجه به کمبود منابع انرژی از يکسو و بالا رفتن قيمت و هزينه اين منابع از سوي ديگر، اندازهگيري دقيق ميزان استخراج، توليد، بهرهبرداری و مصرف منابع انرژي اهميت روزافزوني پيدا کرده است. اين منابع انرژي شامل سيالات مايعي همچون آب، نفت، بنزين و گازوئيل یا سيالات گازي همچون گاز طبيعي (متان)، اتان و بوتان ميباشند. اين منابع کاربردهای گستردهای در مصارف خانگي و کشاورزي و به عنوان سوخت و سيالات خنک کاري در صنايع مختلف دارند.
در اغلب موارد، مصرف اين منابع عظيم و ارزشمند به درستي و با دستگاههاي دقيق اندازهگيري صورت نمیپذيرد يا حتي در برخي موارد، مصرف اين منابع بدون تجهيزات اندازهگيري صورت میپذيرد. بطور مثال بسياري از چاههاي آب کشاورزي و ويلاهاي مسکوني در خارج از شهرها بوده يا فاقد کنتور اندازهگيري ميباشند. بهطور خلاصه عدم اندازهگيري دقيق ميزان مصرف اين منابع انرژي حياتي، از عدم وجود دستگاههاي اندازهگيري دقيق يا پايين بودن دقت تجهيزات موجود نشات گرفته است.
راهکار این مشکل، جريانسنجهاي فراصوتي يا اولتراسونيک هستند که اين جريانسنجها بسته به موقعيت و نوع درخواست، قابليت نصب داخل و بيرون لوله را دارا میباشند. از منظر تجاري، در دو نوع پرتابل (قابل حمل) و ثابت توليد میگردند و دقت اندازهگيري این جريانسنجهاي فراصوتي حدود 1% است. جريانسنجهای اولتراسونیک با ارسال داده بهصورت برخط، امکان پايش آنلاين ميزان جريان عبوري و نوسانات را فراهم ميآورند. در عين حال میتوانند با اتصال به يک شير برقي، فرمان احتمالي مبني بر قطع يا وصل مجدد جريان سيال در خطوط لوله را ارسال و دريافت نمايند.
نام و نام خانوادگی | وضعیت شغلی | همکار/مشاور طرح | رشته/مقطع تحصیلی |
مهدی مقیمی | هیئت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران | مجری | دکتری مهندسی مکانیک |
علی مشیری | دانشجوی دانشگاه علم و صنعت ایران | همکار | دکتری مهندسی مکانیک |
ابوالفضل پیسپر | فارغالتحصیل دانشگاه علم و صنعت ایران | همکار | کارشناسی ارشد مهندسی برق |
محمد اصلنیا | فارغالتحصیل دانشگاه علم و صنعت ایران | همکار | کارشناسی ارشد مهندسی برق |
دکتر مهدی مقیمی، عضو هیئتعلمی دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشآموختة مهندسی مکانیک از دانشگاه علم و صنعت ایران هستند. از جمله پروژههای پژوهشی و مرتبط با صنعت انجام شده توسط ایشان میتوان به هیدرودینامیک کاربردی، مدلسازی تجربی، جریان چند فازی، تحلیل سیستمهای انرژی، میکروفلوئیدیک اشاره نمود. همچنین ایشان در سالهای متعدد به عنوان پژوهشگر برتر دانشکده و دانشگاه برگزیده شدهاند.
طرح حاضر به سرپرستی دکتر مقیمی، متشکل از دانشجویان و دانشآموختگان رشته مهندسی برق و مکانیک است. اعضای این تیم، تحقیقات گستردهای را بر روی انواع جریانسنج، کنتور، سطحسنج اولتراسونیک انجام دادهاند که خروجی این تحقیقات در مجلات معتبر و پتنتهای داخلی و بینالمللی به چاپ رسیده است.
جريانسنجهاي اولتراسونيک در کشور هم به صورت توليد داخلي توسط شرکتهای داخلی و هم وارداتي در دسترس هستند. البته این محصول اولین بار 50 سال پیش در دنیا مورد استفاده و بهرهبرداری قرار گرفت و هماکنون توسط شرکتهای بسیار بزرگ و مطرح جهان همچون FLEXIM, RMA, Elester, EMERSON, SIEMENS, Endress Hauser تولید و روانه بازارهای جهانی از جمله کشور ایران میشود. از طرفی با بررسی شرکتهاي دانشبنیان، اين تجهيز بسته به کشور سازنده (ساخت ايران يا کشورهاي ديگر)، دقت، محدوده اندازهگيري، نوع (پرتابل، کلمپي يا بر خط) و امکانات هوشمندسازي (نوع ارسال داده و نوع خروجيها) بين 25 تا 250 ميليون تومان قيمتگذاري شده است.
این در حالی است که میتوان با بهرهگیری از فناوریهای نوین و با صرف هزینه کمتر، به دقتی معادل نمونههای جهانی رسید و برای سیال غیریکنواخت و حاوی ذرات این دقت را حفظ نمود.
دو روش اصلی برای اندازهگیری دبی جریان سیال مایع توسط جریانسنجهای اولتراسونیک وجود دارد که هر دو مبتنی بر اندازهگیری سرعت جریان سیال، یکی بر اساس اصل داپلر و دیگری به صورت زمانعبوری است.
1-روش زمان عبوری: در این روش، موج یک بار از ترنسدیوسر بالادستی (A) به پاییندستی (B) و یک بار هم به صورت برعکس منتقل میشود. بنابراین و مطابق با شکل 1، یک بار موج در جهت حرکت سیال و بار دیگر، خلاف آن حرکت میکند. همین موضوع، سبب ایجاد اختلاف زمانی موج از ترنسدیوسر بالادستی به پاییندستی و برعکس میشود. این اختلاف زمانی به سرعت سیال عبوری از لوله وابسته است. بنابراین با اندازهگیری این اختلاف زمان، سرعت سیال و درنتیجه دبی حجمی آن محاسبه میشود.
این نوع جریانسنجها حداقل از یک جفت ترنسدیوسر استفاده میکنند. برای افزایش دقت، گاهی از چندین جفت ترنسدیوسر در یک مقطع از لوله استفاده میشود تا سرعت بخشهای مختلف پروفیل سرعت سیال درون لوله محاسبه شود. از این روش معمولاً برای سیالات تمیز که حبابهای هوا یا ذرات زیادی ندارد، استفاده میشود.
2-روش داپلر: در این روش، تنها از یک عدد ترنسدیوسر استفاده میشود. معمولاً از این روش برای سیالاتی که تمیز نیستند و دارای ذراتی درون خود هستند، استفاده میشود.
در روش داپلر، موج از ترنسدیوسر اولتراسونیک با فرکانسی مشخص وارد سیال داخل لوله میشود. طبق شکل 2، این موج پس از برخورد با ذرات متحرک داخل سیال که در جهت حرکت سیال در حال حرکت هستند، بهسمت ترنسدیوسر باز میگردد. طبق اثر داپلر، بهدلیل اختلاف سرعت بین فرستنده (ترنسدیوسر) و گیرنده (ذرات داخل سیال)، موج بازگشتی دارای فرکانسی متفاوت از فرکانس موج منتشرشده از ترنسدیوسر میباشد. این فرکانس وابسته به سرعت سیال میباشد.
لازم به ذکر است که جریانسنج کلمپی طرح حاضر مبتنی بر روش زمانعبوری طراحی و ساخته خواهد شد. برای چنین جریانسنجی، عدم قطعیتی بین 0.5 تا 5 درصد گزارش شدهاست. به طور معمول جریانسنج کلمپی اولتراسونیک از یک جفت مبدل و مجموعهای از حاملها تشکیل شده که مبدلها را قادر میسازند تا در قسمت بیرونی لوله نصب شوند. لازم به ذکر است که در این طرح جهت افزایش دقت محصول و همچنین گسترش دامنه سنجش جریان برای سیالات با ویژگیهای مختلف از سه جفت مبدل پیزوالکتریک، متناسب با قطر لوله، استفاده خواهد شد. یک پردازنده الکترونیکی نیز برای پردازش دادههای اندازهگیری جریان به مبدلها متصل میشود. مبدلها توسط گیرهها باید به گونهای نصب شوند که امواج اولتراسوند یک بار از لوله عبور کنند و از پایین لوله منعکس شود. بخش مهمی از نصب جریانسنج، نصب مبدلها در فاصله محوری صحیح (برای به حداقل رساندن خطا) است.
هدف از این طرح پژوهشی، دستیابی به دانش فنی طراحی و ساخت و رسیدن به نمونه اولیه این محصول خواهد بود که مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:
در انتها لازم به ذکر است که طراحی این محصول به گونهای صورت خواهد گرفت که بتواند در صورت امکان گواهیهای سازمان ملی استاندارد ایران، ISO 12242 و OIML را اخذ نماید.