Roober منبع ایجاد سیگنال فرکانس بالا است که القای این سیگنال در آب موجب رسوب نگرفتن تجهیزات و کاهش سطح رسوبات قبلی می شود

مقایسه تکنولوژی ها

مقايسه با نرم كننده هاي مبني بر نمك
روبر راه حلي براي رسوب است ونبايد آنرا به يك سيستم نرم كننده شيميايي آب مرتبط كرد ، سيستمي كه موادمعدني را كه سبب سختي آب مي شوند با سديم جايگزين مي كند. شيوه ها براي حل مشكل رسوب، از ديدگاههاي متفاوت نشأت مي گيرند. درحالي كه نرم كننده بصورت موثر، تركيب شيميايي آب را تغيير مي دهدو حالت نرمي به آن مي دهد، روبر آنرا تغيير نمي دهد و بنابراين موادمعدني ضرروري را نگه مي دارد . گاهي اوقات كم هزينه ترين و ساده ترين شيوه مي تواند موثرترين باشد.
مسائل سلامتي
آب سخت خطري براي سلامتي نيست. درواقع انجمن تحقيقات ملي ( آكادمي ملي علوم ) گفته ، آب سخت شرب معمولاً نيازهاي غذايي انسان به كلسيم و منيزيم را برطرف مي كند . سيستم هاي مبني بر نمك اين مواد معدني ضروري را مي زدايند و آنها را با نمكي جايگزين مي كنند كه ممكن است براي سلامتي بسياري از افراد، مضر باشد.
مسائل محيطي
اصلاح آب سخت با نمك، به شستشوهاي معكوس نياز دارد كه مي تواند درصورت نمك زدايي نكردن قبل از ورود دوباره به ّآب ، به زراعت وزندگي گياهان آسيب واردكند . بسياري از دولت ها در حال وضع قوانيني براي ممنوعيت كلي اين سيستم هاي نمكي هستند زيرا بر محيط تاثير مي گذارند.

 

 

نرم كننده هاي مبني بر نمك

روبر

 مورد مقایسه

جلوگيري از تشكيل رسوب( تآثيري روي رسوبات قبلي ندارد)

جلوگيري از تشكيل رسوب و حذف رسوبات قبلي

رسوب آهكي

مواد معدني حياتي براي سلامتي برداشته مي شود

مواد معدني طبيعي در آب باقي مي ماند

مواد معدني

كاهش در سطح نمك آب

افزايشي در سطح نمك ايجاد نمي شود

نمك

نمك باعث افزايش خوردگي، افزايش دستگاهها و محصولات جايگزيني مي شود.

حذف رسوبات قبلي موجب كاهش خوردگي مي شود

خوردگي

تنظيمات و شستشوهاي مكرر كيسه هاي نمك

بدون نياز به نگهداري

نگهداري

شستشوها تقريبا" 10 تا 15 ميليون گالن در سال، آب هدر مي دهد

هيچ آبي هدر نمي رود

مصرف آب

در صورتي كه از آب جدا نشود باعث از بين رفتن گياهان مي شود

هيچ تاثيري روي نمك ها ندارد (دوستدار محيط)

تاثير بر محيط

نياز به لوله كشي، برق و فضاي زياد

روي لوله نصب مي شود (نيازي به فضاي زياد نيست)

نصب

هزينه زياد بعلاوه هزينه نگهداري

قيمت مناسب بدون هزينه اضافي

هزينه

 

 

مقايسه با سيم پيچ هاي مغناطيسي
ظواهر مي تواند فريبنده باشد . اولين واكنش در زمان معرفي روبر اين بود، كه اين دستگاه يك راه حل مغناطيسي ديگر قلمداد مي شد. اين واكنش براي برطرف كردن برداشت هاي نادرست از عملكرد روبر ، بعنوان محصول ديگري كه شهره به عمل نكردن است، به يك چالش تبديل شد. روبر با هويت اشتباهي روبرو شده بود. اما به مرور زمان به خوبي خود را بعنوان يك راه حل غير مغناطيسي با يك تكنولوژي بي نظير و منحصر بفرد ، از گمان عموم ، متمايز ساخته است. تكنولوژي كه از هرراه حل ديگري براي رسوب بهتر است . اين تكنولوژي بصورت مستقل آزمايش شده و به عنوان يك پديده خود را معرفي كرده است.

 

سيم پيچ مغناطيسي

روبر

 مورد مقایسه

نصب جعبه و پيچيدن سيم به دور لوله

نصب آسان بر روي لوله

نصب

سيگنال با موج مربعي از سيم پيچ ها فرستاده مي شود

فركانس راديويي كه به صورت سينوسي انتقال مي يابد

سيگنال

سيگنال در جايي نزديك سيم پيچ (حدود 1 متر) وجود دارد

سيگنال در كل سيستم لوله كشي پخش مي شود

قدرت

سيگنال با جريان آب حركت ميكند

سيگنال در قبل و بعد از دستگاه (از دو طرف) كار مي كند

جهت انتشار

وقتي آب جريان مي يابد، كار ميكند

نيازمند به جريان آب نيست

عملكرد

اكثر روزها عمل نمي كند

7 روز هفته و به صورت 24 ساعته

زمان كاركرد

دماي آب و كاهش جريان موثر است

سيگنال قوي پايدار

سازگاري

 

 

مزایای سختی گیر التراسونیک روبر نسبت به سختی گیرهای دیگر

تا به امروزه انواع متعددي از دستگاه‌هاي اصلاح فيزيكي آب در نقاط مختلف جهان طراحي و ساخته شده‌اند كه اين سختي‌گيرها را مي‌توان در گروه‌هاي زير دسته‌بندي كرد:

.1 سختي‌گيرهاي مغناطيسي نفوذ كننده
.2 سختي‌گيرهاي مغناطيسي لوله‌اي
.3 سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي نفوذ كننده
.4 سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي سطحي
.5 سختي‌گيرهاي الكتروليتي
.6 سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي با يك سيم پيچ
.7 سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي با دو سيم پيچ
.8 سختي‌گيرهاي التراسونیک روبر
.9 ساير انواع سختي‌گيرها

 

 

 

سختي‌گير مغناطيسي نفوذ كننده

اين نوع سختي‌گیرها از جمله اوليه تجهيزات اصلاح فيزيكي آب به شمار مي‌روند. پس از اين كشف كه آبي كه از روي صخره‌هاي با خاصيت مغناطيسي عبور مي‌كند رسوب نمي‌گذارد، اين نوع سختي‌گيرها توليد شدند. در شكل 1 نحوه عملكرد سختي‌گيرهاي مغناطيسي نفوذ كننده نمايش داده شده است. در اين سختي‌گيرها، هادي‌ها نمايش دهنده آبي هستند كه در هنگام حركت در سيستم لوله‌كشي، خطوط شار ميدان را قطع نموده و ولتاژي توليد مي‌كنند كه با علامت مثبت و منفي روي هادي‌ها نمايش داده شده است. ولتاژ ايجاد شده در اين سيستم به عواملي مانند سرعت آب عبوري و قدرت ميدان الكترومغناطيسي بستگي دارد.

 

حرف I روي شكل (1) بيان‌گر شدت جرياني است كه به واسطه ولتاژ اعمالي به سيستم برقرار مي‌شود. جريان توليد شده در اين سيستم از نوع جريان مستقيم (DC) بوده و مقدار آن با ولتاژ و قابليت هدايت الكتريكي آب متناسب است. اختلاف پتانسيل (ولتاژ) موجود موجب مي‌شود تا اين سيستم همانند يك پيل الكتروشيميايي عمل كرده و يون‌هاي فلزي را در آب آزاد كند كه نتيجه آن ايجاد خوردگي در سيستم خواهد بود.

 

takbinpic1

 

تمامي توده‌ها و هسته‌هاي يوني كه به واسطه ميدان مغناطيسي در سيستم تشكيل مي‌شوند، به همراه جريان آب به سمت منابع گرما (مانند ديگ‌ها، مبدل‌ها و...) هدايت مي‌شوند. بعضي از اين توده‌ها نيز با جذب يون‌هاي بيشتر، به تدريج رشد نموده و بعضي از آنها مجدداً در آب حل ميشوند. اين توده‌ها ساختار پايداري ندارند و بعد از گذشت زمان نسبتاً كوتاهي (تقريباً سه و نيم دقيقه) به يون‌هاي تشكيل دهنده اوليه تجزيه مي‌شوند. در صورتي كه تعداد كافي از توده‌هاي يوني به منابع گرما برسند، اين توده‌ها به تدريج رشد كرده و هسته مركزي كريستال‌ها را تشكيل مي‌دهند كه نتيجه آن بروز پديده كريستاليزاسيون در سيستم است. 

 

نكات منفي سختي‌گيرهاي مغناطيسي نفوذ كننده

وابستگي اين نوع سختي‌گيرها به نرخ جريان و قابليت هدايت الكتريكي آب عملاً منجر به غيرقابل اعتماد بودن اين سيستم‌ها مي‌شود (لازم به يادآوري است كه در صنعت، تنظيم دقيق جريان و ميزان هدايت الكتريي آب در مقدار مشخص غيرممكن است). نكته ديگر آن كه در سختي‌گيرهاي مغناطيسي، كليه ذرات فلزي و آهني معلق در آب به وسيله آهن‌رباي دائمي سيستم جذب مي‌شوند كه اين مساله موجب كاهش راندمان دستگاه و افزايش احتمال مسدود شدن كامل مسير لوله مي‌شود. در اين صورت، شدت ميدان مغناطيسي در مناطق دور از آهن‌ربا به ميزان قابل توجهي كاهش مي‌يابد و آن هم به نوبه خود موجب كاهش احتمال شكل‌گيري توده‌هاي يوني در اين نقاط مي‌شود و به اين ترتيب،‌خارج از محدوده سختي‌گير امكان تشكيل هسته‌هاي مركزي وجود نخواهد داشت.

سختي‌گيرهاي مغناطيسي بر روي لوله‌هاي پلاستيكي، لوله‌هاي PVC و P.P. قابل استفاده نيستند، چرا كه در عمل، بدون وجود يك مسير رسانا براي عبور جريان، امكان شكل‌گيري ميدان الكتريكي وجود نخواهد داشت. در هر صورت اين نوع سختي‌گيرها در سيستم‌هاي سيركولاسيون صنعتي موفقيت بسيار ناچيزي داشته‌اند.

 

 

 

سختي‌گيرهاي مغناطيسي لوله‌اي

اين سختي‌گيرها از آهن‌رباهاي سراميكي به همراه پوشش محافظ پلاستيكي ساخته مي‌شوند. در اين سختي‌گيرها براي ايجاد خطوط شار مغناطيسي، دو آهن‌رباي مجزا به شكل نيم‌استوانه بر روي لوله سوار مي‌شود. شدت ميدان مغناطيسي ايجاد شده به وسيله اين دو آهن‌ربا به واسطه فاصله هوايي بزرگ بين آنها تضعيف مي‌شود. البته در اين سختي‌گيرها هيچ راهي براي كنترل و تنظيم سرعت جريان آب وجود ندارد. ضمن آن كه تا به امروز هيچ گواه محكم و قابل اطميناني دال بر مزيت به كارگيري اين سختي‌گيرها براي افزايش راندمان و بهبود عملكرد سيستم‌ها ارائه نشده است.

اين كه آيا دستگاهي با اين ساختار اساساً قابليت ايجاد يك ميدان الكتريكي براي تشكيل هسته‌هاي مركزي جهت رشد كريستال‌ها را دارد يا خير، مسأله‌اي است كه هنوز هم به ديده شك و ترديد به آن نگريسته مي‌شود. البته سازندگان اين نوع سختي‌گيرها مدعي هستند كه توليداتشان بر روي هر نوع لوله با هر جنسي كارايي دراد. اما به همان دلايلي كه پيش از اين گفته شد،‌چنين ادعايي نمي‌تواند صحت داشته باشد. معايب اين سختي‌گيرها نيز مشابه با معايب سختي‌گيرهاي مغناطيسي نفوذ كننده است. 

 

سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي

با طراحي صحيح سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي، امكان ايجاد يك ميدان مغناطيسي قوي با استفاده از امواج الكترومغناطيسي وجود دارد. در اين نوع سختي‌گيرها، با محدود كردن جريان مي‌توان نرخ جريان را كنترل كرد. البته اين دستگاه تمامي معايب دستگاه‌هاي مغناطيسي نفوذكننده كه پيش از اين مطرح شد را دارد. البته اين نوع سختي‌گيرها علاوه بر معايب ياد شده عيب ديگري را نيز دارند. به اين صورت كه در اين سختي‌گيرها براي ايجاد ميدان الكترومغناطيسي توسط سيم‌پيچ، يك منبع الكتريكي مورد نياز است كه اين مساله موجب افزايش هزينه نصب و كاركرد سيستم مي‌شود. تنها مزيت سختي‌گير الكترومغناطيسي نسبت به سختي‌گيرهاي مغناطيسي آن است كه در سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي با قطع جريان الكتريكي مي‌توان ميدان الكترومغناطيسي را به طور موقت قطع و ذراتي كه بر روي سطح داخلي لوله جمع شده‌اند را از آن جدا نمود.

 

سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي سطحي

به سيستم‌هايي اطلاق مي‌گردد كه در آنها براي توليد ميدان مغناطيسي، كابل‌هاي سيگنال به دور لوله‌هاي پيچيده مي‌شوند. ساختار اين سيستم‌ها به گونه‌اي است كه در آنها امكان استفاده از سيم‌پيچ‌هاي 50Hz يا سيم‌هاي تكي پيچيده شده به دور لوله وجود دارد. در نوع اخير معمولاً سيگنالي به صورت يك موج مربعي با فركانس اولتراسونيك به مدار اعمال مي‌گردد.

شكل (2) مقطع يك لوله و سيم‌پيچ دور آن را نمايش مي‌دهد همان طور كه ملاحظه مي‌شود، در اين سيستم، بيشتر خطوط ميدان مغناطيسي موازي با جهت حركت سيال هستند. بنابراين از نظر تئوري، در داخل ميدان مغناطيسي ميدان الكتريكي تشكيل نخواهد شد.

 

takabinpic2

 بعض از خطوط ميدان مغناطيسي در انتهاي سيم‌پيچ، بين قطب‌ها منتقل شده و سيال در حال عبور را با زاويه كم قطع مي‌كنند. به اين ترتيب، ميدان الكتريكي ضعيفي در دو انتهاي كويل به وجود مي‌آيد كه اين ميدان عمود بر خطوط ميدان مغناطيسي است. در شكل (3) ولتاژهاي ايجاد شده در آب به واسطه ميدان ياد شده نمايش داده شده است. از آنجا كه به همراه هر خط ميدان مغناطيسي، خطي برابر و قرينه آن در همان محور وجود دارد، ولتاژهاي V1, V2, V7

 

takabinpic3

 

و V8 در مجموع يكديگر را خنثي مي‌كنند. بردارهاي ولتاژ بر روي دو محور اصلي را نيز مي‌توان به بردارهاي برابر و قرينه V3 و V5، V4 و V9، V12 و V10 و V11 تقسيم‌بندي نمود. بنابراين به دليل آن كه تمامي اين بردارها برابر و قرينه يكديگر هستند، مقدار ولتاژ نهايي بايد برابر با صفر باشد. در عمل، به دليل توزيع نامتقارن خطوط ميدان مغناطيسي، مقدار ولتاژ دقيقاً برابر با صفر نخواهد بود و مقدار بسيار كمي ولتاژ در سيستم وجود خواهد داشت. اين مساله در ادامه اين پروژه در قالب آزمايشي كه به طور اختصاصي براي اندازه‌گيري اين نوع ولتاژها طراحي شده نشان داده خواهد شد.
علاوه بر دلايل ياد شده، در اين روش براي تغيير جهت ميدان الكتريكي دلايل ديگري نيز وجود دارد كه اصلي‌ترين آن اغتشاش جريان آب در داخل لوله است. به دليل جريان مغشوش ايجاد شده در داخل لوله، امكان جريان يافتن سيال به صورت لايه‌اي وجود نخواهد داشت. اغتشاش جريان به عواملي مختلفي بستگي دارد كه اين عوامل مي‌تواند در هر دستگاه شرايط كاملاً متفاوتي را ايجاد كند. عبور جريان مغشوش از ميان خطوط محوري ميدان مغناطيسي موجب ايجاد ولتاژهاي نامتقارني درداخل سيم‌پيچ مي‌شود.اين شرايط متغير را مي‌توان دليلي بر عملكرد نسبتاً موفق تعدادي از دستگاه‌ها و عدم كاركرد بسياري ديگر از آنها دانست.
ساختار اين نوع سختي‌گيرها به گونه‌اي است كه بايد بر روي لوله بسته شوند. به همين دليل، جنس لوله تاثير چشمگيري بر عملكرد آنها بر جاي مي‌گذارد. از آنجا كه سيم‌پيچ حول لوله در راستاي لوله قرار داشته و كاملاً روي آن قرار مي‌گيرد، در اين سيستم‌ها، لوله همانند سيم‌پيچ ثانويه يك ترانسفورماتور كه اتصال كوتاه شده است عمل مي‌كند (شكل 4). در اين مورد، بخش عمده توان الكتريكي به صورت گرما تلف مي‌شود كه اين مساله به ويژه در مورد لوله‌هاي مسي بيشتر مشهود است و موجب مي‌شود راندمان سيستم به ميزان قابل توجهي كاهش يابد.

 

takabinpic4

 

سختي‌گيرهاي الكتروليتي
سختي‌گيرهاي الكتروليتي درواقع همانند يك پيل شيميايي عمل مي‌كنند. اساس كار اين نوع سختي‌گيرها درست همانند نحوه كاركرد پيل‌هاي شيميايي است. به اين صورت كه هرگاه الكترودهاي فلزي از جنس مواد مختلف مانند مس و روي در داخل يك محلول الكتروليت قرار بگيرند و اختلاف پتانسيلي بين آنها ايجاد شود، در صورتي كه اين دو الكترود را توسط يك هادي به هم متصل كنيم جرياني بين آنها برقرار خواهد شد. در اين صورت،‌آند يون‌هاي روي را در الكتروليت (آب) آزاد مي‌كند. آزاد شدن يون‌هاي مثبت روي به داخل آب،‌موجب مي‌شود تا الكترون‌ها از طريق هادي به الكترود مسي (كاتد) هدايت شوند. اين فرآيند تا اتمام كامل آند (الكترود از جنس روي) ادامه خواهد داشت.
در شكل (5) ساختار كلي يك سختي گير الكتروليتي نشان داده شده است.در اين نوع سختي‌گيرها، الكترودها به يك مقاومت الكتريكي يك مگا اهمي ( 1M) متصل مي‌شوند. اين عمل جهت بالا بردن عمر الكترودآند (الكترود از جنس روي) صورت مي‌گيرد،‌اما ميدان الكتريكي ايجاد شده در آب را نيز به شدت كاهش مي‌دهد. بنابراين به كارگيري اين تجهيزات با مشكلاتي مانند بهبود عملكرد سختي‌گير به قيمت كاهش عمر مفيد سختي‌گير همراه خواهد بود. از اين رو، سازندگان اين نوع سختي‌گيرها بايد تعادل مناسبي بين عمر مفيد الكترودها و كارايي بهينه دستگاه ايجاد نمايد.

 

takabinpic5

 

نكات منفي سختي‌گيرهاي الكتروليتي
سختي‌گيرهاي الكتروليتي معايب بسياري دارند كه عمده‌ترين آنها عبارتند از:

.1 عمر مفيد اين نوع سختي‌گيرها قابل پيش‌بيني نيست،‌چرا كه اين مساله اساساً به قابليت هدايت الكتريكي آب بستگي دارد كه در نقاط مختلف داراي محدوده تغييرات گسترده‌اي است.
.2 ساختار و عملكرد سختيگيرهاي الكتروليتي به گونه‌اي است كه با از بين رفتن آند، عملكرد دستگاه نيز بلافاصله متوقف مي‌شود كه اين مساله ممكن است موجب شود تا تجهيزات گران قيمت در معرض آسيب قرار گيرند.
.3 در صورت استفاده از سختي‌گيرهاي الكتروليتي، يون‌هاي روي در آب آشاميدني آزاد مي‌شوند.
.4 به منظور كسب اطمينان از عملكرد قابل اطمينان سختي‌گير، بازرسي متداول و دائم از دستگاه‌ها الزامي است كه اين مساله هزينه زيادي را به همراه خواهد داشت.
.5 عملكرد اين نوع سختي‌گيرها وابسته به جريان آب است.

با دقت در عملكرد كليه دستگاه‌فوق اين نكته را درمي‌يابيم كه تنها ميدان الكتريكي (نه ميدان مغناطيس) است كه براي جلوگيري از تشكيل رسوب نقش دارد.

مقايسه سختي‌گيرهاي اصلاح فيزيكي
در حال حاضر شرکت‌هاي بسياري در زمينه توليد سختي‌گيرهاي الكترومغناطيسي با يك سيم‌پيچ فعال هستند. طراحي تمامي انواع اين سختي‌گيرها اساساً به يكي از دو شيوه زير انجام مي‌گيرد:

.1 يك سيم پيچ حول لوله پيچيده شده و به سيگنال ژنراتور متصل مي‌شود.
.2 دو سيم پيچ حول لوله پيچيده شده و يك سر هر يك از سيم‌پيچ‌ها به سيگنال ژنراتور متصل مي‌شوند و سر ديگر باز مي‌ماند.

اولين شيوه طراحي ابتدا توسط مخترعان هلندي و دومين شيوه طراحي اوليه بار توسط مخترعان بلژيكي به كار گرفته شد. به طور كلي در تمامي اين تجهيزات، محدوه فركانس سيگنالي كه به صورت موج مربعي توليد مي‌شود بين 1kHz تا 6kHz است.

روش آزمايش سختي‌گير الكترومغناطيسي با يك سيم پيچ

در شكل (6) روش اتصال تجهيزات آزمايش به سختي‌گير الكترومغناطيسي با يك سيم‌پيچ نشان داده شده است. هدف از اين آزمايش، اندازه‌گيري شدت سيگنال القا شده توسط سختي‌گير است. برمبناي نتايج اين آزمايش مي‌توان فناوري‌هاي مختلفي را براي القاي سيگنال موردنظر به آب به كار گرفت كه بر سرعت رسوب گرفتگي تأثير مي‌گذارند.
به طور كلي براي القاي ميداان الكتريكي در داخل آب مي‌توان از دو روش استفاده کرد. اولين روش،‌اتصال مستقیم منبع ولتاژ به آب به روش تماسي است. به اين صورت كه اگر لوله داراي ولتاژ باشد، اين ولتاژ به واسطه سطح تماس بين لوله و آب، ‌از لوله رسانا به آب منتقل مي‌شود. دومين روش نيز مبتني بر القاي مستقيم ولتاژ به آب با استفاده از يك ميدان مغناطيسي است. اين آزمايش براي بررسي دومين روش، طراحي شده است.

 

takabinpic6

 

 

 

 

براي انجام اين آزمايش و به منظور اندازه‌گيري هم زمان مقادير ولتاژ، بهتر است از دو يا سه اسيلوسكوپ استفاده شود. البته اين آزمايش را مي‌توان با استفاده از يك اسيلوسكوپ نيز انجام داد. اما در اين صورت،‌مقادير اندازه‌گيري شده در هر يك از نقاط بايد به صورت دستي يادداشت شوند تا در پايان امكان مقايسه و بررسي آنها وجود داشته باشد.

سيم پيچ‌ها به دور يك لوله مسي با طول كوتاه كه آب در داخل آن جريان دارد پيچيده مي‌شوند. آزمايش با استفاده از سختي‌گير روبر در وضعيتي انجام مي‌گيرد كه يكي از لوله‌ها حامل جريان آب بوده و ديگري به همراه يك سيم در قسمت مياني لولهاست. سختي‌گير روبر نيز در ميانه لوله مسي نصب مي‌شود. اين لوله در دو انتها در جاي خود محكم مي‌شود و براي اندازه‌گيري ولتاژ القا شده با استفاده از اسيلوسكوپ، نقاط مناسبي روي آن تعيين مي‌گردد. به اين صورت، در صورت وجود هر نوع ميدان مغناطيسي در لوله، يك ميدان الكتريكي در آب القا مي‌شود. در آزمايش دوم نيز، آزمايش اول به همان شكل انجام مي‌گيرد با اين تفاوت كه اين بار، لوله پر از آب است.

براي آزمايش سختي‌گير الكترومغناطيسي با يك سيم‌پيچ، بايد قسمت VOLT/DIV اسيلوسكوپ را روي 2V تنظيم كرد. SWIP TIME/DIV نيز بايد روي 0.1ms قرار داده شود. از آنجا كه اندوكتانس سيم‌پيچ مقدار بسيار كمي است، براي آن كه امكان مشاهده سيگنال خروجي وجودداشته باشد، بايد يك سر سيم‌پيچ را از سيگنال ژنراتور جدا كنيم. به اين ترتيب،‌اسيلوسكوپ بايد مستقيماً به ترمينال‌هاي خروجي سيگنال ژنراتور متصل شود. در شكل (7) سيگنالي كه روي صفحه اسيلوسكوب مشاهده مي‌شود نشان داده شده است. ولتاژ مضاعف (حداقل تا حداكثر) برابر با 4V و فركانس بين 5kHz تا 6kHz خواهد بود. لازم به ذكر است كه محدوده ياد شده، حداكثر فركانس است.

 

takabinpic7

در ادامه، بايد سيم‌پيچ را به سيگنال ژنراتور متصل كنيم. در اين حالت نيز براي آن كه امكان مشاهده سيگنال وجود داشته باشد،‌VOLT/ DIV اسيلوسكوپ بايد روي (0.005V)05mV قرار داده شود. در صورتي كه اسيلوسكوپ روي X10 تنظيم شده است، آن را به X1 كاهش دهيد. به اين ترتيب، سيگنالي كه روي اسيلوسكوپ مشاهده خواهد شد ،‌همانند آن چيزي است كه در شكل (8) نشان داده شده است.

 

takabinpic8

 

در اين حالت نيز مقدار ولتاژ مضاعف 15mV خواهد بود. فركانس نيز بين 240Hzو 6kHz نگه داشته خواهد شد. لازم به ذكر است كه كاهش قابل توجه خروجي در اين حالت به دليل بار بزرگي است كه اندوكتانس كوچك بر سيگنال ژنراتور اعمال مي‌كند.
در حالت بعد، VOLT/DIV اسيلوسكوپ را به 1mV كاهش داده و ميله اندازه‌گيري را روي لوله قرار دهيد. به اين ترتيب، سيگنال مشاهده شده به صورت شكل (9) خواهد بود. ولتاژ مضاعف القا شده 1mV به قدري پايين است كه توسط اسيلوسكوپ به عنوان پارازيت يا نويز در نظر گرفته مي‌شود.

 

takabinpic9

 

در ادامه، ميله اندازه‌گيري اسيلوسكوپ را به سيمي كه در قسمت مياني لوله قرار گرفته است متصل كنيد. با تنظيم دقيق TRIGGERLEVEL اسيلوسكوپ، مي‌توان سيگنالي مشابه با سيگنال نشان داده شده در شكل (8) را با ولتاژ مضاعف 1mV مشاهده كرد. اين سيگنال درواقع قو‌ي‌ترين سيگنالي است كه چنين سيستمي قادر است در آب القا كند. انرژي منتقل شده به واسطه سيگنال الكتريكي نوساني درواقع مقدار RMS (جذر ميانگين مربعات) يا ولتاژ DC معادلي است كه مي‌تواند همان انرژي را توليد كند. براي مثال، در صورتي كه ولتاژ مضاعف يك موج AC سينوسي برابر با 4.2V باشد، ولتاژ DC معادل با آن 1.5V خواهد بود. درواقع اين انرژي ميدان الكتريكي است كه بر جهت‌گيري يون‌هاي حلال نقش دارد. همان طور كه در شكل (8) نشان داده شد، مقدار RMS در مقايسه با مقدار حداقل تا حداكثر به صورت يك موج ضربه‌اي آني است.


روش آزمايش سختي‌گير الكترومغناطيسي با دو سيم‌پيچ

مشابه با شكل (10) ، اسيلوسكوپ را به هر دو سيم پيچ سختي‌گير متصل كنيد. VOLT/DIV اسيلوسكوپ را روي 5V قرار داده و TRIGGERLEVEL را به گونه‌اي تنظيم كنيد كه سيگنال مشاهده شده روي صفحه اسيلوسكوپ همانند شكل (7) باشد. ولتاژ مضاعف نشان داده شده روي صفحه اسيلوسكوپ براي امواج مربعي بين 12V تا 30V خواهد بود. ولتاژ مضاعف سيگنال‌هاي نشان داده شده روي اسيلوسكوپ شماره دو و سه نيز همانند شكل (8) و برابر با 200mV خواهد بود. اين آزمايش با سيم داخل لوله نيز قابل انجام است كه در اين صورت نيز نتايج يكساني به دست خواهد آمد.

 

takabinpic10

 

همان طور كه ملاحظه مي‌شود، مقدار انرژي القا شده در چنين سيستمي بسيار محدود است.

 

روش آزمايش سختي‌گير روبر

سختي‌گير روبر را مطابق شكل (11) به اسيلوسكوپ متصل كنيد. VOLT/DIV را روي 1V تنظيم كنيد. با استفاده از سختي‌گير روبر ، مقدار ولتاژ مضاعف معمولاًَ برابر با 8V خواهد بود. روي سيم مياني لوله نيز دقيقاً همين ولتاژ اندازه‌گيري مي‌شود. با وجود آن كه هيچ ارتباطي بين لوله و سيم عايق كاري شده داخل آن وجود ندارد، اما مقادير ولتاژ اندازه‌گيري شده دقيقاً يكسان خواهد بود. علت اين مساله را مي‌توان در ميدان مغناطيسي هم محور و نوساني توليد شده توسط سختي‌گير روبر جست و جو كرد.

 

takabinpic11

 

ميدان مغناطيسي با لوله به صورت هم محور است. اين آزمايش را مي‌توان يك بار ديگر، مطابق با جزييات نشان داده شده در شكل (12) تكرار كرد. در اين صورت نيز شكل موج و مقادیر ولتاژ دقيقا يكسان خواهد بود. علت اين مساله آن است كه آبي كه در داخل لوله جريان دارد همانند يك رسانا عمل نموده و همان ولتاژ را القا مي‌كند.
سختي‌گير اصلاح فيزيكي روبر يك سيگنال ژنراتور پيچيده است كه سيگنال ايجاد شده را توسط فريت‌ها به آب القا مي‌كند. اين فناوري داراي گواهي ثبت اختراع نيز مي‌باشد. امواج توليد شده توسط اين سختي‌گير به يك هسته فريتي ارسال مي‌شود. در محدوده كاربردي‌هاي متداول، براي ساده‌سازي عمليات نصب، اين هسته به دو مقطع تقسيم مي‌شود كه

 

takabinpic12

 

اين دو مقطع با استفاده از يك فنر تخت به يكديگر فشرده مي‌شوند. در كاربردهاي تجاري و صنعتي نيز اين هسته در چند قسمت ساخته مي‌شود و براي لوله‌هاي30mm تا 2500mm قابل استفاده خواهد بود. به واسطه همين هسته است كه ميدان مغناطيسي هم محور و نوساني توليدمي‌شود. ميدان مغناطيسي هم محور و نوساني را به اختصار OCMF نيز مي‌نامند و اين ميدان ولتاژي را در لوله و آب داخل آن القا مي‌كند كه مقدار اين دو ولتاژ دقيقاً با يكديگر برابر است. از آنجا كه هيچ اختلاف پتانسيلي بين آب و لوله وجود ندارد، بين آنها جريان الكتريكي برقرار نمي‌شود. به  اين ترتيب احتمال بروز هر نوع خوردگي از بين مي‌رود. فركانس نوسان اين ميدان نيز معمول بين 100kHz تا 600kHz است 

 

takabinpic13

 

 

نتايج حاصل از آزمايش‌هاي انجام شده، مزاياي سختي‌گير روبر نسبت به ساير انواع سختي‌گيرها را كاملاً نمايان مي‌سازد. نتايج حاصل از اين آزمايش‌ها حاكي از آن است كه به استثناي سختي‌گير روبر ، تمامي انواع ديگر سختي‌گيرها تنها در محل نصب بر وضعيت رسوب‌گرفتگي تاثير مي‌گذارند. ضمن آنكه عملكرد اين سختي‌گيرها اساساً وابسته به جريان سيال است و براي انتقال انرژي به آب، لازم است تا آب در داخل واحد جريان داشته باشد.
اگر نرخ جريان بيش از محدوده مورد نظر باشد، مقدار انرژي منتقل شده به اندازه كافي نخواهد بود و امكان ايجاد تاثير مورد نظر وجود نخواهد داشت. در مقابل، اگرنرخ جريان كمتر از حد معمول باشد، زمان زيادي طول مي‌كشد تا آب به محل ايجاد رسوب‌گرفتگي برسد و به اين ترتيب احتمال ته‌نشين شدن رسوبات در داخل سيستم بسيار زياد خواهد بود. به همين دليل است كه سازندگان اين نوع سختي‌گيرها، نرخ جريان و حداكثر جريان را براي توليدات خود تعيين مي‌كنند. چرا كه رعايت محدوده ياد شده يكي از اساسي‌ترين الزامات عملكرد صحيح اين نوع سختي‌گيرها به شمار مي‌رود. اما مشكل اصلي اينجاست كه در كاربردهاي عملي، دستيابي به يك محدوده مشخص از نرخ جريان معمولاً امكان‌پذير نيست.
به منظور جلوگيري از رسوب‌گرفتگي، انرژي بايد به آب منتقل شود و كريستال‌هاي تشكيل شده در سطح را به حالت معلق درآورد. اين درواقع همان فرآيندي است كه در تمامي سختي‌گيرهاي اصلاح فيزيكي موجود در بازار رخ مي‌دهد.
اما سختي‌گير روبر عملكرد متفاوتي دارد. عملكرد اين سختي‌گير به گونه‌اي است كه با اعمال انرژي به تمامي قسمت‌هاي سيستم لوله‌كشي، ميدان الكتريكي در تمام سيستم لوله‌كشي منتشر مي‌شود و با شكل‌گيري هسته‌هاي يوني در تمامي قسمت‌ها و تشكل مجدد توده‌هاي حل شده در آب، از رسوب گرفتگي جلوگيري به عمل مي‌آورد. همان طور كه از مقادير به دست آمده در آزمايش نيز مشهود است، دستگاه روبر قادر است چند ده هزار برابر ساير دستگاه‌ها ولتاژ پيچيده را در آب ايجاد نمايد. از مهمترين عوامل برتري اين دستگاه نسبت به ساير انواع سختي‌گيرها اين است كه اين سختي‌گير صرف نظر از مقدار و جهت جريان، قابليت توليد سيگنال در آب را دارد، در صورتي كه عملكرد بهينه ساير دستگاه‌ها در گروي تنظيم صحيح مقدار دبي جريان است كه دستيابي به اين هدف در عمل امكان‌پذير نيست.

 

 

تیم فنی - شرکت تجهیز کنترل افزار برین