τι είναι ο μετρητής ροής υπερήχων;

Αν σταθήκατε ποτέ κοντά σε έναν αυτοκινητόδρομο και παρατηρήσατε πώς μια σειρήνα ασθενοφόρου ακούγεται ψηλότερα καθώς τρέχει προς το μέρος σας και μετά πέφτει σε κάτι σχεδόν πένθιμο καθώς απομακρύνεται με ταχύτητα-συγχαρητήρια, έχετε βιώσει την ίδια φυσική που κάνειμετρητής ροής υπερήχωνs τικ. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν σκέφτονται αυτή τη στιγμή δύο φορές. Οι μηχανικοί το έκαναν.

Ένας μετρητής ροής υπερήχων μετρά πόσο γρήγορα το υγρό κινείται μέσα από έναν σωλήνα αναπηδώντας ηχητικά κύματα από αυτόν. Χωρίς κινούμενα μέρη. Καμία άμεση επαφή με το υγρό. Απλώς ο ήχος κάνει αυτό που κάνει ο ήχος-ταξιδεύοντας, αναπηδώντας, μετατοπίζοντας. Η τεχνολογία δεν είναι ακριβώς καινούργια, αλλά ο τρόπος που την βελτιώσαμε τις τελευταίες δεκαετίες; Εκεί γίνονται ενδιαφέροντα τα πράγματα.

Which Ultrasonic Clamp On Flow Meters Suit Refineries?

Εδώ είναι το θέμα των υπερήχων-που σημαίνει κυριολεκτικά "πέρα από τον ήχο". Μιλάμε για συχνότητες πάνω από 20 kHz, πολύ πέρα από αυτό που μπορεί να ανιχνεύσει τα ανθρώπινα αυτιά. Τα σκυλιά μπορεί να ενθουσιαστούν, αλλά δεν θα ακούσετε τίποτα. Ο μετρητής στέλνει αυτούς τους αόρατους ακουστικούς παλμούς στον σωλήνα και ανάλογα με το τι θα συμβεί στη συνέχεια, λαμβάνετε την ένδειξη της ροής σας.

Υπάρχουν δύο κύριες προσεγγίσεις. Τύποι Doppler και τύποι χρόνου διέλευσης-. Είναι θεμελιωδώς διαφορετικά ζώα παρά το γεγονός ότι μοιράζονται το ίδιο υπερηχητικό DNA και η επιλογή του λάθος για την εφαρμογή σας είναι ένα εύκολο λάθος που συμβαίνει πιο συχνά από ό,τι οι πωλητές θέλουν να παραδεχτούν.

Οι μετρητές υπερήχων Doppler απαιτούν κάτι στο υγρό για να αντανακλά τον ήχο πίσω. Σωματίδια. Φυσαλίδες. Οτιδήποτε δημιουργεί αυτό που οι μηχανικοί αποκαλούν «ακουστικές ασυνέχειες». Χωρίς αυτά, δεν έχετε τίποτα-το σήμα απλώς περνάει σαν φως μέσα από το γυαλί.

Αυτό κάνει τους μετρητές Doppler ιδανικούς για λύματα, υδαρείς πολτούς, οτιδήποτε έχει αιωρούμενα στερεά πάνω από περίπου 100 μέρη ανά εκατομμύριο. Το ελάχιστο μέγεθος σωματιδίων; Περίπου 100 μικρά, δώστε ή πάρτε. Μικρότερο από αυτό και ο προβληματισμός γίνεται αναξιόπιστος. Ο μετρητής υπολογίζει την ταχύτητα με βάση το πόσο μετατοπίζεται η ανακλώμενη συχνότητα σε σύγκριση με αυτό που μεταδόθηκε. Υψηλότερη ροή σημαίνει μεγαλύτερη μετατόπιση. Αρκετά απλό στη θεωρία.

Αλλά να τι σκοντάφτει τους ανθρώπους: ο μετρητής μετρά την ταχύτητα αυτών των σωματιδίων, όχι το ίδιο το υγρό. Συνήθως αυτό είναι μια χαρά-τα σωματίδια κινούνται με τη ροή. Ωστόσο, σε εξαιρετικά ταραγμένες συνθήκες ή στρωματοποιημένες ροές, μπορείτε να λάβετε μετρήσεις που φαίνονται λογικές αλλά δεν είναι πολύ σωστές. Αξίζει να γνωρίζετε.

Οι μετρητές χρόνου συγκοινωνίας-λειτουργούν διαφορετικά. Δύο μορφοτροπείς αντικρίζουν ο ένας τον άλλο κατά μήκος του σωλήνα. Το ένα στέλνει έναν παλμό κατάντη, το άλλο στέλνει έναν ανάντη. Σε ακίνητο υγρό, και οι δύο παλμοί φτάνουν την ίδια στιγμή. Προσθέστε ροή και ο παλμός κατάντη φτάνει γρηγορότερα επειδή οδηγεί το ρεύμα, ενώ ο παλμός ανάντη παλεύει εναντίον του.

Η διαφορά ώρας μεταξύ αυτών των δύο αφίξεων; Αυτή είναι η ταχύτητα ροής σας.

Δεν χρειάζονται σωματίδια. Στην πραγματικότητα, τα σωματίδια κάνουν τα πράγματα χειρότερα-διασκορπίζουν το σήμα και υποβαθμίζουν την ακρίβεια. Οι μετρητές χρόνου συγκοινωνίας-θέλουν καθαρά υγρά. Νερό. Ελαιογραφίες. Ορισμένες χημικές ουσίες. Όσο πιο καθαρό, τόσο το καλύτερο.

Η ακρίβεια μπορεί να φτάσει το ±0,5% της ανάγνωσης σε ιδανικές συνθήκες, κάτι που είναι πραγματικά εντυπωσιακό για μια μη επεμβατική μέτρηση. Οι πραγματικές{3}}εγκαταστάσεις του κόσμου συνήθως προσγειώνονται κάπου μεταξύ 1-3% ανάλογα με την κατάσταση του σωλήνα, τις ιδιότητες του ρευστού, την ποιότητα εγκατάστασης - όλες τις μεταβλητές που πρακτικά αγνοούν τα παραδείγματα σχολικών βιβλίων.

Οι περισσότεροι μετρητές υπερήχων στερεώνονται απευθείας σε υπάρχοντες σωλήνες. Όχι γεώτρηση. Χωρίς διακοπή λειτουργίας. Χωρίς κοπή σε γραμμές υπό πίεση, ενώ ο επόπτης συντήρησης έχει ένα μικρό καρδιακό επεισόδιο κοντά.

Εφαρμόζετε ένωση ακουστικής σύζευξης-βασικά γράσο υπερήχων-δένετε τους μορφοτροπείς στο εξωτερικό του σωλήνα, διαμορφώνετε τις παραμέτρους σας και μετράτε τη ροή. Η όλη διαδικασία διαρκεί ίσως μια ώρα σε μια καλή μέρα. Συγκρίνετε αυτό με την εγκατάσταση μιας πλάκας στομίου ή ενός μετρητή στροβίλου, που απαιτεί γραμμές αποστράγγισης, σωλήνα κοπής, φλάντζες συγκόλλησης, δοκιμή πίεσης... δεν είναι καν κοντά.

Η φορητότητα είναι ένα άλλο πλεονέκτημα για το οποίο κανείς δεν μιλά αρκετά. Ο ίδιος σφιγκτήρας-στο μετρητή μπορεί να μετακινηθεί μεταξύ δεκάδων σημείων μέτρησης. Έλεγχος της κατανομής ροής μιας ολόκληρης εγκατάστασης χωρίς να αγοράσετε 30 ξεχωριστά όργανα; Αυτά είναι πραγματικά εξοικονομημένα χρήματα.

Τίποτα δεν είναι τέλειο. Τα υπερηχητικά σήματα πρέπει να περνούν από το τοίχωμα του σωλήνα δύο φορές-μία φορά εισέρχονται και μία φορά βγαίνουν. Κάθε υλικό τοίχου επηρεάζει διαφορετικά το σήμα.

Ο ανοξείδωτος χάλυβας διεξάγει τους υπερήχους αποτελεσματικά, μερικές φορές πολύ αποτελεσματικά. Το σήμα μπορεί να τρέχει κατά μήκος του τοιχώματος του σωλήνα γρηγορότερα παρά μέσω του υγρού, δημιουργώντας παρεμβολές που μπερδεύουν τα ηλεκτρονικά. Ο ανθρακούχο χάλυβας συμπεριφέρεται καλύτερα. Οι πλαστικοί σωλήνες λειτουργούν αρκετά καλά, αλλά απαιτούν διαφορετικές διαμορφώσεις μετατροπέων. Σωλήνες με επένδυση από σκυρόδεμα-; Χαλκός; Υλικά ενισχυμένα με υαλοβάμβακα-; Το καθένα παρουσιάζει προκλήσεις που κυμαίνονται από «δύσκολες αλλά διαχειρίσιμες» έως «εύρεση άλλης τεχνολογίας».

Οι επενδύσεις σωλήνων είναι ιδιαίτερα προβληματικές. Αυτή η επίστρωση από καουτσούκ που προστατεύει από τη διάβρωση; Μπορεί να απορροφήσει πλήρως το σήμα υπερήχων σας. Το διάκενο αέρα μεταξύ μιας υποβαθμισμένης επένδυσης και του τοιχώματος του σωλήνα; Ακόμα χειρότερα. Ορισμένες εγκαταστάσεις αναφέρουν ότι η ακρίβεια πέφτει στο ±20% ή αποτυγχάνει εντελώς όταν οι συνθήκες της επένδυσης επιδεινώνονται. Θέματα τακτικού ελέγχου.

Installation guide for plug-in ultrasonic flowmeters

Η ταχύτητα υπερήχων μέσω οποιουδήποτε μέσου εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Πιο ζεστό υγρό σημαίνει ταχύτερη διάδοση του ήχου (συνήθως). Ο μετρητής αντισταθμίζει μαθηματικά, αλλά οι ακραίες διακυμάνσεις θερμοκρασίας κατά τη μέτρηση μπορεί να προκαλέσουν σφάλματα-τα ηλεκτρονικά στοιχεία υπολογίζονται με βάση την τρέχουσα θερμοκρασία ενώ ο ακουστικός παλμός ταξιδεύει μέσα από υγρό που μπορεί να αλλάζει από στιγμή σε στιγμή.

Οι περισσότεροι σύγχρονοι μετρητές το χειρίζονται καλά αυτό. Ωστόσο, εάν η διαδικασία σας περιλαμβάνει γρήγορη θερμική ανακύκλωση, αναφέρετέ το στον πωλητή πριν από την αγορά αντί να ανακαλύψετε προβλήματα κατά τη θέση σε λειτουργία.

Η δόνηση δημιουργεί παρόμοιες προκλήσεις. Τα βαριά μηχανήματα που βρίσκονται κοντά μπορούν να τινάξουν τους ηχοβολείς από την ακουστική σύζευξη. Η σωστή τοποθέτηση το αντιμετωπίζει αυτό, αλλά η "σωστή τοποθέτηση" σημαίνει διαφορετικά πράγματα για διαφορετικούς εγκαταστάτες. Το ασφαλές μηχανικό εξάρτημα και η γενναιόδωρη ένωση ζεύξης που εφαρμόζεται σωστά ξεπερνά τα φανταχτερά σχέδια των βραχιόνων κάθε φορά.

Αυτό αιχμαλωτίζει τους ανθρώπους. Οι μετρητές ροής υπερήχων απαιτούν πλήρως γεμάτους σωλήνες. Μερικώς γεμάτες γραμμές-κοινές σε συστήματα τροφοδοσίας με βαρύτητα-συστήματα τροφοδοσίας ή υπερμεγέθεις σωληνώσεις-δίνουν μετρήσεις χωρίς νόημα. Ο μετρητής υποθέτει ότι το υγρό γεμίζει ολόκληρη-τομή κατά τον υπολογισμό της ογκομετρικής ροής από την ταχύτητα. Εάν μόνο ο μισός σωλήνας περιέχει υγρό, η πραγματική ροή σας είναι η μισή από αυτή που δείχνει η οθόνη.

Ορισμένοι κατασκευαστές προσφέρουν εξειδικευμένες διαμορφώσεις για μερικώς γεμάτους σωλήνες, αλλά αυτές προσθέτουν κόστος και πολυπλοκότητα. Πιο εύκολο στην εγκατάσταση όπου είναι εγγυημένες οι συνθήκες πλήρους σωλήνα ή αποδεχτείτε ότι ορισμένα σημεία μέτρησης απλά δεν είναι κατάλληλα για τεχνολογία υπερήχων.

Σε αντίθεση με πολλές τεχνολογίες ροής, οι μετρητές υπερήχων κλιμακώνονται εξαιρετικά καλά. Η ίδια θεμελιώδης αρχή λειτουργεί από σωλήνες μισής-ίντσας έως αγωγούς διαμέτρου πολλών μέτρων. Οι υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου χρησιμοποιούν μετρητές υπερήχων σε τεράστιες γραμμές μεταφοράς αργού. Τα φαρμακευτικά φυτά τα χρησιμοποιούν σε μικροσκοπικά ρεύματα διεργασιών. Διαφορετικά μεγέθη μορφοτροπέων, διαφορετικές διαμορφώσεις τοποθέτησης, ίδια φυσική.

Αυτή η σειρά κάνει τους υπερήχους μια ελκυστική επιλογή για εγκαταστάσεις με διαφορετικά μεγέθη σωληνώσεων. Τα πληρώματα εκπαίδευσης σε μία τεχνολογία ξεπερνούν τη διατήρηση της τεχνογνωσίας σε πέντε διαφορετικούς τύπους μετρητών.

Το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο κυριαρχούν στην αγορά υπερήχων, ιδιαίτερα για τις μεταβιβάσεις φύλαξης-αυτές τις υψηλές-μετρήσεις πονταρίσματος όπου τα χρήματα αλλάζουν χέρια με βάση το πόσο προϊόν διακινήθηκε μέσω ενός σωλήνα. Μετρητές χρόνου πολλαπλών-διαδρομών-με τέσσερα, έξι ή οκτώ ζεύγη μορφοτροπέων επιτυγχάνουν την ακρίβεια που απαιτούν αυτές οι εφαρμογές.

Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού και λυμάτων βασίζονται σε μεγάλο βαθμό σε τύπους Doppler για γραμμές λάσπης και παρακολούθηση εισροής. Η χημική επεξεργασία χρησιμοποιεί και τους δύο τύπους ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του υγρού. Τα συστήματα HVAC τα χρησιμοποιούν για παρακολούθηση κρύου και ζεστού νερού. Οι εφαρμογές τροφίμων και ποτών ευνοούν το σφιγκτήρα-σε σχέδια που αποφεύγουν τον κίνδυνο μόλυνσης.

Οι εργασίες εξόρυξης ωθούν τους μετρητές Doppler σκληρά, μετρώντας πολτούς που μεταφέρουν λειαντικά σωματίδια που θα κατέστρεφαν κάθε διεισδυτικό αισθητήρα εντός εβδομάδων. Οι μετρητές επιβιώνουν γιατί δεν αγγίζουν ποτέ το υγρό. Χωρίς φθαρμένες επιφάνειες. Χωρίς ανταλλακτικά. Απλώς μορφοτροπείς κάθονται ειρηνικά στο εξωτερικό του σωλήνα ενώ ρέει δολοφονικός πολτός μέσα.

Τα υλικά μάρκετινγκ λατρεύουν να ισχυρίζονται «μηδενική συντήρηση». Αυτό είναι αισιόδοξο. Πιο ακριβές: οι απαιτήσεις συντήρησης είναι ελάχιστες σε σύγκριση με τους μηχανικούς μετρητές.

Οι μετατροπείς χρειάζονται περιοδική επιθεώρηση. Η ένωση σύζευξης στεγνώνει και απαιτεί ανανέωση. Τα ηλεκτρονικά παρασύρονται με την πάροδο του χρόνου και επωφελούνται από την επαλήθευση έναντι των προτύπων αναφοράς. Οι ενημερώσεις υλικολογισμικού αντιμετωπίζουν σφάλματα ή βελτιώνουν τους αλγόριθμους. Οι μπαταρίες στις φορητές μονάδες εξαντλούνται.

Τίποτα από αυτά δεν προσεγγίζει το βάρος συντήρησης των μετρητών θετικής μετατόπισης με τα περιστρεφόμενα εξαρτήματά τους, ή των μετρητών στροβίλου με ρουλεμάν που τελικά αποτυγχάνουν ή των μετρητών στροβιλισμού με ράβδους αποβολής που διαβρώνονται. Αλλά το «ελάχιστο» δεν είναι «μηδέν». Προϋπολογισμός ανάλογα.

μάθετε περισσότερα

Portable ultrasonic flowmeter performance characteristics

Η αρχική τιμή αγοράς είναι υψηλότερη από τους βασικούς μηχανικούς μετρητές, χαμηλότερη από τα κοριόλις υψηλού- ή τα εξελιγμένα ηλεκτρομαγνητικά σχέδια. Ο σφιγκτήρας-στην εγκατάσταση μειώνει το συνολικό κόστος ανάπτυξης σε σύγκριση με τις εναλλακτικές λύσεις που απαιτούν τροποποίηση σωληνώσεων.

Τα μακροπρόθεσμα-οικονομικά στοιχεία συνήθως ευνοούν τους υπερήχους. Χωρίς πτώση πίεσης σημαίνει ότι δεν σπαταλάται ενέργεια ωθώντας το υγρό μέσω περιορισμού ροής. Χωρίς βρεγμένα εξαρτήματα σημαίνει ότι δεν υπάρχουν κόστη αντικατάστασης-που σχετίζονται με τη διάβρωση. Φορητότητα σημαίνει ότι ένα μέτρο εξυπηρετεί πολλαπλές τοποθεσίες. Το αν αυτά τα πλεονεκτήματα υπερτερούν του υψηλότερου αρχικού κόστους εξαρτάται από τη συγκεκριμένη κατάστασή σας, την αναμενόμενη διάρκεια ζωής και το πόσο εκτιμάτε να μην κόψετε σωλήνες.

Οι μετρητές ροής υπερήχων αντιπροσωπεύουν αυθεντική μηχανική εξυπνάδα-που μετράει κάτι τόσο πρακτικό όσο την ταχύτητα υγρού χρησιμοποιώντας κάτι τόσο αφηρημένο όσο η μετατόπιση συχνότητας σε μη ακουστικά ηχητικά κύματα. Η τεχνολογία έχει ωριμάσει σημαντικά από την πρώιμη εμπορική ανάπτυξη της δεκαετίας του 1970 και συνεχίζει να βελτιώνεται καθώς η επεξεργασία σήματος γίνεται πιο έξυπνη και τα σχέδια των μορφοτροπέων εξελίσσονται.

Δεν είναι καθολικές λύσεις. Τα αεριζόμενα καθαρά υγρά μπερδεύουν τους μετρητές Doppler. Οι ροές με βαριά σωματίδια-καταστρέφουν τους σχεδιασμούς χρόνου διέλευσης-. Οι σωλήνες με επένδυση προκαλούν προβλήματα. Οι μερικώς γεμάτοι σωλήνες προκαλούν μεγαλύτερα προβλήματα. Κάθε τεχνολογία έχει τυφλά σημεία.

Αλλά για τις σωστές εφαρμογές-και υπάρχουν πολλοί-οι μετρητές υπερήχων προσφέρουν έναν συνδυασμό ακρίβειας, μη-εισβολής και αξιοπιστίας που οι εναλλακτικές τεχνολογίες δυσκολεύονται να ταιριάξουν. Η φυσική σειρήνα του ασθενοφόρου που φαινόταν σαν ασήμαντο νωρίτερα; Αποδεικνύεται ότι αξίζει πολλά δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως σε βιομηχανικά όργανα. Ο Christian Doppler θα το έβρισκε μάλλον διασκεδαστικό.