Načelo ne-intruzivne ultrazvučne tehnologije mjerenja protoka

Što je ne{0}}invazivno mjerenje?

"Ne-nametljivo" odnosi se na temeljnu filozofiju dizajna: mjerni senzori ostaju potpuno izvan cijevi, nikada ne prodiru kroz stijenku cijevi niti dolaze u kontakt s tekućim medijem. Ovo je u oštrom kontrastu s tradicionalnim mjeračima protoka koji zahtijevaju rezanje cijevi, ugradnju prirubnica ili postavljanje senzora izravno na putanju protoka.

Ne-nametljivi ultrazvučni mjerači protoka koriste sonde montirane na vanjsku površinu cijevi pomoću stezaljki-na učvršćenjima. Ovi pretvornici odašilju i primaju ultrazvučne signale koji prolaze kroz stijenku cijevi, kroz tekućinu koja teče i natrag kroz suprotnu stijenku cijevi-a sve to bez ugrožavanja strukturalnog integriteta ili čistoće cjevovodnog sustava.

U mnogim industrijama ovaj koncept-stezanja izvan--cijevi također se opisuje izrazima kao što suneinvazivni ultrazvučni mjerač protoka, a beskontaktni ultrazvučni mjerač protoka, ili anvanjski ultrazvučni mjerač protoka-sve naglašavajući da senzori ostaju izvan cijevi i ne dodiruju medij.

Osnovna načela mjerenja

Ne-nametljivi ultrazvučni mjerači protoka rade na dva različita fizikalna principa, od kojih svaki odgovara različitim zahtjevima primjene:

Mjerenje tranzitnog-vremena (vrijeme--metode leta)

Theprincip tranzitnog-vremenaiskorištava temeljno svojstvo širenja zvuka: ultrazvučni valovi putuju brže kada se kreću u smjeru protoka, a sporije kada se kreću suprotno.

Tehnološke prednosti:

Preciznost:Postiže ±0,5% točnosti (-vrhunski modeli postižu ±0,2%)

Širok raspon brzina:Mjeri od 0,01 do 12 m/s

Neovisnost o tekućini:Ne utječe na gustoću, viskoznost, vodljivost ili temperaturne varijacije

Dvosmjerna mogućnost:Automatski otkriva i mjeri obrnuti protok

Zahtjevi za prijavu:

Čistoća tekućine:Suspendirane čestice moraju ostati ispod 50 mg/L

Sadržaj mjehurića plina:Ne smije prelaziti 2 % po volumenu

Stanje cijevi:Mora biti potpuno ispunjen tekućinom

Jasnoća signala:Zahtijeva relativno čist akustični put za prijenos signala

Mjerenje Dopplerovog efekta

Dopplerovo načelo koristi pomak frekvencije koji se događa kada se ultrazvučni valovi reflektiraju od pokretnih čestica ili mjehurića unutar tekućine.

Tehnološke prednosti:

Tolerancija na čestice:Posebno dizajniran za tekućine koje sadrže suspendirane krutine ili mjehuriće

Imunitet na mjehuriće: High gas content (>2%) ne oštećuje mjerenje

Troškovna učinkovitost:Općenito jeftiniji od-sustava vremena prijevoza

Robustan rad:Pouzdano radi u zahtjevnim industrijskim okruženjima

Zahtjevi za prijavu:

Minimalna koncentracija čestica:Zahtijeva najmanje 100 ppm čestica ili mjehurića većih od 100 mikrona

Nije prikladno za ultra{0}}čiste tekućine:Destilirana voda, kondenzat ili farmaceutske-tekućine nemaju dovoljno reflektora

Ograničenja točnosti:Obično ±1-2% u usporedbi s ±0,5% za sustave tranzitnog vremena

Osnovne prednosti ne-nametljivih ultrazvučnih mjerača protoka

Pogodnost instalacije

Najneposrednija i najuvjerljivija prednoststezaljka-na ultrazvučnim mjeračima protokanjihov je iznimno jednostavan postupak instalacije. Budući da senzori ostaju izvan cijevi, abeskontaktni ultrazvučni mjerač protokapristup se često može primijeniti bez zatvaranja, pražnjenja ili rezanja u cjevovod.

Tradicionalni inline instalacijski postupak:

Prekinite rad i ispraznite cjevovod

Iskopajte dovoljno radnog prostora (možda će biti potreban pristup dizalice)

Izrežite cijev kako biste stvorili točke ugradnje

Zavarite prirubnice ili navojne spojeve

Podignite i postavite tijelo mjerača protoka

Kompletno ispitivanje tlaka i provjere curenja

Vraćanje operacija

Stezaljka-na ultrazvučnom postupku ugradnje:

Očistite vanjsku površinu cijevi

Nanesite akustični spojni gel

Pričvrstite stezaljke sonde na cijev

Spojite ožičenje i unesite parametre

Provjerite kvalitetu signala i započnite mjerenje

Zahtjevi metode Clamp-On:

Minimalna izloženost cijevi (samo područje za montažu senzora)

Kompatibilan sa skučenim prostorom (može raditi na udaljenosti od 0,5 metara)

Nije potrebna teška oprema

Pogodan za podzemne i nadzemne cijevi

Ova kompaktna instalacijska površina posebno je vrijedna u:

• Zakrčena gradska infrastruktura
• Primjene retrofita u postojećim objektima
• Podzemne komunalne aplikacije
• Offshore platforme s ograničenim prostorom na palubi

Sveobuhvatne ekonomske koristi

Izravna ušteda troškova: 40-75% smanjenja troškova instalacije

Ekonomske prednosti daleko nadilaze pogodnost instalacije. U mnogim scenarijima naknadne ugradnje i održavanja, anvanjski ultrazvučni mjerač protokamože smanjiti složenost instalacije i povezane troškove zastoja jer izbjegava probijanje cijevi, zavarivanje i korake ponovne-certifikacije.

Tehnička izvedba

Bez pokretnih dijelova

Najpouzdaniji stroj je onaj bez pokretnih dijelova. Stezaljke-na ultrazvučnim mjeračima protoka primjer su ovog načela.

Usporedba srednjeg vremena između kvarova (MTBF).

Stezaljke-na ultrazvučnim mjeračima traju 5-10x dulje od mehaničkih mjerača protoka sa znatno manjim brojem kvarova.

Iznimna točnost i ponovljivost

Moderni ne{0}}nametljivi ultrazvučni mjerači protoka daju performanse mjerenja usporedive ili veće od tradicionalnih inline dizajna.

Područja primjene

Kemijska / proizvodnja

Kemijski, petrokemijski i opći industrijski vodni sustavi: online mjerenje cirkulacijske vode, procesne vode, otopina itd.

Mjerenje protoka korozivnih medija (kompatibilnost materijala je teška) ili sanitarne/čiste primjene (gdje otvaranje cijevi može uzrokovati kontaminaciju). Stezaljke-na ultrazvučnim mjeračima imaju jasnu prednost jer nema kontakta s medijem-jedan od razloga zašto se često nazivajuneinvazivnaultrazvučni mjerač protokarješenje u cjevovodima-osjetljivim na koroziju ili-kritičnim za higijenu.

Naftna, plinska i energetska industrija (uglavnom za praćenje procesa / provjeru održavanja)

Tekući cjevovodi unutar stanica ili objekata, privremena mjerenja tijekom održavanja, provjera radnih uvjeta, otkrivanje curenja i otklanjanje problema u nenormalnim uvjetima.

Neka rješenja također mogu pokriti zahtjeve za mjerenje plinova/pare i druge ne{0}}intruzivne mjere, ovisno o modelu mjerača i uvjetima rada.

Komunalne vode i zaštita okoliša

Prijenos i distribucija sirove i pitke vode, okružna mjerna područja (DMA) i praćenje protoka cjevovoda crpnih stanica.

Postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda: dotok i otpad, cjevovodi koji se odnose na povratni tok/mulj-i obračun protoka u sekcijama procesa.

Otkrivanje curenja/ispitivanje nenormalnog protoka i provjera rada i održavanja (instalacija bez rezanja cijevi).

Privremeno mjerenje, revizije inventara i "Provjera brojila"

Privremeno ispitivanje protoka, balansiranje sustava i puštanje u rad te provjera točnosti postojećih instrumenata.

Prijenosna stezaljka-na ultrazvučnim mjeračima vrlo se često koristi za-kratkotrajna ispitivanja i inspekcije.

Ključne točke instalacije

Potvrda instalacije: odredite je li aplikacija prikladna za ne-nametljivo ultrazvučno mjerenje protoka

Cjevovod mora biti potpuno pun (ne-pune cijevi uzrokovat će ozbiljne pogreške ili nestabilnost).

Okomito strujanje prema gore obično je lakše držati cijev punom; za okomiti protok prema dolje, mora se osigurati dovoljan protutlak za održavanje pune cijevi.

Medij bi po mogućnosti trebao biti jednofazni-, s malo mjehurića i niskim sadržajem krutine.

Mjesto ugradnje: ravne cijevi i izbjegavanje mjehurića/taloženja

Odaberite najdulji mogući ravni dio cijevi. Uobičajena inženjerska praksa zahtijeva: uzvodno veće ili jednako 10D, nizvodno veće ili jednako 5D (D je promjer cijevi).

Nemojte postavljati na sam vrh ili dno vodoravnih cijevi: vrh je sklon nakupljanju plina, a dno taloženju taloga. Obično se preporučuje ugradnja na položaje 2–4 sata ili 8–10 sati.

Držite se podalje od jakih izvora smetnji kao što su izlazi crpke, ventili, koljena i reduktori (smetnje iskrivljuju profil protoka i uzrokuju nestabilna očitanja).

Priprema vanjske površine cijevi

Očistite premaze, koroziju i neravnine na mjestu ugradnje; površina treba biti što je moguće glatka. Lagano brušenje je prihvatljivo ako je potrebno, ali nemojte oštetiti zakrivljenost cijevi.

Odaberite sredstvo za spajanje (kouplant) kompatibilno s temperaturom i materijalom i ravnomjerno ga nanesite bez šupljina.

Ugradnja sonde: orijentacija, razmak i način montaže

Ugradite sonde točno prema razmaku koji je izračunao instrument; obratite pozornost na orijentaciju sonde, strelice i zahtjeve za smjer kabela (mnogi priručnici eksplicitno navode ispravnu orijentaciju i razmak referentnih točaka).

Koriste se dvije uobičajene konfiguracije: V metoda (reflektirajuća) i Z metoda (izravna). Odabir ovisi o promjeru cijevi, prigušenju i kvaliteti signala; kada je signal slab, prebacivanje na Z metodu često olakšava prikupljanje signala.

Čvrsto pričvrstite sonde stezaljkama ili čeličnim trakama kako biste spriječili pomicanje zbog dugotrajnih-vibracija; nemojte dopustiti da sonde budu "obješene na kablovima".

Metode konfiguracije instalacije

Ne{0}}intruzivne sonde mogu se montirati u nekoliko konfiguracija, od kojih je svaka optimizirana za različite veličine cijevi i zahtjeve mjerenja:

V-Metoda (reflektirajuća):

Oba pretvarača postavljaju se na istu stranu cijevi, pri čemu se ultrazvučna zraka odbija od suprotne stijenke cijevi. Ova konfiguracija odgovara cijevima promjera od 20 mm do 300 mm i pruža izvrsnu snagu signala za kraće akustične putove.

Z-metoda (izravna):

Pretvornici se postavljaju na suprotne strane cijevi s ultrazvučnom zrakom koja putuje izravno između njih. Ova je metoda optimalna za cijevi promjera od 100 mm do 500 mm, nudeći najizravniji put signala i najveću točnost za cijevi srednje-veličine.

W-Metoda (dvostruki odraz):

Upotrebljava se za cijevi malog-promjera (15 mm do 50 mm), ultrazvučni snop dva puta reflektira unutar cijevi, učinkovito utrostručujući duljinu akustičnog puta kako bi se poboljšala rezolucija mjerenja i osjetljivost za niske brzine protoka.

Odabir između ovih metoda ovisi o promjeru cijevi, debljini stjenke, materijalu i potrebnoj točnosti, pri čemu moderni mjerači protoka često automatski preporučuju optimalnu konfiguraciju na temelju unesenih parametara.