Načelo ne-vsiljive ultrazvočne tehnologije merjenja pretoka

Kaj je ne{0}}invazivna meritev?

»Ne{0}}vsiljivo« se nanaša na temeljno filozofijo načrtovanja: merilni senzorji ostanejo popolnoma zunaj cevi, nikoli ne predrejo stene cevi ali pridejo v stik s tekočim medijem. To je v močnem nasprotju s tradicionalnimi merilniki pretoka, ki zahtevajo vrezovanje v cevi, namestitev prirobnic ali namestitev senzorjev neposredno na pot pretoka.

Ne{0}}nevsiljivi ultrazvočni merilniki pretoka uporabljajo pretvornike, nameščene na zunanjo površino cevi s pomočjo sponk-na napeljavah. Ti pretvorniki oddajajo in sprejemajo ultrazvočne signale, ki gredo skozi steno cevi, skozi tekočo tekočino in nazaj skozi nasprotno steno cevi-, ne da bi pri tem ogrozili strukturno celovitost ali čistočo cevnega sistema.

V mnogih panogah je ta koncept-na, zunaj--cevi opisan tudi z izrazi, kot jeneinvazivni ultrazvočni merilnik pretoka, a brezkontaktni ultrazvočni merilnik pretoka, ali anzunanji ultrazvočni merilnik pretoka-vse poudarjajo, da senzorji ostanejo zunaj cevi in ​​se ne dotikajo medija.

Osnovna načela merjenja

Ne{0}}vsiljivi ultrazvočni merilniki pretoka delujejo na dveh različnih fizikalnih principih, od katerih je vsako primerno za različne zahteve uporabe:

Merjenje tranzitnega-časa (čas-metode-leta)

Thenačelo tranzitnega-časaizkorišča temeljno lastnost širjenja zvoka: ultrazvočni valovi potujejo hitreje, ko se gibljejo v smeri toka, in počasneje, ko se gibljejo proti njej.

Tehnološke prednosti:

Natančnost:Dosega ±0,5 % natančnost (-visoki modeli dosegajo ±0,2 %)

Širok razpon hitrosti:Meri od 0,01 do 12 m/s

Neodvisnost od tekočine:Nanj ne vplivajo gostota, viskoznost, prevodnost ali temperaturna nihanja

Dvosmerna zmogljivost:Samodejno zazna in meri povratni tok

Zahteve za prijavo:

Čistost tekočine:Lebdeči delci morajo ostati pod 50 mg/L

Vsebina plinskih mehurčkov:Ne sme presegati 2 % prostornine

Stanje cevi:Mora biti popolnoma napolnjen s tekočino

Jasnost signala:Zahteva relativno čisto akustično pot za prenos signala

Merjenje Dopplerjevega učinka

Dopplerjev princip izkorišča premik frekvence, do katerega pride, ko se ultrazvočni valovi odbijajo od premikajočih se delcev ali mehurčkov v tekočini.

Tehnološke prednosti:

Toleranca na delce:Posebej zasnovan za tekočine, ki vsebujejo suspendirane trdne snovi ali mehurčke

Imuniteta na mehurčke: High gas content (>2%) ne vpliva na merjenje

Stroškovna učinkovitost:Na splošno cenejši od sistemov-tranzitnega časa

Robustno delovanje:Zanesljivo deluje v zahtevnih industrijskih okoljih

Zahteve za prijavo:

Najmanjša koncentracija delcev:Zahteva vsaj 100 ppm delcev ali mehurčkov, večjih od 100 mikronov

Ni primerno za ultra{0}}čiste tekočine:Destilirana voda, kondenzat ali tekočine-farmacevtske kakovosti nimajo zadostnih odsevnikov

Omejitve natančnosti:Običajno ±1-2 % v primerjavi z ±0,5 % za sisteme tranzitnega časa

Glavne prednosti ne{0}}vsiljivih ultrazvočnih merilnikov pretoka

Udobje namestitve

Najbolj neposredna in prepričljiva prednostsponka-na ultrazvočnih merilnikih pretokaje njihov izjemno preprost postopek namestitve. Ker senzorji ostanejo zunaj cevi, abrezkontaktni ultrazvočni merilnik pretokapristop je pogosto mogoče uporabiti brez zaustavitve, praznjenja ali rezanja v cevovod.

Tradicionalni vgrajeni postopek namestitve:

Zaustavite delovanje in izpraznite cevovod

Izkopite dovolj delovnega prostora (morda bo potreben dostop žerjava)

Odrežite cev, da ustvarite namestitvene točke

Varite prirobnice ali navojne povezave

Dvignite in postavite ohišje merilnika pretoka

Popolno testiranje tlaka in preverjanje puščanja

Obnovitvene operacije

Objemka-na ultrazvočni postopek namestitve:

Očistite zunanjo površino cevi

Nanesite akustični spojni gel

Pritrdite objemke pretvornika na cev

Povežite ožičenje in vhodne parametre

Preverite kakovost signala in začnite meriti

Zahteve metode Clamp-On:

Minimalna izpostavljenost cevi (samo območje namestitve senzorja)

Združljivost s tesnim prostorom (lahko deluje v oddaljenosti 0,5 metra)

Težka oprema ni potrebna

Primerno za podzemne in nadzemne cevi

Ta kompaktni odtis namestitve je še posebej dragocen pri:

• Preobremenjena mestna infrastruktura
• Aplikacije za naknadno vgradnjo v obstoječe objekte
• Podzemne komunalne aplikacije
• Obalne ploščadi z omejenim prostorom na palubi

Celovite gospodarske koristi

Neposredni prihranek stroškov: 40–75 % znižanje stroškov namestitve

Ekonomske prednosti daleč presegajo priročnost namestitve. V mnogih scenarijih nadgradnje in vzdrževanja je anzunanji ultrazvočni merilnik pretokalahko zmanjša zapletenost namestitve in s tem povezane stroške izpadov, ker se izogne ​​korakom prediranja cevi, varjenja in ponovnega-certificiranja.

Tehnična zmogljivost

Brez gibljivih delov

Najbolj zanesljiv stroj je tisti brez gibljivih delov. Objemke-na ultrazvočnih merilnikih pretoka ponazarjajo to načelo.

Primerjava povprečnega časa med napakami (MTBF).

Objemke-na ultrazvočnih merilnikih zdržijo 5–10-krat dlje kot mehanski merilniki pretoka z bistveno manj načini okvar.

Izjemna natančnost in ponovljivost

Sodobni ne{0}}vsiljivi ultrazvočni merilniki pretoka zagotavljajo merilno zmogljivost, ki je primerljiva s tradicionalnimi inline modeli ali jih presega.

Področja uporabe

Kemija / Proizvodnja

Kemični, petrokemični in splošni industrijski vodni sistemi: spletne meritve krožne vode, tehnološke vode, raztopin itd.

Merjenje pretoka jedkih medijev (združljivost materialov je težavna) ali sanitarne/čiste aplikacije (kjer lahko odpiranje cevi povzroči kontaminacijo). Objemke-na ultrazvočnih merilnikih imajo očitno prednost, ker ni nobenega stika z medijem-eden od razlogov, da jih pogosto imenujejoneinvazivnaultrazvočni merilnik pretokarešitev za korozijsko-občutljive ali higiensko-kritične cevovode.

Naftna, plinska in energetska industrija (predvsem za spremljanje procesov/preverjanje vzdrževanja)

Cevovodi za tekočine znotraj postaj ali objektov, začasne meritve med vzdrževanjem, preverjanje delovnih pogojev, odkrivanje puščanja in odpravljanje težav v nenormalnem stanju.

Nekatere rešitve lahko pokrivajo tudi pline/paro in druge ne{0}}vsiljive merilne zahteve, odvisno od modela merilnika in pogojev delovanja.

Varstvo komunalnih voda in okolja

Prenos in distribucija surove in pitne vode, okrožna merilna območja (DMA) in nadzor pretoka cevovodov črpalnih postaj.

Čistilne naprave: dotok in iztok, cevovodi, povezani s povratnim tokom/blatom-in obračunavanje pretoka v procesnih odsekih.

Odkrivanje puščanja/preiskava nenormalnega pretoka ter preverjanje delovanja in vzdrževanja (namestitev brez rezanja cevi).

Začasne meritve, revizije inventarja in "preverjanje števcev"

Začasno testiranje pretoka, uravnoteženje in zagon sistema ter preverjanje točnosti obstoječih instrumentov.

Prenosne sponke-na ultrazvočnih merilnikih se zelo pogosto uporabljajo za-kratkoročno testiranje in preglede.

Ključne točke namestitve

Potrditev namestitve: ugotovite, ali je aplikacija primerna za ne-vsiljivo ultrazvočno merjenje pretoka

Cevovod mora biti popolnoma poln (ne-polne cevi bodo povzročile resne napake ali nestabilnost).

Navpični tok navzgor je običajno lažji, da je cev polna; pri navpičnem toku navzdol je treba zagotoviti zadosten protitlak, da se ohrani polna cev.

Medij naj bo po možnosti eno-fazen, z malo mehurčki in nizko vsebnostjo trdnih snovi.

Mesto namestitve: ravne cevi in ​​izogibanje mehurčkom/sedimentaciji

Izberite najdaljši možni ravni odsek cevi. Običajna inženirska praksa zahteva: gorvodno večje ali enako 10D, dolvodno večje ali enako 5D (D je premer cevi).

Ne nameščajte na sam vrh ali dno vodoravnih cevi: vrh je nagnjen k kopičenju plina, spodnji pa k usedanju usedlin. Običajno je priporočljiva namestitev na položaje 2–4 ure ali 8–10 ure.

Držite se stran od močnih virov motenj, kot so izhodi črpalk, ventili, kolena in reduktorji (motnje izkrivljajo profil pretoka in povzročajo nestabilne odčitke).

Priprava zunanje površine cevi

Očistite premaze, korozijo in robove na mestu namestitve; površina mora biti čim bolj gladka. Rahlo brušenje je sprejemljivo, če je potrebno, vendar ne poškodujte ukrivljenosti cevi.

Izberite spojno sredstvo (couplant), ki je združljivo s temperaturo in materialom, ter ga enakomerno nanesite brez praznin.

Namestitev pretvornika: usmeritev, razmik in način namestitve

Namestite sonde natančno glede na razmik, ki ga izračuna instrument; bodite pozorni na usmeritev sonde, puščice in zahteve glede smeri kabla (številni priročniki izrecno določajo pravilno orientacijo in razmik referenčnih točk).

Uporabljata se dve pogosti konfiguraciji: metoda V (odsevna) in metoda Z (neposredno). Izbira je odvisna od premera cevi, slabljenja in kakovosti signala; ko je signal šibek, preklop na metodo Z pogosto olajša zajem signala.

Trdno pritrdite sonde s sponkami ali jeklenimi trakovi, da preprečite premik zaradi dolgotrajnih-tresljajev; ne dovolite, da bi bile sonde "obešene na kablih".

Metode konfiguracije namestitve

Ne{0}}nevsiljive pretvornike je mogoče namestiti v več konfiguracijah, od katerih je vsaka optimizirana za različne velikosti cevi in ​​merilne zahteve:

V-metoda (odsevna):

Oba pretvornika sta nameščena na isti strani cevi, pri čemer se ultrazvočni žarek odbija od nasprotne stene cevi. Ta konfiguracija je primerna za cevi s premeri od 20 mm do 300 mm in zagotavlja odlično moč signala za krajše zvočne poti.

Z-metoda (neposredna):

Pretvorniki so nameščeni na nasprotnih straneh cevi, ultrazvočni žarek pa potuje neposredno med njimi. Ta metoda je optimalna za cevi s premerom od 100 mm do 500 mm, saj ponuja najbolj neposredno pot signala in najvišjo natančnost za srednje-velike cevi.

W-metoda (dvojni odsev):

Ultrazvočni žarek, ki se uporablja za cevi z majhnim-premerom (15 mm do 50 mm), se dvakrat odbije znotraj cevi, kar dejansko potroji dolžino zvočne poti za izboljšanje ločljivosti meritev in občutljivosti za nizke pretoke.

Izbira med tema metodama je odvisna od premera cevi, debeline stene, materiala in zahtevane natančnosti, pri čemer sodobni merilniki pretoka pogosto samodejno priporočijo optimalno konfiguracijo na podlagi vnesenih parametrov.