توتالایزر

توتالایزر

توتالایزر موجود در فلومتر چرخ پارویی داده‌های جریان را جمع‌آوری می‌کند و به کاربران کمک می‌کند مصرف کلی آب یا مصرف مایعات را ردیابی کنند.
این به طور دقیق داده های بلندمدت را جمع می کند و آن را برای مدیریت منابع آب، نظارت بر فرآیندهای صنعتی و محاسبه هزینه مفید می کند.
استفاده از توتالایزر با جلوگیری از استفاده بیش از حد یا کمبود منابع سیال، کارایی عملیاتی را بهبود می بخشد.

توتالایزر چیست؟

توتالایزر (Totalizer) یک دستگاه یا ابزار محاسباتی است که برای جمع‌آوری و نمایش داده‌های تجمیعی به کار می‌رود. این دستگاه‌ها اغلب در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، آب و فاضلاب، انرژی، و تولیدات صنعتی استفاده می‌شوند. توتالایزرها برای اندازه‌گیری کل مقادیر، مانند حجم جریان، انرژی مصرفی، یا نرخ تولید به کار می‌روند و در بسیاری از موارد، اطلاعات مهمی برای مدیریت عملیات و بهینه‌سازی عملکرد ارائه می‌دهند.

به طور کلی، “Totalizer” برای شمارش مقدار کل مواد (مانند سیال) در جریان استفاده می شود.
در زندگی روزمره تا حدودی با کاربرد «توتالایزر» مواجه می شویم. مثلا وقتی برای سوخت گیری به پمپ بنزین می رویم، «توتالایزر» کلید پرداخت خواهد بود. با برداشتن تفنگ سوخت و چرخاندن سوئیچ به سمت بالا، گیج بنزین به صفر می رسد. پس از سوخت گیری، تفنگ سوخت را آویزان می کنیم و سوئیچ را به سمت پایین می کشیم، سنج بنزین نشان می دهد که چند گالن بنزینی که سوخت گرفته ایم، بر اساس این مقدار گالن، صورتحساب پرداخت می شود. «چند گالن سوخت می شود» به اصطلاح «توتالایزر» است. در این سناریو سرعت اهمیت کمتری دارد و «مبلغ کل» رابطه مستقیم تری با ما دارد. علاوه بر این کنتورهای آب و گاز و برق که هر ماه می خوانید نیز توتالایزر هستند که از همین روش برای محاسبه میزان شارژ استفاده می کنند.

“توتالایزر” در فلومتر به عملکرد انباشته جریان اشاره دارد. جریان تجمعی را می توان برای کنترل جریان داروی مایع، فاضلاب، مواد غذایی خام و غیره که در طول خطوط لوله خاص حمل می شود، به منظور کنترل هزینه استفاده کرد. دوز دقیق مایع همچنین می تواند واکنش های شیمیایی پردازش را کنترل کند. اطمینان از سازگاری فرمول‌های تولیدی برای مواد غذایی، دارویی و غیره. به‌علاوه، برخی از فلومترهای الکترونیکی موجود در بازار عملکرد دسترسی به داده‌های جریان انباشته شده را در یک بازه زمانی مشخص دارند.

انواع توتالایزرها

توتالایزرها بر اساس نوع کاربرد و طراحی خود، به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

1. توتالایزر مکانیکی

این نوع توتالایزرها از چرخ‌دنده‌ها و مکانیزم‌های فیزیکی برای محاسبه و نمایش مجموع مقادیر استفاده می‌کنند.
• مزایا:
• دوام بالا
• عملکرد بدون نیاز به برق
• معایب:
• دقت کمتر در مقایسه با مدل‌های الکترونیکی
• محدودیت در کاربردهای پیچیده

2. توتالایزر الکترونیکی

این نوع از سنسورها و پردازشگرهای دیجیتال برای ثبت داده‌ها استفاده می‌کند و قادر است داده‌ها را به‌صورت دقیق‌تر و با قابلیت پردازش بیشتری ارائه دهد.
• مزایا:
• دقت بالا
• قابلیت اتصال به سیستم‌های اتوماسیون
• توانایی ثبت و ارسال داده‌ها به‌صورت بلادرنگ
• معایب:
• نیاز به منبع تغذیه
• حساسیت به شرایط محیطی مانند دما و رطوبت

3. توتالایزر حجمی

این نوع، حجم کلی مایعات، گازها یا مواد دیگر را محاسبه می‌کند. معمولاً در صنایعی مانند نفت و گاز و سیستم‌های آبیاری استفاده می‌شود.
• کاربردها: اندازه‌گیری جریان حجمی آب یا نفت.

4. توتالایزر انرژی

این دستگاه‌ها برای اندازه‌گیری کل انرژی مصرفی یا تولیدشده در سیستم‌های حرارتی یا الکتریکی استفاده می‌شوند.
• کاربردها: صنایع تولید انرژی و گرمایش.

5. توتالایزر زمان

برای ثبت و نمایش زمان کل کارکرد یک دستگاه یا ماشین استفاده می‌شود.
• کاربردها: تعمیر و نگهداری ماشین‌آلات.

6. توتالایزر پالس

این نوع تعداد کل پالس‌های ورودی از یک سنسور یا دستگاه دیگر را ثبت می‌کند.
• کاربردها: شمارش پالس‌های سیگنال از جریان‌سنج‌ها یا کنتورهای مصرف.

 سه شاخص رایج نظارت بر فلومترها:

1) جریان تجمعی: واحد زمان ثابت است و حجم سیال در هر واحد زمان جریان دارد. به عنوان مثال، اگر 50 لیتر فاضلاب در دقیقه تخلیه شود، جریان آنی 50 لیتر در دقیقه است. دیگر اینکه اگر فاضلاب با دبی آنی 50 لیتر در دقیقه تخلیه شود، با فرض اینکه دبی اصلا تغییر نمی کند و زمان تخلیه به مدت هشت ساعت در روز ثابت است، تخلیه تجمعی فاضلاب می تواند 24000 باشد. لیتر در روز

2) جریان لحظه ای: LPM مخفف لیتر در دقیقه است که در یک نقطه زمانی خاص (مانند میکروثانیه یا میلی ثانیه) اندازه گیری می شود. با این حال، این داده ها تنها در صورتی قابل اجرا هستند که سرعت جریان لحظه ای برای یک دقیقه و همچنین تحت شرایط قطر لوله ثابت حفظ شود. در واقع، دبی آنی می تواند در یک دوره زمانی کم یا زیاد باشد و پس از مدتی، دبی تجمعی اندازه گیری شده با دبی لحظه ای سازگار نخواهد بود. بنابراین، تعداد دبی‌های لحظه‌ای در نهایت بر نرخ جریان تجمعی تأثیر نمی‌گذارد. به عنوان مثال: در یک دوره پایش جریان در ده دقیقه، دبی لحظه ای اندازه گیری شده در یک میلی ثانیه 60 LPM و دبی لحظه ای در میلی ثانیه دیگر 40 LPM است، اما پس از ده دقیقه، دبی تجمعی 50 LPM است.

3) سرعت جریان: سرعت جریان سیال در یک مقطع در واحد زمان را نرخ جریان می گویند که معمولاً برای نظارت بر کمیت فیزیکی تغییرات جریان مایع یا گاز استفاده می شود.

 کاربران چگونه داده های توتالایزر “Totalizer” را بدست می آورند؟

1) ضبط دستی، استفاده از عملکرد ضبط 14 روزه آسان تر است.
پرسنل در محل، جریان تجمعی رفت و برگشت را در محل نصب فلومتر در زمان و فرکانس معین نظارت و ثبت می کنند. اگر محل نصب فلومتر دور باشد، هزینه های زمان و مدیریت افزایش می یابد. فلومتر چرخ LORRIC Paddle حافظه جریان تجمعی 14 روزه را فراهم می کند، بنابراین پرسنل نیازی به سفر مکرر در هر روز ندارند، که می تواند هزینه های مدیریت و زمان را تا حد زیادی کاهش دهد.

2) دبی سنج چرخ LORRIC AxleSense با “انباشت روزانه حجم جریان مثبت/منفی/خالص در 14 روز گذشته.”
در زیرساخت تاسیسات غیر فرآیندی، عموما PLC برای نظارت بر سیستم وجود ندارد. فلومتر چرخ دستی LORRIC AxleSense جمع آوری داده های پایش جریان زیر را ارائه می دهد: حجم جریان مثبت/منفی/خالص، می توانید یکی از آنها را به عنوان داده های تاریخی برای 14 روز گذشته تنظیم کنید (داده ها می توانند حداکثر 10 رقم را نمایش دهند). در عین حال، به دلیل مجهز بودن به باتری پشتیبان، حتی اگر دستگاه به طور موقت خاموش باشد، می توان داده ها را دست نخورده نگه داشت.

3) انتقال داده ها از طریق سیگنال های الکترونیکی
روش‌های ثبت دستی داده‌ها به تجهیزات اضافی یا سیستم کنترل مرکزی نیاز ندارند، که قابلیت اطمینان در زمان واقعی را ارائه می‌کنند (اگرچه می‌توان از لاگرهای خارجی برای محاسبات پیچیده‌تر استفاده کرد). با این حال، نمایشگرهای فلومتر معمولی ممکن است به دلیل هزینه، اندازه، ملاحظات طراحی، یا دسترسی به نقاط نصب سخت و شرایط نوری ضعیف، چالش برانگیز باشند و چالش‌های عملیاتی را برای کارکنان در محل ایجاد کنند.

در محیط‌های عملیاتی بزرگ‌تر و پیچیده‌تر، داده‌های همه دستگاه‌ها توسط دستگاه‌های خارجی مانند کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC) هماهنگ و ثبت می‌شوند. به طور معمول، روش های ارتباط سیمی مانند RS485، 4-20 میلی آمپر یا سیگنال های سوئیچ برای اتصال دستگاه های جداگانه با PLC استفاده می شود. این تنظیم به تجهیزات ارتباطی خاصی برای هر دستگاه نیاز دارد.

پروتکل ارتباطی

1) 4-20 میلی آمپر
فلومترهای چرخ دستی LORRIC که معمولاً برای داده های جریان آنی استفاده می شود، می توانند برای خروجی داده های جریان تجمعی نیز تنظیم شوند. استفاده از یک خط اختصاصی داده های قابل اعتماد و سریع را با حداقل تاخیر تضمین می کند، مناسب برای برنامه های کنترل خودکار که نیاز به زمان پاسخگویی سریع دارند.
به عنوان مثال، در کنترل خودکار، جایی که الزامات تاخیر ممکن است به کمتر از یک هزارم ثانیه برسد، انتقال 4-20 میلی آمپر ایده آل است. با این حال، دقت داده ها به تنظیم صحیح محدوده 4-20 میلی آمپر با توجه به اندازه جریان و محدوده های از پیش تنظیم شده بستگی دارد. اگر خروجی به 20 میلی آمپر برسد، برای ادامه جمع‌آوری داده‌ها باید به‌صورت دستی ریست شود و در نتیجه تعداد کاربران کمتری برای این روش وجود دارد. با این وجود، به عنوان بازخورد برای سیگنال های جریان تجمعی عمل می کند.

2) RS485
این خط انتقال یک به چند تاخیر جمع آوری داده های طولانی تری دارد اما متنوع ترین اطلاعات و انتقال از راه دور را ارائه می دهد.
RS485 که یک اتصال یک به چند است، برای جمع‌آوری داده‌ها بدون نیاز به زمان‌بندی فوری مناسب است. می تواند مستقیماً داده های مختلف را از فلومترهای تجمعی برای کاربردهای بعدی جمع آوری کند. مهندسان PLC باید برنامه های اضافی را برای رمزگشایی محتوای ارتباطی مطابق با کتابچه راهنمای فلومتر بنویسند.

3) سیگنال سوئیچ
ساده‌ترین روش از تنظیمات داخلی برای هشدارهای حد بالا و پایین استفاده می‌کند تا نظارت کند که آیا مقدار تجمعی از حد فراتر می‌رود یا خیر.
با تنظیم “داده بیشتر از حد بالایی متناظر جریان خروجی آنالوگ” و “داده کمتر از حد پایینی مربوطه”، می توان نظارت کرد که آیا “نرخ جریان لحظه ای” در پارامترهای عادی است اما نمی تواند خود داده را ضبط کند. به عنوان مثال، اگر کاربران بخواهند سرعت تزریق و مقدار یک ماده شیمیایی خاص را با سرعت جریان آنی 60 لیتر در ثانیه کنترل کنند، می توانند حد بالایی را روی 62 و حد پایینی را روی 61 تنظیم کنند. هشدارها برای تجاوز یا کوتاهی به این اطمینان کمک می کند. سرعت جریان شیمیایی به درستی کنترل می شود. فلومترهای مکانیکی با نشانگرها یا حلقه‌های مغناطیسی می‌توانند سیگنال‌های سوئیچ را تنها بر اساس این تنظیمات حدی ارسال کنند و وضعیت نظارت جریان فعلی را تأیید کنند. برای داده‌های جریان تجمعی بلادرنگ از طریق سیگنال‌های سوئیچ، تغییر خروجی به سیگنال پالس و اتصال به PLC یا شمارنده می‌تواند نتایج فوری ارائه دهد.

مقایسه توتالایزرها

کاربردهای توتالایزر”Totalizer” برای جریان تجمعی

1. صنعت نفت و گاز:
• اندازه‌گیری کل حجم نفت یا گاز انتقال‌یافته.
• نظارت بر مصرف انرژی.
2. سیستم‌های آب و فاضلاب:
• محاسبه کل حجم آب مصرف‌شده یا تصفیه‌شده.
• کنترل جریان در خطوط لوله.
3. صنایع تولیدی:
• ردیابی میزان تولید.
• مدیریت مصرف انرژی و مواد اولیه.
4. اتوماسیون صنعتی:
• ارتباط با سیستم‌های مدیریت داده (SCADA).
• ارسال اطلاعات به سیستم‌های مرکزی.
5. کشاورزی و آبیاری:
• اندازه‌گیری حجم آب مصرفی در سیستم‌های آبیاری.

مقایسه «جریان انباشته» با «مسافت پیموده شده تجمعی»، که راننده را از کل مسافتی که یک وسیله نقلیه از زمان آغاز به کار طی کرده است مطلع می کند. تعمیر و نگهداری منظم در محدوده مسافت پیموده شده توسط سازنده، ایمنی و طول عمر خودرو را تضمین می کند.

«جریان تجمعی» در تفسیر در صنایع و کاربردها متفاوت است. به عنوان مثال، در صنایع غذایی، نسبت مواد ترکیبی برای طعم و مزه برخی محصولات بسیار مهم است. علاوه بر نظارت بر جریان لحظه‌ای، داده‌های جریان تجمعی تک تک مواد، تنظیمات و کنترل دقیق را امکان‌پذیر می‌سازد که منجر به تولید مواد غذایی استاندارد می‌شود. علاوه بر این، جریان تجمعی می تواند برنامه های منظم تعمیر و نگهداری تجهیزات را با سوابق دقیق که به برنامه ریزی عملیاتی و نگهداری کمک می کند، هدایت کند.

LORRIC هم «جریان آنی» و هم «جریان تجمعی» را به‌عنوان داده‌های اساسی ارائه‌شده توسط فلومترها می‌بیند که برای هر کاربرد یا فرآیندی که در آن عوامل محیطی در نظر گرفته می‌شوند، مهم هستند.

مفهوم توتالایزر در دستگاه‌های اندازه‌گیری فلو (Flow)

توتالایزر (Totalizer) در دستگاه‌های اندازه‌گیری فلو، بخشی از سیستم است که مقدار تجمیعی جریان عبوری از یک نقطه را در طول زمان ثبت و نمایش می‌دهد. این دستگاه‌ها نقش مهمی در نظارت و مدیریت جریان مایعات، گازها یا بخارات در صنایع مختلف دارند. توتالایزر به کاربران کمک می‌کند تا به‌جای تمرکز بر جریان لحظه‌ای (Instantaneous Flow Rate)، بتوانند میزان کل جریان عبوری را مشاهده و تجزیه‌وتحلیل کنند.

عملکرد توتالایزر در اندازه‌گیری فلو

توتالایزر از داده‌هایی که توسط فلومتر (Flowmeter) یا سنسور جریان ارائه می‌شود استفاده می‌کند. در عمل، فلومتر نرخ جریان لحظه‌ای (مثلاً لیتر در ثانیه یا گالن در دقیقه) را اندازه‌گیری می‌کند، و توتالایزر این داده‌ها را در طول زمان یکپارچه می‌کند تا مقدار کل جریان عبوری (مانند لیتر یا گالن) را ارائه دهد.

روند کار توتالایزر:

1. دریافت سیگنال از فلومتر:
فلومتر سیگنالی متناسب با نرخ جریان تولید می‌کند. این سیگنال می‌تواند دیجیتال (پالس) یا آنالوگ (مثلاً 4-20 میلی‌آمپر) باشد.
2. محاسبه نرخ جریان لحظه‌ای:
توتالایزر با توجه به سیگنال دریافتی، نرخ جریان لحظه‌ای را ثبت می‌کند.
3. تجمیع داده‌ها:
نرخ جریان لحظه‌ای در طول زمان انتگرال‌گیری (Integration) می‌شود تا مقدار کل جریان محاسبه شود. به‌عبارت‌دیگر:

4. نمایش مقدار تجمیعی:
مقدار کل جریان روی صفحه‌نمایش توتالایزر به واحدهای مختلف (لیتر، مترمکعب، گالن و غیره) نمایش داده می‌شود.

انواع توتالایزر در دستگاه‌های اندازه‌گیری فلو

1. توتالایزر داخلی فلومتر:
بسیاری از فلومترها دارای توتالایزر داخلی هستند که مستقیماً مقدار تجمیعی جریان را نمایش می‌دهد.
• مثال‌ها: فلومترهای توربینی، الکترومغناطیسی، اولتراسونیک و ورتکس.
2. توتالایزر خارجی:
در برخی موارد، سیگنال از فلومتر به یک دستگاه توتالایزر مستقل ارسال می‌شود که عملیات محاسبه و نمایش را انجام می‌دهد.
• کاربردها: مواقعی که چند فلومتر به یک توتالایزر متصل باشند یا نیاز به ذخیره داده باشد.
3. توتالایزر دیجیتال:
این دستگاه‌ها از میکروکنترلرها و صفحه‌های نمایشگر دیجیتال برای محاسبه و نمایش استفاده می‌کنند و معمولاً قابلیت ذخیره‌سازی داده‌ها و اتصال به سیستم‌های اتوماسیون را دارند.
4. توتالایزر مکانیکی:
در فلومترهای مکانیکی، یک مکانیزم مکانیکی (مانند چرخ‌دنده‌ها) مقدار کل جریان را محاسبه و نمایش می‌دهد.

کاربردهای توتالایزر در اندازه‌گیری فلو

1. مدیریت منابع آب و انرژی:
• اندازه‌گیری کل حجم آب مصرف‌شده در سیستم‌های آبیاری یا شهری.
• اندازه‌گیری گاز یا بخار مصرفی در صنایع.
2. نظارت و کنترل فرایند:
• پایش مقدار کل سیال منتقل‌شده در خطوط لوله.
• استفاده در سیستم‌های انتقال مواد شیمیایی.
3. صنایع نفت و گاز:
• محاسبه کل نفت یا گاز منتقل‌شده در خطوط لوله.
• کنترل انتقال سیالات در تأسیسات پالایشگاهی.
4. حسابداری صنعتی:
• استفاده برای محاسبه هزینه‌های سیال مصرف‌شده.
• ردیابی و محاسبه دقیق جریان برای گزارش‌های مالی.
5. سیستم‌های توزیع:
• کنترل میزان تحویل سیالات مانند بنزین، دیزل، یا گاز مایع.

مزایای استفاده از توتالایزر در فلومترها

1. اطلاعات تجمیعی دقیق: امکان مشاهده و ثبت دقیق میزان کل سیال عبوری.
2. نظارت بلندمدت: قابلیت ثبت داده‌ها برای دوره‌های زمانی طولانی.
3. مدیریت بهتر منابع: کاهش هدررفت منابع از طریق اندازه‌گیری دقیق.
4. تسهیل در اتوماسیون صنعتی: اتصال به سیستم‌های کنترلی مانند SCADA برای تحلیل داده‌ها.

نکات کلیدی در انتخاب توتالایزر مناسب

1. دقت موردنیاز: دستگاه باید دقت کافی برای کاربرد خاص داشته باشد.
2. نوع فلومتر: توتالایزر باید با سیگنال‌های فلومتر سازگار باشد (پالس، آنالوگ یا دیجیتال).
3. شرایط محیطی: در محیط‌های صنعتی سخت، توتالایزر باید مقاوم به دما، رطوبت و ارتعاش باشد.
4. واحدهای اندازه‌گیری: مطمئن شوید که توتالایزر واحدهای موردنیاز (مانند لیتر، گالن، مترمکعب) را پشتیبانی می‌کند.
5. قابلیت اتصال به سیستم‌های دیگر: توانایی ارتباط با شبکه‌های صنعتی مانند Modbus یا Ethernet.

نتیجه‌گیری

توتالایزر یکی از اجزای حیاتی در سیستم‌های اندازه‌گیری جریان است که امکان پایش و محاسبه دقیق میزان کل سیال عبوری را فراهم می‌کند. این دستگاه‌ها به‌ویژه در صنایع نفت و گاز، آب و فاضلاب، و انرژی اهمیت زیادی دارند و با پیشرفت فناوری، مدل‌های پیشرفته‌تر با قابلیت‌های بیشتری مانند ذخیره داده‌ها و اتصال به سیستم‌های کنترلی در دسترس قرار گرفته‌اند. انتخاب یک توتالایزر مناسب به دقت، نوع سیال، و شرایط عملیاتی بستگی دارد.