Μετρητής ροής υπερήχων vs Ηλεκτρομαγνητικός μετρητής ροής

Γιατί οι περισσότεροι μηχανικοί το κάνουν λάθος από την πρώτη μέρα

Πριν βουτήξουμε, επιτρέψτε μου να μοιραστώ μια ιστορία πελατών: Ένας υπεύθυνος αγορών από ένα χημικό εργοστάσιο επικοινώνησε μαζί μας επειδή το εγκατέστησαν πρόσφαταηλεκτρομαγνητικό ροόμετροσυνέχισε να «πηδά παντού». Όταν εμφανιστήκαμε στον ιστότοπο-, διαπιστώσαμε ότι προσπαθούσαν να μετρήσουν το απιονισμένο νερό. Η αγωγιμότητα δεν ήταν σχεδόν επαρκής-τοηλεκτρομαγνητικό ροόμετροαπλά δεν μπορούσε να λειτουργήσει. Αυτό το λάθος τους κόστισε 80.000 δολάρια και δύο ημέρες διακοπής λειτουργίας.

Πολλοί αγοραστές εξακολουθούν να κάνουν επιλογές μετρητών ροής με βάση ελλιπείς πληροφορίες και τελικά αγγίζει το τελικό αποτέλεσμα.Μετρητές ροής υπερήχωνκαιηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςΚαι οι δύο φαίνεται να «μετρούν τη ροή», αλλά λειτουργούν με εντελώς διαφορετικές αρχές και ταιριάζουν σε πολύ διαφορετικά σενάρια. Το ερώτημα δεν είναι ποιο είναι καλύτερο-αλλά ποιο ταιριάζει πραγματικά με τις συνθήκες της διαδικασίας σας.

Πώς λειτουργούν στην πραγματικότητα αυτές οι τεχνολογίες;

Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετραλειτουργούν με τον νόμο του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Όταν το αγώγιμο υγρό ρέει μέσα από ένα μαγνητικό πεδίο, δημιουργεί μια τάση ανάλογη με την ταχύτητα ροής. Τα ηλεκτρόδια που είναι τοποθετημένα στο σώμα του μετρητή συλλαμβάνουν αυτό το σήμα τάσης και υπολογίζουν τον ρυθμό ροής.

Εδώ είναι η σκληρή απαίτηση: η αγωγιμότητα του υγρού πρέπει να υπερβαίνει τα 5 microsiemens ανά εκατοστό. Καθαρό νερό, υδρογονάνθρακες, αλκοόλες, όλα τα αέρια-κανένα από αυτά δεν θα λειτουργήσει.

Μετρητές ροής υπερήχωνέρχονται σε δύο τύπους.Μετρητές χρόνου συγκοινωνίας-στείλτε ηχητικά κύματα διαγώνια κατά μήκος του σωλήνα-οι χρόνοι διαδρομής ανάντη και κατάντη διαφέρουν και η χρονική διαφορά υπολογίζει την ταχύτητα. Οι μετρητές Doppler αναπηδούν τον ήχο από σωματίδια ή φυσαλίδες στο ρευστό, μετρώντας τις μετατοπίσεις συχνότητας για τον προσδιορισμό της ταχύτητας.

Και οι δύο τεχνολογίες υπερήχων μπορούν να μετρήσουν μη{0}}μη αγώγιμα υγρά πουηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςδεν μπορεί να χειριστεί. Αλλά είναι επιλεκτικοί σχετικά με τις συνθήκες εγκατάστασης.

Σύγκριση απαιτήσεων ευθύγραμμου σωλήνα

(Δ=διάμετρος σωλήνα)

Θα παρατηρήσετε ότι ο σφιγκτήρας-σε υπερήχους απαιτεί διπλάσια ευθεία ροή ηλεκτρομαγνητικών. Αυτό δεν είναι δύσκολο για τους κατασκευαστές-οποιαδήποτε διαταραχή ροής καθιστά το ακουστικό σήμα αναξιόπιστο. Έχω δει πελάτες να εγκαθιστούν μετρητές υπερήχων 3 διαμέτρων κατάντη από μια βαλβίδα και το σφάλμα ανάγνωσης έφτασε στο 15%.

Οι ιδιότητες των υγρών είναι ο αποφασιστικός παράγοντας

Η αγωγιμότητα είναι η πρώτη πύλη. Κάτω από 5 µS/cm,ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςείναι νεκροί στο νερό. Μεταξύ 5-20 µS/cm λειτουργούν ελάχιστα - το σήμα είναι ασθενές και επιρρεπές σε παρεμβολές. Πάνω από 20 µS/cm βρίσκεστε στη ζώνη άνεσηςηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής.

Το στερεό περιεχόμενο ανατρέπει το σενάριο. Η εισροή εγκαταστάσεων λυμάτων μπορεί να μεταφέρει 8% αιωρούμενα στερεά-ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςμην σε νοιάζει, χειρίζεσαι έως και 15% στερεά κατ' όγκο. Οι υπερήχοι του χρόνου διέλευσης{2}}αρχίζουν να παλεύουν πάνω από σωματίδια 1% επειδή τα ηχητικά κύματα διασκορπίζονται και απορροφώνται, μειώνοντας δραστικά την ισχύ του σήματος.

Οι υπερήχοι Doppler χρειάζονται στην πραγματικότητα σωματίδια-τουλάχιστον 25 ppm αιωρούμενης ύλης για να αντανακλούν το ηχητικό κύμα. Αυτή η τεχνολογία λειτουργεί περιστασιακά για τη μεταφορά πολτού, αλλά η ακρίβεια δεν ταιριάζειηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής.

Εύρος θερμοκρασίας και πίεσης

Ηλεκτρομαγνητικοί μετρητές ροής:

Τυπικό Μικρότερο ή ίσο με 180 μοίρες (356 μοίρες F)

Υψηλή-θερμοκρασία Μικρότερη ή ίση με 200 μοίρες (390 βαθμοί F)

Πίεση μικρότερη ή ίση με 10,2 MPa (1.480 psi)

Μετρητές ροής υπερήχων:

Σφιγκτήρας-σε μικρότερη ή ίση με 200 μοίρες (θερμοκρασία εξωτερικού τοιχώματος σωλήνα)

ΕνσωματωμένηΛιγότερο ή ίσο με 150 μοίρες (περιορισμός μετατροπέα)

Πίεση μικρότερη ή ίση με 16 MPa (2.320 psi)

(Τα δεδομένα συγκεντρώθηκαν από τις προδιαγραφές προϊόντων Endress+Hauser, Krohne, Emerson)

Τα όρια θερμοκρασίας φαίνονται παρόμοια, αλλά οι 180 βαθμοί για τα ηλεκτρομαγνητικά αναφέρονται στη θερμοκρασία διεργασίας, ενώ οι 200 ​​βαθμοί για τους υπερήχους είναι η εξωτερική επιφάνεια του σωλήνα. Εάν μετράτε ζεστό νερό 180 μοιρών, ο σφιγκτήρας-σε μετατροπείς υπερήχων ενδέχεται να μην επιβιώσει-η θερμοκρασία του εξωτερικού τοιχώματος του σωλήνα μπορεί να υπερβεί την ανοχή τους.

Το ιξώδες ελάχιστα επηρεάζειηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςΤο αργό πετρέλαιο . 10.000 centipoise μετρά την ίδια ακρίβεια με το νερό. Οι υπερήχοι έχουν καλή απόδοση έως και 2.000 centipoise, αλλά πέρα ​​από αυτό τα ηχητικά κύματα εξασθενούν σοβαρά και η διαδρομή της δέσμης κάμπτεται.

Τι συμβαίνει στην πραγματικότητα κατά την εγκατάσταση

Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετρααπαιτούν κοπή και συγκόλληση σωλήνα. Μια εγκατάσταση μετρητή 4-ιντσών-συμπεριλαμβανομένης της απενεργοποίησης, κοπής, συγκόλλησης φλάντζας, δοκιμής πίεσης, διαρκεί τουλάχιστον 6-8 ώρες. Σε διυλιστήρια ή χημικά εργοστάσια, μια ώρα διακοπής λειτουργίας μπορεί να κοστίσει 50.000 $.

Μερικές φορές η σωστή επιλογή αποφεύγει τεράστιες απώλειες. Όταν κάναμε μια μετασκευή για ένα φαρμακευτικό εργοστάσιο, είχαν μια γραμμή καθαρού νερού που χρειαζόταν μετρητή ροής, αλλά η παραγωγή δεν μπορούσε να σταματήσει. Πήγαμε με σφιγκτήρα-στην εγκατάσταση υπερήχων-2 ωρών. Καθαρίστε το εξωτερικό του σωλήνα, εφαρμόστε σύνδεσμο, σφίξτε τους μορφοτροπείς, καλωδιώστε τον, διαμορφώστε-δεν αγγίξατε ποτέ τη σωλήνωση, μηδενική επίδραση στην παραγωγή.

Κόστος συνεχιζόμενης πτώσης πίεσης

Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετραχρησιμοποιήστε σχέδιο πλήρους-οπής, με πτώση πίεσης συνήθως 0,5-1,5 psi (0,03-0,1 bar). Ακούγεται ελάχιστο, αλλά ας τρέξουμε τους αριθμούς για μια γραμμή 4 ιντσών στα 300 GPM (68 m³/h) με πτώση 1 psi:

Απώλεια ισχύος αντλίας ≈ 0,4 kW

Στα 0,10 $/kWh, 8.000 ώρες/έτος

Ετήσιο κόστος ενέργειας=320 $

Πάνω από δέκα χρόνια αυτό είναι $3.200. Όχι ακριβώς αλλαγή τσέπης.

Ο σφιγκτήρας-σε υπερήχους δημιουργεί μηδενική πτώση πίεσης.Ενσωματωμένοι μετρητές υπερήχωνέχουν ελαφρά απόφραξη, περίπου 0,1-0,5 psi-το ενεργειακό κόστος είναι ένα-ένα τρίτο έως ένα πέμπτο τουηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής.

Εάν έχετε εξετάσει και τις δύο τεχνολογίες, θα διαπιστώσετε ότι η συντήρηση υπερήχων είναι πολύ πιο απλή, με το συνολικό κόστος συντήρησης να είναι 40% χαμηλότερο από τα ηλεκτρομαγνητικά. Αλλά σε σενάρια πολτού και λυμάτων,ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςστην πραγματικότητα κοστίζει 25% λιγότερο επειδή η ποιότητα του σήματος υπερήχων υποβαθμίζεται πολύ γρήγορα, απαιτώντας συχνή συντήρηση ή αντικατάσταση.

Όπου κυριαρχεί κάθε τεχνολογία

Ηλεκτρομαγνητικός μετρητής ροήςΕδαφος

Τα στερεά εισερχόμενα από τις εγκαταστάσεις λυμάτων ταλαντεύονται οπουδήποτε από 0,1% έως 8%-ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςμην αναβοσβήνει. Μια εγκατάσταση αποχέτευσης μεσαίου μεγέθους έχει συνήθως 40-60ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςεδώ και 15 χρόνια χωρίς κανένα πρόβλημα. Οι υπερήχοι αρχίζουν να χάνουν σήμα πάνω από 2% στερεά.

Οι πολτούς εξόρυξης-σιδηρομεταλλεύματος, χαλκού, χρυσού-φθάνουν σε στερεά 30% κατ' όγκο. Επένδυση από πολυουρεθάνη-ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςχειριστείτε το? Οι εκδόσεις με κεραμική-επένδυση μπορούν να πάρουν 50% στερεά. Οι υπερήχοι είναι εντελώς ανέφικτοι σε αυτές τις συνθήκες.

Πιστοποιημένο υγειονομικό σχέδιο λειτουργίας τροφίμων και ποτών. 3Α-ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςμε ηλεκτρογυαλισμένες ανοξείδωτες επενδύσεις 150-ενσωματώνονται απευθείας στα κυκλώματα CIP. Η μέτρηση γάλακτος, χυμού, μπύρας, κρασιού πληροί τις απαιτήσεις του FDA με επαρκή ακρίβεια.

Μετρητής ροής υπερήχωνΕδαφος

Η μεταφορά φύλαξης φυσικού αερίου χρησιμοποιεί πολλαπλές-διαδρομέςμετρητές ροής υπερήχων για αέριο-4 έως 8 ακουστικές διαδρομές διασταυρώνονται-για την επίτευξη ακρίβειας ±0,15%. Ένας αγωγός που διακινεί δεκάδες εκατομμύρια ή εκατοντάδες εκατομμύρια σε ετήσια αξία φυσικού αερίου κάνει αυτή την επένδυση να αξίζει τον κόπο. Συν μηδενική πτώση πίεσης και χωρίς σημεία διαρροής. Οι πιστοποιημένοι μετρητές OIML και AGA-9 έχουν κατασκευαστεί ειδικά για αυτό.

Τα μεγάλα συστήματα πύργων ψύξης χρειάζονται δεκάδες σημεία μέτρησης. Εγκατάσταση 30ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςσημαίνει εκατοντάδες χιλιάδες μόνο σε προμήθειες, συν τεράστιες τροποποιήσεις σωληνώσεων. Μεταβείτε σε clamp-σε υπερήχους και το κόστος πέφτει στο ένα-ένα τρίτο. Δεν απαιτείται διακοπή λειτουργίας-για τη λειτουργία σταθμών ηλεκτροπαραγωγής ή χημικών εγκαταστάσεων, απλά δεν υπάρχουν παράθυρα διακοπής λειτουργίας.

Τα διαβρωτικά μέσα ή τα εξαιρετικά{0}}καθαρά υγρά απαιτούν ηλεκτρόδια Hastelloy, πλατίνας ή τιτανίου σεηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής-ένας μετρητής 4 ιντσών μπορεί να κοστίσει 8.000-15.000 $.Μετρητές ροής υπερήχωνμε βρεγμένα μέρη σε PTFE ή PFA κοστίζουν 40-60% λιγότερο με την ίδια ακρίβεια.

Ενοποίηση με Συστήματα Ελέγχου

Και οι δύομετρητής ροήςΟι τύποι προσφέρουν έξοδο 4-20 mA με πρωτόκολλο HART, συμβατό με τα περισσότερα PLC και συστήματα DCS. Χρειάζεστε άθροιση; Χρησιμοποιήστε παλμική έξοδο. Το Modbus RTU και το Profibus είναι πλέον στάνταρ-χωρίς εμπόδια ολοκλήρωσης.

Η ταχύτητα απόκρισης διαφέρει.Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετραενημέρωση 10-50 φορές ανά δευτερόλεπτο. οι υπερήχοι διαχειρίζονται 1-5 ενημερώσεις. Εάν χρησιμοποιείτε το ροόμετρο για έλεγχο κλειστού βρόχου που απαιτεί γρήγορη απόκριση, τα ηλεκτρομαγνητικά είναι καλύτερα. Τιμές μεταφοράς φύλαξης σταθερότητα-οι πιο αργές ενημερώσεις υπερήχων βοηθούν στην πραγματικότητα μειώνοντας τις διακυμάνσεις.

Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετραπαρακολούθηση της σύνθετης αντίστασης ηλεκτροδίου, συναγερμός σε συνθήκες άδειου σωλήνα και ορισμένα μοντέλα παρακολουθούν την υποβάθμιση της επένδυσης. Οι υπερήχοι εμφανίζουν την ένταση του ηχητικού κύματος και τις τιμές κέρδους-η απότομη αύξηση του κέρδους σημαίνει ότι ήρθε η ώρα να καθαρίσετε τους ηχοβολείς. Οι μετρήσεις της ταχύτητας του ήχου μπορούν να-υπολογίσουν τον τύπο ρευστού, επαληθεύοντας ότι μετράτε πραγματικά αυτό που νομίζετε ότι μετράτε.

Επιλογή μετρητή ροής: Μια πρακτική προσέγγιση

Ξεκινήστε με την αγωγιμότητα. Κάτω από 5 µS/cm, ξεχάστεηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροής. Μεταξύ 5-20, τα ηλεκτρομαγνητικά λειτουργούν αλλά αναξιόπιστα - παίξτε τα με ασφάλεια με υπερήχους. Πάνω από 20 µS/cm,ηλεκτρομαγνητικούς μετρητές ροήςείναι καλό να πάτε.

Η περιεκτικότητα σε στερεά είναι η πύλη δύο. Πάνω από 1% αιωρούμενα στερεά, κερδίζουν τα ηλεκτρομαγνητικά. Κάτω από 0,1%, είτε λειτουργεί. Μεταξύ αυτών των αριθμών, δοκιμάστε και τις δύο τεχνολογίες στο πραγματικό ρευστό σας πριν δεσμευτείτε για την ανάπτυξη του στόλου. Και συνυπολογίστε το κόστος τερματισμού λειτουργίας όταν κάνετε την επιλογή σας.

Νέα κατασκευή όπου τα mod piping είναι φθηνά; Επιλέξτε καθαρά βάσει τεχνικών απαιτήσεων. Λειτουργικές εγκαταστάσεις όπου ο τερματισμός λειτουργίας είναι $10,000+ ανά ώρα; Μην κόβετε σωλήνα εκτός εάν είναι απολύτως απαραίτητο.

Τέλος, υπολογίστε το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας. Χρησιμοποιήστε τις πραγματικές τιμές εργασίας, το κόστος ενέργειας, την αναμενόμενη διάρκεια ζωής. Βρείτε μελέτες περιπτώσεων που ταιριάζουν με τις εφαρμογές σας-με πέντε-συν έτη πραγματικών λειτουργικών δεδομένων.

Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετραπαρέχει πλήρη-μέτρηση οπής, χαμηλή πτώση πίεσης και εξαιρετική απόδοση σε δύσκολα υγρά. Οι υπερήχοι αποφεύγουν τη διείσδυση του σωλήνα, δημιουργούν μηδενική πτώση πίεσης και μετρούν ένα ευρύτερο φάσμα υγρών. Κανένα από τα δύο δεν είναι παγκοσμίως καλύτερο-το κλειδί είναι η αντιστοίχιση της αρχής μέτρησης με τις πραγματικές σας απαιτήσεις.

Πού οδεύει η τεχνολογία

Οι κύριες τάσεις της τεχνολογίας αυτά τα τελευταία χρόνια είναι ξεκάθαρες: συνέπεια παραγωγής + ψηφιακή μοντελοποίηση + διαγνωστικές δυνατότητες που προχωρούν παράλληλα.Ηλεκτρομαγνητικά ροόμετραυιοθετούν ολοένα και περισσότερο προσεγγίσεις "ξηρής βαθμονόμησης/αντιστάθμισης μοντελοποίησης"-πιο αυστηρές γεωμετρικές ανοχές και η μοντελοποίηση μαγνητικού/πεδίου ροής βελτιώνουν τη συνοχή του εργοστασίου, μειώνοντας την εξάρτηση από το μεμονωμένο υγρόδιαμέτρησηδιατηρώντας παράλληλα την ακρίβεια στο επίπεδο της μηχανικής-πρότυπο ±0,5% και μειώνοντας το συνολικό κόστος. Οι υπερήχοι συνεχίζουν να εξελίσσονται προς περισσότερες διαδρομές-4-διαδρομές προς 8/12-Οι αναβαθμίσεις διαδρομών παρέχουν αξία όχι μόνο στην ακρίβεια αλλά και σε στιβαρότητα έναντι μη-ιδανικών προφίλ ροής και περιττών διαγνωστικών διαδρομής, εντοπισμού ανωμαλιών διαδρομής, ρύπανσης ή δραματική βελτίωση του πεδίου παρεμβολής με φυσαλίδες. Τα κορυφαία μοντέλα{13}}προσεγγίζουν το ±0,1% της ανάγνωσης υπό συνθήκες εργαστηριακής βαθμονόμησης. Εν τω μεταξύ, η αρχιτεκτονική εξαιρετικά{15}}χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και η ωρίμανση τεχνολογίας μπαταρίας επιτρέπουν στις συσκευές υπερήχων που τροφοδοτούνται με μπαταρία να προσεγγίζουν τη διάρκεια ζωής των 10 ετών, καθιστώντας τις προσωρινές έρευνες ροής, την απομακρυσμένη παρακολούθηση αγωγών και την ανάπτυξη χωρίς καλώδιο πραγματικά πρακτικές.