In industriële processen waar nauwkeurige vloeistofstroommeting direct van invloed is op efficiëntie, veiligheid en kostenbeheersing, schieten traditionele flowmeters vaak tekort. Trillingsinterferentie, verstopping door viskeuze media en de noodzaak van kostbare stilstand voor onderhoud hebben de activiteiten in sectoren als petrochemie, waterzuivering en productie lange tijd geplaagd. Maak kennis met Yokogawa Ultrasonic Flow Meters - een baanbrekende oplossing, geïllustreerd door de Ultra YEWFLO-UYF200. Gebaseerd op de decennialange expertise van Yokogawa op het gebied van flowmeting (sinds de introductie van vortex flowmeters in de jaren 70), herdefiniëren deze op ultrasoon gebaseerde apparaten de betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en het gebruiksgemak voor vloeistoftoepassingen. Dit artikel beantwoordt de cruciale vraag: Waarom zijn Yokogawa Ultrasonic Flow Meters de topkeuze voor moderne industriële teams? We zullen hun innovatieve technologie, belangrijkste kenmerken, technische voordelen en impact in de praktijk in verschillende industrieën verkennen.

De evolutie van Yokogawa Ultrasonic Flow Meters: Traditionele pijnpunten oplossen
Yokogawa is al meer dan 50 jaar een leider op het gebied van flowmeting en lanceerde in 1979 zijn eerste industriële vortex flowmeter (de YEWFLO). In 2024 had het bedrijf wereldwijd meer dan 140.000 YEWFLO-eenheden verzonden, waarmee het zijn reputatie voor duurzaam, onderhoudsarm ontwerp verstevigde. Conventionele YEWFLO-modellen - die afhankelijk zijn van op stress gebaseerde vortexdetectie - hadden echter aanzienlijke beperkingen voor vloeistofmeting:
- Gevoeligheid voor trillingen: Pijptrillingen (veelvoorkomend in raffinaderijen of energiecentrales) vervormden de metingen, wat leidde tot onnauwkeurige stroomgegevens.
- Verstopping risico's: Viskeuze vloeistoffen of residuen (bijv. slurry, roest) bleven aan geïntegreerde sensoren kleven, waardoor de gevoeligheid in de loop van de tijd afnam.
- Kostbare stilstand: Sensoren waren ingebouwd in vortex shedders, wat betekende dat het vervangen ervan het stoppen van de vloeistofstroom vereiste - wat de activiteiten verstoorde en de uitvaltijd verlengde.

Om deze lacunes aan te pakken, ontwikkelde Yokogawa de **Ultra YEWFLO-UYF200** - het vlaggenschip van zijn Yokogawa Ultrasonic Flow Meter-assortiment. Dit apparaat vervangt stressgebaseerde detectie door ultrasone technologie, waardoor traditionele fouten worden geëlimineerd en tegelijkertijd de nauwkeurigheid en flexibiliteit worden verhoogd.

Tegenwoordig worden Yokogawa Ultrasonic Flow Meters vervaardigd in vier wereldwijde faciliteiten, wat zorgt voor consistente kwaliteit en snelle levering voor industrieën wereldwijd.

Hoe Yokogawa Ultrasonic Flow Meters werken: Wetenschap ondersteund door precisie
Yokogawa Ultrasonic Flow Meters werken volgens twee kernprincipes - Karman Vortex Shedding (voor correlatie van de stroomsnelheid) en ultrasone phasedemodulatie (voor betrouwbare vortexdetectie) - die samenwerken om precieze, interferentievrije metingen te leveren.

1. Karman Vortex Shedding: De basis van de stroomsnelheidsberekening
Wanneer vloeistof langs een vaste "vortex shedder" (een speciaal gevormd obstakel in de pijp van de meter) stroomt, vormen zich afwisselende wervels stroomafwaarts. De frequentie van deze wervels ((f)) is recht evenredig met de stroomsnelheid ((Q)) van de vloeistof, beschreven door de vergelijking:
[ f = K cdot Q ]
Hier is (K) (de "K-factor") een bijna constante waarde over een breed scala aan Reynolds-getallen (een maat voor vloeistofturbulentie) - een belangrijk voordeel van op vortex gebaseerde flowmeters. Voor de Ultra YEWFLO-UYF200 heeft Yokogawa de geometrie van de shedder geoptimaliseerd om een K-factorstabiliteit van ±0,5% te behouden over Reynolds-getallen van 10.000 tot 300.000 (bij het meten van water in 50 mm pijpen). Dit zorgt voor nauwkeurigheid, zelfs als de stroomsnelheden of de viscositeit van de vloeistof veranderen - cruciaal voor batchprocessen of systemen met variabele vraag.

2. Ultrasone phasedemodulatie: De innovatie die interferentie elimineert
In tegenstelling tot conventionele vortexmeters gebruiken Yokogawa Ultrasonic Flow Meters ultrasone golven (geen stressesensoren) om wervels te detecteren - waardoor trillings- en verstoppingsproblemen worden geëlimineerd. Zo werkt het:
- Ultrasone transmissie: Piëzo-elektrische elementen (ondergebracht in roestvrijstalen houders) zenden 1,2 MHz ultrasone golven uit door de pijpwand van de meter. Een ontvanger aan de andere kant detecteert de golven.
- Door wervels veroorzaakte faseschuiven: Afwisselende wervels veranderen de richting van de voortplanting van ultrasone golven, waardoor de reistijd van de golven verandert. Dit creëert een faseschuif die synchroon loopt met de wervelfrequentie. De faseverschuivingsamplitude ((phi)) wordt berekend met behulp van:
  [ phi = frac{2pi f_c D m nu}{C^2} cdot sinomega t ]
  Waarbij:
  - (f_c) = Ultrasone golf frequentie
  - (D) = Binnendiameter van de pijp
  - (m) = Modulatiecoëfficiënt (vastgesteld door shedder/sensorontwerp)
  - (nu) = Vloeistofsnelheid
  - (C) = Ultrasone snelheid in stationaire vloeistof
  - (omega) = Hoekfrequentie van wervels
- Signaalverwerking: De meterconverter demoduleert het faseverschuivingssignaal, filtert ruis weg en zet het om in een duidelijke wervelfrequentiemeting. Deze frequentie wordt vervolgens gebruikt om de stroomsnelheid te berekenen via de K-factorvergelijking.

Deze ultrasone aanpak biedt twee baanbrekende voordelen:
- Trillingsimmuniteit: Pijptrillingen hebben geen invloed op de ultrasone golfoverdracht, waardoor stabiele metingen worden gegarandeerd in omgevingen met veel trillingen (bijv. in de buurt van pompen of compressoren).

- Gevoeligheid bij lage stroming: De signaalintensiteit is evenredig met de vloeistofsnelheid (versus de snelheid in het kwadraat in op stress gebaseerde meters), waardoor nauwkeurige meting van lage stroomsnelheden mogelijk is - ideaal voor toepassingen zoals chemische dosering of lekdetectie.

 Belangrijkste kenmerken van Yokogawa Ultrasonic Flow Meters: Gebouwd voor betrouwbaarheid en gemak
Yokogawa Ultrasonic Flow Meters (zoals de Ultra YEWFLO-UYF200) zijn ontworpen met industriële behoeften in gedachten, met modulaire ontwerpen, duurzame materialen en slimme functionaliteit die het onderhoud verminderen en de uptime verhogen.

1. Robuuste constructie voor zware omgevingen
- Geïntegreerde Vortex Shedder: De pijp van de meter (verkrijgbaar in wafer- of flenstypes) wordt gemaakt via investeringsgieten, waarbij de vortex shedder in één stuk wordt gesmolten. Dit minimaliseert ultrasone golflekkage en -demping, waardoor de signaal-ruisverhouding (S/N) wordt verbeterd voor duidelijkere metingen.
- Lekvrij sensorontwerp: Sensoren worden buiten de pijp gemonteerd, met een plug-gelast gedeelte dat contact met vloeistof voorkomt. YAG-laslassen zorgt ervoor dat de sensorhouders vlamwerend en corrosiebestendig zijn - perfect voor petrochemische of afvalwatertoepassingen.
- Akoestische matching: Het pluggedeelte en de sensorhouders van de pijp zijn ontworpen om een geheel veelvoud te zijn van ½ de ultrasone golflengte ((lambda)), waardoor de golftransmissie-efficiëntie wordt gemaximaliseerd. Hittebestendige siliconenolie verbindt sensoren met de pijp, waardoor de akoestische prestaties verder worden verbeterd.

 2. On-line sensorvervanging: Geen stilstand meer
Een opvallend kenmerk van Yokogawa Ultrasonic Flow Meters is hun vermogen om sensoren te vervangen **zonder de vloeistofstroom te stoppen**. In tegenstelling tot conventionele meters (waarbij sensoren deel uitmaken van de shedder), zijn de sensoren van Yokogawa extern en modulair. Technici kunnen ze in enkele minuten verwisselen - waardoor ongeplande uitvaltijd met wel 90% wordt verminderd en omzetverliezen door stilgelegde processen worden geëlimineerd.

3. Geminiaturiseerde, slimme converters
- Compact ontwerp: Met behulp van application-specific integrated circuits (ASIC's) heeft Yokogawa de converter verkleind tot de grootte van zijn populaire EJA-serie zenders - waardoor het gewicht is verminderd tot ~60% van conventionele YEWFLO-converters. Dit bespaart ruimte in bedieningspanelen en vereenvoudigt de installatie.
- Automatische parameterinstelling: De CPU van de converter optimaliseert automatisch filterinstellingen, versterking en detectiepoorten op basis van de pijpgrootte en de ultrasone snelheid. Dit betekent dat één convertermodel werkt voor alle vloeistoftypen en pijpdiameters (van kleine 15 mm leidingen tot grote 300 mm pijpen) - waardoor de inventaris wordt vereenvoudigd en de kosten worden verlaagd.
- Digitale connectiviteit: Voor het eerst in de vortexmeterrange van Yokogawa ondersteunt de converter on-line communicatie (bijv. HART, Modbus) en gelijktijdige analoge (4–20 mA) en puls-uitgangen. Dit maakt real-time gegevensuitwisseling met besturingssystemen (bijv. DCS) en cloudgebaseerde analyseplatforms mogelijk - essentieel voor Industry 4.0-initiatieven.