Princip technologie -neintruzivního ultrazvukového měření průtoku

Co je to neinvazivní měření?-

„Ne-intrusive“ odkazuje na základní filozofii designu: měřicí senzory zůstávají zcela mimo potrubí, nikdy neproniknou stěnou potrubí ani se nedostanou do kontaktu s proudícím médiem. To ostře kontrastuje s tradičními průtokoměry, které vyžadují řezání do trubek, instalaci přírub nebo umístění senzorů přímo do průtokové cesty.

-Neintruzivní ultrazvukové průtokoměry využívají převodníky namontované na vnější povrch potrubí pomocí svorek- na příslušenství. Tyto snímače vysílají a přijímají ultrazvukové signály, které procházejí stěnou potrubí, proudící tekutinou a zpět protější stěnou potrubí-, aniž by byla ohrožena strukturální integrita nebo čistota potrubního systému.

V mnoha odvětvích je tato svorka-na, mimo-koncept-potrubí také popsána pomocí výrazů jakoneinvazivní ultrazvukový průtokoměr, a bezkontaktní ultrazvukový průtokoměrnebo anexterní ultrazvukový průtokoměr-vše s důrazem na to, aby senzory zůstaly mimo potrubí a nedotýkaly se média.

Základní principy měření

Neinvazivní ultrazvukové průtokoměry fungují na dvou odlišných fyzikálních principech, z nichž každý vyhovuje různým požadavkům aplikace:

Měření-času tranzitu (metoda-času-letu)

Theprincip tranzitní-dobyvyužívá základní vlastnost šíření zvuku: ultrazvukové vlny se pohybují rychleji, když se pohybují ve směru proudění, a pomaleji, když se pohybují proti němu.

Technologické výhody:

Přesnost:Dosahuje přesnosti ±0,5 % (vyšší-modely dosahují ±0,2 %)

Široký rozsah rychlostí:Měří od 0,01 do 12 m/s

Nezávislost na tekutinách:Není ovlivněn hustotou, viskozitou, vodivostí nebo změnami teploty

Obousměrná schopnost:Automaticky detekuje a měří zpětný tok

Požadavky na aplikaci:

Čistota tekutin:Suspendované částice musí zůstat pod 50 mg/l

Obsah plynových bublin:Nesmí překročit 2 % objemu

Stav potrubí:Musí být zcela naplněn kapalinou

Jasnost signálu:Vyžaduje relativně čistou akustickou cestu pro přenos signálu

Měření Dopplerova efektu

Dopplerův princip využívá frekvenční posun, ke kterému dochází, když se ultrazvukové vlny odrážejí od pohybujících se částic nebo bublin v tekutině.

Technologické výhody:

Tolerance částic:Speciálně navrženo pro kapaliny obsahující suspendované pevné látky nebo bubliny

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

Efektivita nákladů:Obecně méně nákladné než systémy{0}}pro přepravu

Robustní provoz:Funguje spolehlivě v náročných průmyslových prostředích

Požadavky na aplikaci:

Minimální koncentrace částic:Vyžaduje alespoň 100 ppm částic nebo bublinek větších než 100 mikronů

Nevhodné pro ultra{0}}čisté tekutiny:Destilovaná voda, kondenzát nebo farmaceutické-kapaliny nemají dostatečné reflektory

Omezení přesnosti:Obvykle ±1-2% ve srovnání s ±0,5% u systémů s dobou přepravy

Hlavní výhody -intruzivních ultrazvukových průtokoměrů

Pohodlí instalace

Nejokamžitější a nejpřesvědčivější výhodaupněte-na ultrazvukové průtokoměryje jejich pozoruhodně jednoduchý proces instalace. Protože senzory zůstávají mimo potrubí, abezkontaktní ultrazvukový průtokoměrpřístup lze často použít bez odstávky, vypouštění nebo řezání do potrubí.

Tradiční inline instalační proces:

Zastavte provoz a vypusťte potrubí

Vykopejte dostatečný pracovní prostor (může vyžadovat přístup jeřábem)

Odřízněte trubku a vytvořte instalační body

Přivařte příruby nebo závitové spoje

Zvedněte a umístěte tělo průtokoměru

Kompletní tlakové zkoušky a kontroly těsnosti

Obnovit operace

Upínací-proces instalace ultrazvuku:

Vyčistěte vnější povrch potrubí

Naneste akustický spojovací gel

Připevněte svorky snímače k ​​potrubí

Připojte kabeláž a vstupní parametry

Ověřte kvalitu signálu a začněte měřit

Požadavky na metodu upínání-:

Minimální vystavení potrubí (pouze plocha pro montáž senzoru)

Kompatibilní s malým prostorem (může pracovat ve vzdálenosti 0,5 metru)

Není potřeba žádné těžké vybavení

Vhodné pro podzemní a nadzemní potrubí

Tato kompaktní instalační plocha je zvláště cenná v:

• Přetížená městská infrastruktura
• Retrofit aplikací ve stávajících zařízeních
• Podzemní obslužné aplikace
• Pobřežní plošiny s omezeným prostorem na palubě

Komplexní ekonomické výhody

Úspora přímých nákladů: 40-75% snížení nákladů na instalaci

Ekonomické výhody dalece přesahují komfort instalace. V mnoha scénářích modernizace a údržby, anexterní ultrazvukový průtokoměrmůže snížit složitost instalace a související náklady na prostoje, protože se vyhne pronikání potrubí, svařování a re{0}}certifikačním krokům.

Technický výkon

Žádné pohyblivé části

Nejspolehlivější je stroj bez pohyblivých částí. Tento princip je příkladem svorek-na ultrazvukových průtokoměrech.

Porovnání střední doby mezi poruchami (MTBF).

Upínka-u ultrazvukových měřičů vydrží 5–10x déle než mechanické průtokoměry s výrazně menším počtem poruchových režimů.

Výjimečná přesnost a opakovatelnost

Moderní neinvazivní ultrazvukové průtokoměry poskytují výkon měření srovnatelný s tradičními inline konstrukcemi nebo je dokonce převyšují.

Oblasti použití

Chemie / Výroba

Chemické, petrochemické a obecné průmyslové vodní systémy: online měření cirkulační vody, procesní vody, roztoků atd.

Měření průtoku korozivních médií (kompatibilita materiálů je obtížná) nebo sanitárních/čistých aplikací (kde otevření potrubí může způsobit kontaminaci). Svorky-na ultrazvukových měřičích mají jasnou výhodu, protože nedochází k žádnému kontaktu s médiem,-což je jeden z důvodů, proč jsou často označovány jakoneinvazivníultrazvukový průtokoměrřešení v potrubích kritických ke korozi-nebo hygieně-.

Ropný, plynárenský a energetický průmysl (hlavně pro monitorování procesů / ověřování údržby)

Potrubí kapalin ve stanicích nebo zařízeních, dočasná měření během údržby, ověřování provozního stavu, detekce netěsností a odstraňování abnormálních stavů.

Některá řešení mohou v závislosti na modelu měřiče a provozních podmínkách pokrýt také požadavky na měření plynů/páry a další -intruzivní měření.

Obecní voda a ochrana životního prostředí

Přenos a distribuce surové a pitné vody, okresní měřené oblasti (DMA) a monitorování průtoku potrubí čerpacích stanic.

Čistírny odpadních vod: přítok a odtok, potrubí související se zpětným tokem / kalem-a účtování toku v sekcích procesu.

Detekce netěsností / vyšetřování abnormálního průtoku a ověření provozu a údržby (instalace bez řezání potrubí).

Dočasné měření, inventarizační audity a „ověření měřidel“

Dočasné testování průtoku, vyvážení systému a uvedení do provozu a ověření přesnosti stávajících přístrojů.

Přenosné svorky-na ultrazvukových měřičích se velmi běžně používají pro krátkodobé-testování a kontroly.

Klíčové body instalace

Potvrzení instalace: zjistěte, zda je aplikace vhodná pro -intruzivní ultrazvukové měření průtoku

Potrubí musí být zcela zaplněné (nezaplněné kanály způsobí vážné chyby nebo nestabilitu).

Vertikální vzestupný tok je obvykle snazší udržet potrubí plné; pro vertikální proudění směrem dolů musí být zajištěn dostatečný protitlak, aby se udrželo plné potrubí.

Médium by mělo být pokud možno jednofázové- s malým množstvím bublin a nízkým obsahem pevných látek.

Místo instalace: přímé vedení potrubí a vyloučení bublin/sedimentace

Vyberte nejdelší možnou rovnou část potrubí. Běžná technická praxe vyžaduje: proti proudu Větší nebo rovno 10D, po proudu Větší než nebo rovno 5D (D je průměr potrubí).

Neinstalujte úplně nahoře nebo dole na vodorovných trubkách: horní část je náchylná k hromadění plynu a spodní část je náchylná k usazování sedimentů. Obvykle se doporučuje instalace v poloze 2–4 hodiny nebo 8–10 hodin.

Uchovávejte mimo dosah silných zdrojů rušení, jako jsou výstupy čerpadla, ventily, kolena a redukce (poruchy narušují profil průtoku a způsobují nestabilní údaje).

Příprava vnějšího povrchu potrubí

Očistěte nátěry, korozi a otřepy v místě instalace; povrch by měl být co nejhladší. V případě potřeby je přijatelné lehké broušení, ale nepoškozujte zakřivení trubky.

Vyberte spojovací prostředek (spojku) kompatibilní s teplotou a materiálem a aplikujte jej rovnoměrně bez dutin.

Instalace převodníku: orientace, rozmístění a způsob montáže

Nainstalujte sondy přesně podle vzdálenosti vypočítané přístrojem; věnujte pozornost požadavkům na orientaci sondy, šipky a směr kabelu (mnoho manuálů výslovně specifikuje správnou orientaci a rozteč referenčních bodů).

Používají se dvě běžné konfigurace: metoda V (reflexní) a metoda Z (přímá). Výběr závisí na průměru potrubí, útlumu a kvalitě signálu; když je signál slabý, přechod na metodu Z často usnadňuje získávání signálu.

Zajistěte sondy pevně pomocí svorek nebo ocelových pásků, abyste zabránili posunutí v důsledku dlouhodobých-vibrací; nedovolte, aby byly sondy "zavěšeny za kabely."

Metody konfigurace instalace

Neinvazivní snímače lze namontovat v několika konfiguracích, z nichž každá je optimalizovaná pro různé velikosti potrubí a požadavky na měření:

V-metoda (reflektivní):

Oba snímače se montují na stejnou stranu potrubí, přičemž ultrazvukový paprsek se odráží od protilehlé stěny potrubí. Tato konfigurace je vhodná pro trubky o průměru od 20 mm do 300 mm a poskytuje vynikající sílu signálu pro kratší akustické cesty.

Z{0}}metoda (přímá):

Snímače se montují na opačné strany potrubí, přičemž ultrazvukový paprsek prochází přímo mezi nimi. Tato metoda je optimální pro potrubí o průměru od 100 mm do 500 mm a nabízí nejpřímější cestu signálu a nejvyšší přesnost pro středně velké-trubky.

W-Metoda (dvojitá reflexe):

Ultrazvukový paprsek se používá pro trubky o malém průměru- (15 mm až 50 mm) a dvakrát se odráží uvnitř trubky, čímž se účinně ztrojnásobuje délka akustické dráhy, aby se zlepšilo rozlišení a citlivost měření pro nízké průtoky.

Výběr mezi těmito metodami závisí na průměru potrubí, tloušťce stěny, materiálu a požadované přesnosti, přičemž moderní průtokoměry často automaticky doporučí optimální konfiguraci na základě zadaných parametrů.