Ultrazvukový průtokoměr vs elektromagnetický průtokoměr

Proč se většina inženýrů od prvního dne mýlí

Než se ponoříme, dovolte mi podělit se o příběh zákazníka: Manažer nákupu z chemického závodu nás oslovil, protože byl nově instalovánelektromagnetický průtokoměrneustále „skákal všude kolem“. Když jsme se objevili na-stránce, zjistili jsme, že se pokoušeli měřit deionizovanou vodu. Vodivost nebyla ani zdaleka dostatečná-elektromagnetický průtokoměrprostě nemohl fungovat. Tato chyba je stála 80 000 dolarů a dva dny výpadku.

Mnoho kupujících stále vybírá průtokoměry na základě neúplných informací a nakonec to zasáhne jejich konečný výsledek.Ultrazvukové průtokoměryaelektromagnetické průtokoměryoba vypadají, že „měří tok“, ale fungují na zcela odlišných principech a vyhovují velmi odlišným scénářům. Otázkou není, která z nich je lepší-, ale ta, která ve skutečnosti odpovídá podmínkám vašeho procesu.

Jak tyto technologie ve skutečnosti fungují?

Elektromagnetické průtokoměryfungují na základě Faradayova zákona elektromagnetické indukce. Když vodivá kapalina proudí magnetickým polem, generuje napětí úměrné rychlosti proudění. Elektrody namontované na těle měřiče zachycují tento napěťový signál a vypočítávají průtok.

Zde je tvrdý požadavek: vodivost kapaliny musí překročit 5 mikrosiemenů na centimetr. Čistá voda, uhlovodíky, alkoholy, všechny plyny-nic z toho nebude fungovat.

Ultrazvukové průtokoměrypřicházejí ve dvou typech.Měřiče{0}}času přepravyposílat zvukové vlny diagonálně přes potrubí-doby cesty proti proudu a po proudu se liší a rychlost vypočítává časový rozdíl. Dopplerovy měřiče odrážejí zvuk od částic nebo bublinek v tekutině a měří frekvenční posuny pro určení rychlosti.

Obě ultrazvukové technologie mohou měřit nevodivé kapaliny, kteréelektromagnetické průtokoměrynezvládne. Jsou ale hákliví na podmínky instalace.

Porovnání požadavků na přímou trubku

(D průměr trubky =)

Všimnete si, že svorka-na ultrazvuku vyžaduje dvojnásobek přímého chodu elektromagnetického záření. To není pro výrobce obtížné,-jakékoli rušení průtoku činí akustický signál nespolehlivým. Viděl jsem zákazníky instalovat ultrazvukové měřiče 3 průměry za ventilem a chyba čtení dosáhla 15 %.

Vlastnosti kapalin jsou rozhodujícím faktorem

Vodivost je první branou. pod 5 µS/cm,elektromagnetické průtokoměryjsou mrtví ve vodě. Mezi 5-20 µS/cm sotva fungují – signál je slabý a náchylný k rušení. Nad 20 µS/cm jste v komfortní zóněelektromagnetické průtokoměry.

Obsah pevných látek převrátí skript. Přítok odpadní vody může nést 8 % nerozpuštěných látek-elektromagnetické průtokoměryje to jedno, zvládá až 15 % objemových pevných látek. Ultrazvuky s dobou průchodu-začnou bojovat s obsahem částic vyšším než 1 %, protože se zvukové vlny rozptylují a pohlcují, čímž se výrazně snižuje síla signálu.

Dopplerův ultrazvuk ve skutečnosti potřebuje částice-suspendované látky o velikosti alespoň 25 ppm, aby odrážely zvukovou vlnu. Tato technologie občas funguje pro přepravu kejdy, ale přesnost se nemůže rovnatelektromagnetické průtokoměry.

Rozsah teploty a tlaku

Elektromagnetické průtokoměry:

Standardní Menší nebo rovno 180 stupňů (356 stupňů F)

Vysoká-teplota Menší nebo rovna 200 stupňům (390 stupňů F)

Tlak menší nebo roven 10,2 MPa (1 480 psi)

Ultrazvukové průtokoměry:

Svorka-na Menší nebo rovno 200 stupňů (teplota vnější stěny potrubí)

InlineMenší nebo rovno 150 stupňů (omezení převodníku)

Tlak menší nebo roven 16 MPa (2 320 psi)

(Údaje sestavené ze specifikací produktů Endress+Hauser, Krohne, Emerson)

Teplotní limity vypadají podobně, ale 180 stupňů pro elektromagnetické záření se vztahuje k procesní teplotě, zatímco 200 stupňů pro ultrazvuk je vnější povrch potrubí. Pokud měříte 180° horkou vodu, svorka-na ultrazvukových snímačích nemusí přežít{5}}teplota vnější stěny potrubí by mohla překročit jejich toleranci.

Viskozita téměř neovlivňujeelektromagnetické průtokoměry. 10 000 centipoise ropa měří stejně přesně jako voda. Ultrazvuky jsou jemné až do 2 000 centipoise, ale za tím se zvukové vlny silně zeslabují a dráha paprsku se ohýbá.

Co se skutečně děje během instalace

Elektromagnetické průtokoměryvyžadují řezání a svařování trubek. Instalace 4-metru-včetně vypnutí, řezání, svařování příruby, tlakové zkoušky a spuštění trvá nejméně 6–8 hodin. V rafineriích nebo chemických závodech může jedna hodina odstávky stát 50 000 dolarů.

Někdy se správnou volbou vyhnete masivním ztrátám. Když jsme prováděli rekonstrukci farmaceutického závodu, měli vyčištěnou vodu, která potřebovala průtokoměr, ale výroba se nemohla zastavit. Použili jsme svorku-na ultrazvukovou-2hodinovou instalaci. Vyčistěte vnější povrch potrubí, nasaďte spojku, upněte snímače, zapojte je, nakonfigurujte – nikdy se nedotkl potrubí, nulový dopad na výrobu.

Náklady na trvalý pokles tlaku

Elektromagnetické průtokoměrypoužijte design s plným{0}}vývrtem, s tlakovou ztrátou obvykle 0,5–1,5 psi (0,03–0,1 bar). Zní to minimálně, ale vezměme si čísla pro 4palcovou linku při 300 GPM (68 m³/h) s poklesem o 1 psi:

Ztráta výkonu čerpadla ≈ 0,4 kW

Za 0,10 $/kWh, 8 000 hodin/rok

Roční náklady na energii=320 USD

Za deset let to je 3200 dolarů. Ne zrovna kapesní.

Svorka-na ultrazvuku vytváří nulový pokles tlaku.Inline ultrazvukové průtokoměrymají mírnou překážku, přibližně 0,1-0,5 psi-náklady na energii představují jednu-třetinu až jednu pětinuelektromagnetické průtokoměry.

Pokud jste se podívali na obě technologie, zjistíte, že ultrazvuková údržba je mnohem jednodušší a celkové náklady na údržbu jsou o 40 % nižší než u elektromagnetických zařízení. Ale ve scénářích kejdy a odpadních vodelektromagnetické průtokoměryve skutečnosti stojí o 25 % méně, protože kvalita ultrazvukového signálu se příliš rychle zhoršuje a vyžaduje častou údržbu nebo výměnu.

Kde každá technologie dominuje

Elektromagnetický průtokoměrÚzemí

Přítok pevných látek do čistírny odpadních vod kolísá od 0,1 % do 8 %-elektromagnetické průtokoměrynemrkaj. Středně-velké zařízení na čištění odpadních vod obvykle provozuje 40–60elektromagnetické průtokoměry15 let bez problémů. Ultrazvuk začne ztrácet signál nad 2 % pevných látek.

Těžební kaly-železné rudy, mědi, zlata-zasáhly 30 % objemu pevných látek. Polyuretanová-podšívkaelektromagnetické průtokoměryzvládnout to; Verze s keramickou-podšívkou mohou pojmout 50 % pevných látek. Ultrazvuk je v těchto podmínkách zcela nepraktický.

Provozy potravin a nápojů mají certifikaci sanitárního designu. 3A-elektromagnetické průtokoměryse 150-zrnitostí elektrolyticky leštěných nerezových vložek integrovaných přímo do obvodů CIP. Měření mléka, džusu, piva, vína splňuje požadavky FDA s dostatečnou přesností.

Ultrazvukový průtokoměrÚzemí

Převod zemního plynu využívá více{0}}cestultrazvukové průtokoměry na plyn-4 až 8 akustických cest se kříží-měřením pro dosažení přesnosti ±0,15 %. Díky plynovodu pohybujícímu se v hodnotě desítek milionů nebo stovek milionů ročně se tato investice vyplatí. Navíc nulová tlaková ztráta a žádná místa úniku. K tomu jsou určeny měřiče s certifikací OIML a AGA-9.

Velké systémy chladicích věží potřebují desítky měřicích bodů. Instalace 30elektromagnetické průtokoměryznamená statisíce jen na nákupu a navíc masivní úpravy potrubí. Přejděte na-ultrazvuk a náklady klesnou na jednu-třetinu. Pro provoz elektráren nebo chemických zařízení není nutné-vypínání, vypínací okna prostě neexistují.

Korozivní média nebo ultra{0}}čisté kapaliny vyžadují elektrody Hastelloy, platinové nebo titanovéelektromagnetické průtokoměry-4palcový metr může stát 8 000–15 000 USD.Ultrazvukové průtokoměryse smáčenými díly z PTFE nebo PFA stojí o 40-60 % méně při stejné přesnosti.

Integrace s řídicími systémy

Oběprůtokoměrtypy nabízejí 4-20mA výstup s protokolem HART, kompatibilní s většinou PLC a systémů DCS. Potřebujete sečíst? Použijte pulzní výstup. Modbus RTU a Profibus jsou nyní standardem bez integračních bariér.

Rychlost odezvy se liší.Elektromagnetické průtokoměryaktualizovat 10-50krát za sekundu; ultrazvuk zvládne 1-5 aktualizací. Pokud používáte průtokoměr pro regulaci v uzavřené smyčce vyžadující rychlou odezvu, je vhodnější použít elektromagnetické. Stabilita přenosových hodnot – pomalejší ultrazvukové aktualizace ve skutečnosti pomáhají tím, že snižují fluktuaci.

Elektromagnetické průtokoměrymonitoruje impedanci elektrod, alarm při stavu prázdného potrubí a některé modely sledují degradaci vložky. Ultrazvuk zobrazuje sílu zvukové vlny a hodnoty zesílení-náhlé zvýšení zesílení znamená, že je čas vyčistit měniče. Údaje o rychlosti zvuku mohou zpětně-vypočítat typ tekutiny a ověřit, že skutečně měříte to, co si myslíte, že měříte.

Výběr průtokoměru: Praktický přístup

Začněte s vodivostí. Pod 5 µS/cm, zapomeňteelektromagnetické průtokoměry. Mezi 5-20 elektromagnetické záření funguje, ale nespolehlivě – s ultrazvukem hraje na jistotu. Nad 20 µS/cm,elektromagnetické průtokoměryjsou dobré jít.

Obsah pevných látek je brána dvě. Nad 1 % nerozpuštěných látek vítězí elektromagnetické. Pod 0,1 % funguje obojí. Mezi těmito čísly otestujte obě technologie na vaší skutečné kapalině, než se zavážete k nasazení ve vozovém parku. A při výběru zohledněte náklady na odstavení.

Nová stavba, kde jsou úpravy potrubí levné? Vybírejte čistě podle technických požadavků. Provozujete zařízení, kde odstávka trvá 10 $,000+ za hodinu? Neřezejte potrubí, pokud to není nezbytně nutné.

Nakonec spočítejte celkové náklady na vlastnictví. Použijte své skutečné ceny práce, náklady na energii, očekávanou životnost. Najděte případové studie odpovídající vaší aplikaci-s pěti-lety a více lety skutečných provozních dat.

Elektromagnetické průtokoměryposkytují plné{0}}měření otvoru, nízkou tlakovou ztrátu a vynikající výkon v náročných kapalinách. Ultrazvuk zabraňuje pronikání potrubí, vytváří nulovou tlakovou ztrátu a měří širší rozsah kapalin. Ani jedno není univerzálně lepší-klíčem je přizpůsobit princip měření vašim skutečným požadavkům.

Kam směřuje technologie

Hlavní technologické trendy posledních let jsou jasné: konzistence výroby + digitální modelování + souběžně se rozvíjející diagnostické schopnosti.Elektromagnetické průtokoměrystále více přijímají přístupy „suché kalibrace/kompenzace modelování“-přesnější geometrické tolerance a modelování magnetického/průtokového pole zlepšují konzistenci továrny a snižují spoléhání na jednotlivé mokrékalibracepři zachování přesnosti na úrovni inženýrského-standardu ±0,5 % a snížení celkových nákladů. Ultrazvuk se neustále vyvíjí směrem k dalším -4-cestám k upgradům 8/12-cesty přináší hodnotu nejen v přesnosti, ale i v odolnosti vůči-neideálním profilům proudění a redundantní diagnostice cest, identifikuje anomálie cesty, znečištění nebo rušení bublin, což dramaticky zlepšuje spolehlivost pole. Nejlepší-modely se blíží ±0,1 % naměřené hodnoty za laboratorních kalibračních podmínek. Mezitím ultra-nízkoenergetická architektura a vyspělost technologie baterií umožňují bateriově napájeným ultrazvukovým zařízením dosáhnout životnosti 10 let, díky čemuž jsou dočasné průzkumy toku, vzdálené monitorování potrubí a bezdrátové nasazení skutečně praktické.