Princíp technológie-neintruzívneho ultrazvukového merania prietoku

Čo je to ne{0}}invazívne meranie?

„Ne{0}}intruzívne“ sa vzťahuje na základnú filozofiu dizajnu: meracie senzory zostávajú úplne mimo potrubia, nikdy nepreniknú cez stenu potrubia ani sa nedostanú do kontaktu s prúdiacim médiom. To ostro kontrastuje s tradičnými prietokomermi, ktoré vyžadujú rezanie do potrubia, inštaláciu prírub alebo umiestnenie snímačov priamo do prietokovej cesty.

-Neintruzívne ultrazvukové prietokomery využívajú prevodníky namontované na vonkajšom povrchu potrubia pomocou svoriek- na upínacích prvkoch. Tieto prevodníky vysielajú a prijímajú ultrazvukové signály, ktoré prechádzajú cez stenu potrubia, cez prúdiacu tekutinu a späť cez opačnú stenu potrubia-to všetko bez toho, aby bola narušená štrukturálna integrita alebo čistota potrubného systému.

V mnohých odvetviach je táto svorka-na,{1}}mimo-koncepcie potrubia opísaná aj pomocou výrazov akoneinvazívny ultrazvukový prietokomer, a bezkontaktný ultrazvukový prietokomer, alebo anexterný ultrazvukový prietokomer-všetko zdôrazňuje, že senzory zostávajú mimo potrubia a nedotýkajú sa média.

Základné princípy merania

Neintruzívne ultrazvukové prietokomery fungujú na dvoch odlišných fyzikálnych princípoch, z ktorých každý vyhovuje rôznym požiadavkám aplikácie:

Meranie{0}}času tranzitu (-čas-letu)

Theprincíp tranzitného-časuvyužíva základnú vlastnosť šírenia zvuku: ultrazvukové vlny sa pohybujú rýchlejšie, keď sa pohybujú so smerom prúdenia a pomalšie, keď sa pohybujú proti nemu.

Technologické výhody:

presnosť:Dosahuje presnosť ±0,5 % (vyššie-modely dosahujú ±0,2 %)

Široký rozsah rýchlosti:Meria od 0,01 do 12 m/s

Nezávislosť na tekutinách:Neovplyvnené zmenami hustoty, viskozity, vodivosti alebo teploty

Obojsmerná schopnosť:Automaticky detekuje a meria spätný tok

Požiadavky na aplikáciu:

Čistota tekutín:Suspendované častice musia zostať pod 50 mg/l

Obsah plynových bublín:Nesmie presiahnuť 2 % objemu

Stav potrubia:Musí byť úplne naplnený kvapalinou

Jasnosť signálu:Vyžaduje relatívne čistú akustickú cestu na prenos signálu

Meranie Dopplerovho efektu

Dopplerov princíp využíva frekvenčný posun, ku ktorému dochádza, keď sa ultrazvukové vlny odrážajú od pohybujúcich sa častíc alebo bublín v tekutine.

Technologické výhody:

Tolerancia častíc:Špeciálne navrhnuté pre kvapaliny obsahujúce suspendované pevné látky alebo bubliny

Bublinová imunita: High gas content (>2%) nezhoršuje meranie

Nákladová efektívnosť:Vo všeobecnosti lacnejšie ako systémy{0}}pre prepravu

Robustná prevádzka:Funguje spoľahlivo v náročných priemyselných prostrediach

Požiadavky na aplikáciu:

Minimálna koncentrácia častíc:Vyžaduje aspoň 100 ppm častíc alebo bublín väčších ako 100 mikrónov

Nevhodné pre ultra{0}}čisté tekutiny:Destilovanej vode, kondenzátu alebo tekutinám farmaceutickej kvality- chýba dostatok reflektorov

Obmedzenia presnosti:Typicky ±1-2% v porovnaní s ±0,5% pre systémy s časom prepravy

Hlavné výhody{0}}neintruzívnych ultrazvukových prietokomerov

Pohodlie inštalácie

Najviac okamžitá a presvedčivá výhodasvorky-na ultrazvukových prietokomerochje ich pozoruhodne jednoduchý proces inštalácie. Pretože snímače zostávajú mimo potrubia, abezkontaktný ultrazvukový prietokomerprístup možno často použiť bez odstavenia, vypustenia alebo rezania do potrubia.

Tradičný inline proces inštalácie:

Zastavte prevádzku a vypustite potrubie

Vykopajte dostatočný pracovný priestor (môže vyžadovať prístup žeriavom)

Odrežte potrubie, aby ste vytvorili inštalačné body

Privarte príruby alebo závitové spojenia

Zdvihnite a umiestnite teleso prietokomeru

Kompletná tlaková skúška a kontrola tesnosti

Obnovenie operácií

Upna{0}}na proces inštalácie ultrazvuku:

Vyčistite vonkajší povrch potrubia

Naneste akustický spojovací gél

Pripevnite svorky prevodníka k potrubiu

Pripojte kabeláž a vstupné parametre

Skontrolujte kvalitu signálu a začnite meranie

Požiadavky-na metódu upínania:

Minimálne vystavenie potrubia (iba oblasť montáže snímača)

Kompatibilný s malým priestorom (môže pracovať vo vzdialenosti 0,5 metra)

Nie je potrebné žiadne ťažké vybavenie

Priateľské k podzemným a nadzemným potrubiam

Tento kompaktný inštalačný priestor je obzvlášť cenný v:

• Preťažená mestská infraštruktúra
• Retrofit aplikácie v existujúcich zariadeniach
• Podzemné úžitkové aplikácie
• Pobrežné plošiny s obmedzeným priestorom na palube

Komplexné ekonomické výhody

Úspora priamych nákladov: 40-75% zníženie nákladov na inštaláciu

Ekonomické výhody ďaleko presahujú pohodlnú inštaláciu. V mnohých scenároch modernizácie a údržby, anexterný ultrazvukový prietokomermôže znížiť zložitosť inštalácie a súvisiace náklady na prestoje, pretože sa vyhýba prenikaniu potrubia, zváraniu a re{0}}certifikačným krokom.

Technický výkon

Žiadne pohyblivé časti

Najspoľahlivejší je stroj bez pohyblivých častí. Príkladom tohto princípu sú svorky-na ultrazvukových prietokomeroch.

Porovnanie strednej doby medzi poruchami (MTBF).

Upínanie-na ultrazvukových meračoch vydrží 5 až 10x dlhšie ako mechanické prietokomery s výrazne menším počtom porúch.

Výnimočná presnosť a opakovateľnosť

Moderné -intruzívne ultrazvukové prietokomery poskytujú merací výkon porovnateľný s tradičnými inline dizajnmi alebo ich dokonca prevyšujú.

Oblasti použitia

Chemické / Výroba

Chemické, petrochemické a všeobecné priemyselné vodné systémy: online meranie cirkulujúcej vody, procesnej vody, roztokov atď.

Meranie prietoku korozívnych médií (kompatibilita materiálov je zložitá) alebo sanitárnych/čistých aplikácií (kde otvorenie potrubia môže spôsobiť kontamináciu). Svorky-na ultrazvukových meračoch majú jasnú výhodu, pretože nemajú žiadny kontakt s médiom,-jeden z dôvodov, prečo sa často označujú akoneinvazívneultrazvukový prietokomerriešenie v potrubiach kritických z hľadiska korózie-alebo hygieny-.

Ropný, plynárenský a energetický priemysel (hlavne na monitorovanie procesov / overovanie údržby)

Kvapalinové potrubia v rámci staníc alebo zariadení, dočasné merania počas údržby, overenie prevádzkového stavu, detekcia netesností a riešenie abnormálnych stavov.

Niektoré riešenia môžu pokryť aj požiadavky na plyny/paru a iné -neintruzívne merania v závislosti od modelu merača a prevádzkových podmienok.

Mestská voda a ochrana životného prostredia

Prenos a distribúcia surovej a pitnej vody, okresné merané oblasti (DMA) a monitorovanie prietoku potrubí čerpacej stanice.

Čistiarne odpadových vôd: prítok a odpad, potrubia súvisiace so spätným tokom/kalom-a účtovanie toku v procesných úsekoch.

Detekcia netesností / vyšetrenie abnormálneho prietoku a overenie prevádzky a údržby (inštalácia bez prerezania potrubia).

Dočasné meranie, audity zásob a „overenie meračov“

Dočasné testovanie prietoku, vyváženie systému a uvedenie do prevádzky a overenie presnosti existujúcich prístrojov.

Prenosné svorky-na ultrazvukových meračoch sa veľmi bežne používajú na krátkodobé-testovanie a kontroly.

Kľúčové body inštalácie

Potvrdenie inštalácie: zistite, či je aplikácia vhodná na -intruzívne ultrazvukové meranie prietoku

Potrubie musí byť úplne zaplnené (-nezaplnené potrubia spôsobí vážne chyby alebo nestabilitu).

Vertikálny tok smerom nahor je zvyčajne jednoduchšie udržať potrubie plné; pre vertikálny tok smerom nadol musí byť zabezpečený dostatočný protitlak, aby sa udržalo plné potrubie.

Médium by malo byť pokiaľ možno jednofázové- s malým množstvom bublín a nízkym obsahom pevných látok.

Miesto inštalácie: priame vedenie potrubia a zabránenie vzniku bublín/sedimentácie

Zvoľte čo najdlhší rovný úsek potrubia. Bežná inžinierska prax vyžaduje: proti prúdu Väčšie alebo rovné 10D, po prúde Väčšie alebo rovné 5D (D je priemer potrubia).

Neinštalujte úplne hore alebo dole vodorovných potrubí: horná časť je náchylná na hromadenie plynu a spodná časť je náchylná na usadzovanie sedimentov. Zvyčajne sa odporúča inštalácia v polohe 2–4 hodiny alebo 8–10 hodín.

Uchovávajte mimo dosahu silných zdrojov rušenia, ako sú výstupy čerpadla, ventily, kolená a redukcie (poruchy deformujú profil prietoku a spôsobujú nestabilné údaje).

Príprava vonkajšieho povrchu potrubia

Vyčistite nátery, koróziu a otrepy v mieste inštalácie; povrch by mal byť čo najhladší. V prípade potreby je prijateľné ľahké brúsenie, ale nepoškodzujte zakrivenie potrubia.

Vyberte spojovací prostriedok (spojku) kompatibilný s teplotou a materiálom a naneste ho rovnomerne bez dutín.

Inštalácia prevodníka: orientácia, rozstup a spôsob montáže

Nainštalujte sondy presne podľa vzdialenosti vypočítanej prístrojom; dávajte pozor na orientáciu sondy, šípky a požiadavky na smer kábla (mnohé príručky výslovne špecifikujú správnu orientáciu a rozstup referenčných bodov).

Používajú sa dve bežné konfigurácie: metóda V (reflexná) a metóda Z (priama). Výber závisí od priemeru potrubia, útlmu a kvality signálu; keď je signál slabý, prepnutie na metódu Z často uľahčuje získavanie signálu.

Sondy pevne zaistite pomocou svoriek alebo oceľových popruhov, aby ste zabránili posunutiu v dôsledku-dlhotrvajúcich vibrácií; nedovoľte, aby boli sondy „zavesené na kábloch“.

Spôsoby konfigurácie inštalácie

Nerušivé prevodníky je možné namontovať v niekoľkých konfiguráciách, pričom každá je optimalizovaná pre rôzne veľkosti potrubia a požiadavky na meranie:

V-metóda (reflexná):

Oba snímače sa montujú na rovnakú stranu potrubia, pričom ultrazvukový lúč sa odráža od protiľahlej steny potrubia. Táto konfigurácia vyhovuje potrubiam s priemerom od 20 mm do 300 mm a poskytuje vynikajúcu silu signálu pre kratšie akustické cesty.

Z{0}}metóda (priama):

Snímače sa montujú na opačné strany potrubia, pričom ultrazvukový lúč prechádza priamo medzi nimi. Táto metóda je optimálna pre potrubia s priemerom od 100 mm do 500 mm, pričom ponúka najpriamejšiu dráhu signálu a najvyššiu presnosť pre stredne veľké-potrubia.

W-metóda (dvojitá reflexia):

Ultrazvukový lúč, ktorý sa používa pre rúry s malým{0}}priemerom (15 mm až 50 mm), sa dvakrát odráža vo vnútri potrubia, čím sa účinne strojnásobí dĺžka akustickej dráhy, aby sa zlepšilo rozlíšenie a citlivosť merania pri nízkych prietokoch.

Výber medzi týmito metódami závisí od priemeru potrubia, hrúbky steny, materiálu a požadovanej presnosti, pričom moderné prietokomery často automaticky odporúčajú optimálnu konfiguráciu na základe zadaných parametrov.