العبور-الوقت مقابل أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دوبلر: كيفية اختيار التقنية المناسبة

يعد وقت العبور- والدوبلر طريقتين مختلفتين لاستخدام الموجات فوق الصوتية لقياس التدفق. كلاهما ينتمي إلى عائلة أوسع منأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةولكنها تعتمد على ظروف سائلة مختلفة جدًا.

عادةً ما يكون مقياس وقت العبور-نقطة البداية الأقوى لسائل نظيف أو متجانس إلى حد معقول في أنبوب ممتلئ تمامًا. عادةً ما يتم استخدام مقياس دوبلر عندما يحمل السائل باستمرار مواد صلبة معلقة، أو فقاعات غازية محصورة، أو عاكسات صوتية متحركة أخرى.

إن هذا التمييز النظيف-في مقابل-القذر مفيد، ولكنه ليس كافيًا للاختيار النهائي. يمكن لمواد الأنابيب، وسمك الجدار، والبطانة، ونطاق التدفق، وموقع التثبيت، والدقة المطلوبة وظروف العملية المتغيرة أن تحدد ما إذا كانت إشارة الموجات فوق الصوتية تظل قابلة للاستخدام.

إجابة سريعة: زمن العبور-أو دوبلر؟

ابدأ بقياس وقت النقل بالموجات فوق الصوتية-عندما:

• يكون السائل نظيفًا أو متجانسًا نسبيًا.
• يظل الأنبوب ممتلئًا تمامًا.
• يوفر السائل والأنابيب مسارًا صوتيًا مستقرًا.
• مطلوب تكرار مستقر أو مواصفات دقة أكثر صرامة.
• يتضمن التطبيق المياه المعالجة أو مياه التبريد أو الزيت النظيف أو سائل معالجة متوافق.

ابدأ بقياس دوبلر بالموجات فوق الصوتية عندما:

• يحتوي السائل باستمرار على مواد صلبة متحركة أو فقاعات غازية.
• يتم توزيع تلك العاكسات من خلال التدفق بدلاً من استقرارها أو تجميعها في جزء واحد من الأنبوب.
• يتضمن التطبيق مياه الصرف الصحي أو الحمأة أو الملاط أو السائل الغازي.
• يلزم -عملية غير غازية أو قياس الاتجاه ويكون جهاز القياس المحدد مناسبًا لظروف العاكس المتوقعة.

لا تتخذ القرار النهائي من اسم السائل وحده. قد تشير "مياه الصرف الصحي" إلى المياه الملوثة بشكل طفيف، أو النفايات السائلة الهوائية، أو الحمأة المنشطة، أو تيار عالي- من المواد الصلبة. الحالة الصوتية الفعلية أكثر أهمية من الاسم العام للسائل.

العبور-الوقت والدوبلر هما طريقتان بالموجات فوق الصوتية

إن عبارة "مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية مقابل مقياس التدفق الدوبلر" مضللة من الناحية الفنية لأن دوبلر هو في حد ذاته طريقة قياس بالموجات فوق الصوتية.

المقارنة الأكثر دقة هي:

• العبور-قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
• قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دوبلر

وفقا لنظرة عامة رسمية على طرق قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية من Endress+Hauser، يقارن قياس وقت العبور-زمن انتقال نبضات الموجات فوق الصوتية التي تتحرك مع التدفق وعكسه. وبدلاً من ذلك، يكتشف قياس دوبلر تغير تردد الصوت المنعكس عن طريق تحريك الجسيمات أو الفقاعات.

العبور-الوقت مقابل دوبلر: الاختلافات الرئيسية

هذه هي اتجاهات الاختيار العامة وليست مواصفات المنتج العالمية. يجب التحقق من نطاق الأنابيب ونطاق السرعة وحد درجة الحرارة والدقة ومتطلبات الجسيمات مقابل النموذج الدقيق قيد النظر.

كيف يعمل-قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية للوقت

A وقت العبور-مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيستخدم عادة اثنين من محولات الطاقة. تنتقل إحدى النبضات مع تدفق السائل، بينما تنتقل نبضة أخرى ضده.

عندما لا يكون هناك تدفق، يكون زمن السفر متساويًا تقريبًا. عندما يتحرك السائل، تصل نبضة المصب في وقت أقرب قليلاً وتصل نبضة المنبع في وقت لاحق قليلاً. ويستخدم جهاز الإرسال هذا الفارق الزمني لحساب متوسط ​​سرعة السائل والتدفق الحجمي.

بالنسبة لمشبك-النظام، يجب أن ينتقل الصوت عبر جدار الأنبوب وأي بطانة والسائل قبل الوصول إلى محول الطاقة المستقبل. ولذلك تعتمد الطريقة على ما هو أكثر من نظافة السائل. قد تؤدي بيانات الأنابيب غير الصحيحة أو البطانة المتدهورة أو الحجم الكبير أو التآكل أو ضعف اقتران محول الطاقة إلى إضعاف الإشارة.

حيث يكون أداء وقت النقل-جيدًا عادةً

يتم تقييم تكنولوجيا وقت العبور بشكل عام للمياه المعالجة، وحلقات التبريد والتسخين، والزيوت النظيفة، والسوائل الكيميائية المتجانسة، وأنظمة المياه النقية-، وعمليات مسح التدفق المؤقت.

عندما تكون أجهزة الاستشعار الخارجية مناسبة، أالمشبك-على مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيمكن تركيبها دون قطع الأنبوب أو وضع عائق مبلل في السائل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل انقطاع التثبيت وتجنب فقدان الضغط الناتج عن عنصر أساسي مدرج.

لماذا يمكن أن يفقد النقل-الوقت الإشارة

يمكن أن يصبح قياس وقت النقل-غير مستقر عندما تشتت الفقاعات نبض الموجات فوق الصوتية، أو تمتص المواد الصلبة المعلقة الطاقة الصوتية أو تشتتها، أو عندما لا يظل الأنبوب ممتلئًا. تحدث المشكلات أيضًا عندما لا يتطابق القطر الخارجي المُدخل أو سمك الجدار أو بيانات البطانة مع الأنبوب الفعلي.

عند نقطة التثبيت، تتضمن علامات التحذير الشائعة ضعف قوة الإشارة، أو القراءات غير المستقرة في ظروف العملية الثابتة، أو الإزاحة الصفرية غير المتوقعة أو الاختلاف الكبير بين القياسات المتكررة. لا تعني هذه الأعراض تلقائيًا أن جهاز القياس معيب. يجب أن تشمل الفحوصات الأولى بيانات الأنابيب، وتباعد محولات الطاقة، والاقتران، والمحاذاة، ووجود جيوب هوائية أو رواسب داخلية.

كيف يعمل قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دوبلر

يرسل مقياس دوبلر إشارة بالموجات فوق الصوتية إلى السائل. تعكس المواد الصلبة المعلقة أو فقاعات الغاز أو الانقطاعات الصوتية الأخرى جزءًا من تلك الإشارة إلى المستشعر.

ونظرًا لأن العاكسات تتحرك، فإن الإشارة المرتدة لها تردد متغير. يستخدم جهاز القياس هذا التحول في التردد لتقدير سرعة العاكس، وباستخدام أبعاد الأنبوب المكونة، لحساب التدفق.

الافتراض الرئيسي هو أن العاكسات المتحركة تتحرك بسرعة تمثل السائل السائب بشكل مناسب. لمزيد من المعلومات، راجع هذا الشرح لما هو مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دوبلر.

حيث يؤدي الدوبلر عادةً أداءً جيدًا

تُستخدم تقنية الدوبلر عادةً في معالجة مياه الصرف الصحي، والحمأة المنشطة، ومخزون اللب، وسوائل التجريف، وخطوط أنابيب الملاط، وسوائل المعالجة الهوائية.

المسؤولصفحة مقياس التدفق دوبلر بولسار DFM 6.1، على سبيل المثال، يصف تطبيقًا كاملاً للأنابيب-تنعكس فيه الإشارة الصوتية من تحريك المواد الصلبة العالقة أو فقاعات الغاز. وهذا مثال على منتج واحد، وليس مواصفات عالمية لكل جهاز قياس دوبلر.

لماذا "السائل القذر" لا يعني تلقائيا دوبلر

قد تظل قراءة دوبلر غير موثوقة إذا كان السائل يحتوي على عدد قليل جدًا من العاكسات، أو إذا استقرت المواد الصلبة على طول الجزء السفلي من الأنبوب، أو إذا تجمعت الفقاعات بالقرب من القمة. يمكن للمواد الصلبة الثقيلة أيضًا أن تضعف الإشارة قبل أن يعود الصدى المفيد.

المشكلة ليست ببساطة ما إذا كانت الجسيمات موجودة أم لا. يجب أن تكون الجسيمات أو الفقاعات قابلة للاكتشاف، وأن تتحرك وتوزع بطريقة تمثل سرعة السائل الفعلية. إن متطلبات الحد الأدنى لحجم الجسيمات والتركيز تكون خاصة بالمنتج- ويجب تأكيدها في الوثائق الفنية لجهاز القياس المحدد.

كيفية الاختيار بين وقت العبور-وزمن دوبلر

1. وصف حالة السائل الفعلية

ابدأ بالعملية قيد التشغيل بدلاً من اسم سائل عام. تحديد ما إذا كان السائل نظيفًا أو غائمًا أو هوائيًا أو محملاً بشكل كبير بالمواد الصلبة. اسأل ما إذا كانت الجزيئات موجودة بشكل مستمر، وما إذا كانت تستقر بسرعة منخفضة وما إذا كان السائل يتغير أثناء الإنتاج أو التنظيف أو بدء تشغيل المضخة-.

يفضل السائل النظيف والمستقر صوتيًا بشكل عام -وقت العبور. قد يدعم السائل الذي يحتوي على عدد ثابت من العاكسات المتحركة قياس دوبلر. إذا كان السائل يتناوب بين الحالتين النظيفة والقذرة، فقم بتقييم كل من الحالة الطبيعية والحالة الأسوأ- قبل تحديد أي من الطريقتين.

2. تأكد من بقاء الأنبوب ممتلئًا

تفترض قياسات وقت-عبور الأنابيب-المغلقة القياسية وقياسات دوبلر عادةً أن المقطع العرضي للأنبوب-مملوء بالسائل.

يمكن للجيب الهوائي أن يقطع المسار الصوتي لوقت العبور- أو يمنع مستشعر دوبلر من أخذ عينات لجزء تمثيلي من التدفق. إذا كان الأنبوب ممتلئًا جزئيًا، ففكر في منطقة-السرعة، والمستوى-زائد-السرعة أو نظام القنوات المفتوحة-بدلاً من فرض مقياس الأنابيب الكامل-القياسي في التطبيق.

3. تحديد الدقة المطلوبة بشكل صحيح

لا تقارن بين مترين باستخدام النسبة المئوية وحدها. راجع ما إذا كان يتم التعبير عن المواصفات على النحو التالي:

• نسبة القراءة
• النسبة المئوية للنطاق الكامل
• خطأ في السرعة الثابتة
• التكرار
• الخطية
• الحد الأدنى للسرعة القابلة للقياس
• أداء معاير أو غير معاير

دليل الموقع لدقة مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيمكن استخدامها لمراجعة المواصفات المتوفرة على مستوى المنتج-، ولكن الأداء النهائي يجب أن يأخذ في الاعتبار أيضًا بيانات الأنابيب وجودة التثبيت.

مثال توضيحي للدقة

افترض أن جهاز القياس يحتوي على نطاق كامل-يبلغ 1000 وحدة في الساعة وأن التدفق الفعلي يبلغ 100 وحدة في الساعة.

• إن المواصفات الافتراضية لـ ±1% من القراءة تساوي ±1 وحدة في الساعة عند نقطة التشغيل تلك.
• المواصفات الافتراضية التي تبلغ ±1% من الحجم الكامل تساوي ±10 وحدات في الساعة.

هذا المثال لا يمثل منتجًا معينًا. يوضح السبب وراء اختلاف مظهر أداء التدفق المنخفض- بشكل كبير حتى عندما تحتوي كلتا ورقتي البيانات على الرقم "1%".

عندما يكون الأداء الذي يمكن تتبعه مهمًا، قم بمراجعة وثائق المعايرة الخاصة بالمورد ونطاق التشغيل المقصود. نيستمعلومات معايير تدفق السائليوضح أيضًا سبب ضرورة النظر في عدم اليقين في المعايرة وإمكانية التتبع بشكل منفصل عن المطالبة بالدقة البسيطة. الموقعمعايرة مقياس التدفقتوفر الصفحة معلومات ذات صلة بالمنتج والمعايرة.

4. التحقق من مادة الأنابيب وحالتها

بالنسبة إلى المشبك- عند القياس، قم بإعداد القطر الخارجي الصحيح للأنبوب، وسمك الجدار، ومواد الأنابيب، ومواد البطانة، وسمك البطانة.

قم أيضًا بفحص منطقة التركيب بحثًا عن:

• التآكل الخارجي
• تراكم الطلاء أو الطلاء
• الحجم الداخلي أو الرواسب
• بطانة فضفاضة أو متدهورة
• العزل الذي يمنع الاتصال المباشر للمستشعر
• مساحة غير كافية لفصل محول الطاقة بشكل صحيح

يمكن أن تؤدي بيانات الأنابيب غير الصحيحة إلى تباعد خاطئ بين محولات الطاقة وبالتالي حساب مسار صوتي غير صحيح. قد تتطلب الأنابيب الخرسانية أو المركبة أو المبطنة بشدة أو المتدهورة اختبار التطبيق بدلاً من الاختيار من المخطط القياسي.

5. قم بتأكيد نطاق التدفق الكامل

سجل الحد الأدنى والطبيعي والحد الأقصى للتدفق، وكذلك الحد الأدنى والحد الأقصى للسرعة. اذكر أيضًا ما إذا كان التدفق مستمرًا أو متقطعًا أو ثنائي الاتجاه أو قريبًا من الصفر في كثير من الأحيان.

قد يصبح جهاز القياس الذي يعمل بشكل جيد عند نقطة التشغيل العادية صاخبًا بالقرب من الطرف الأدنى من النطاق. ولذلك ينبغي مقارنة النطاق المتوقع مع مجموعة المرسل ومحول الطاقة الدقيقة، وليس فقط مع حجم الأنبوب الاسمي.

6. قم بمراجعة موقع التثبيت

لا يمكن للسائل المناسب أن يعوض نقطة التثبيت الضعيفة. تحقق من وجود أكواع المنبع، وصمامات التحكم، والمضخات، ومخفضات السرعة، والوصلات الفرعية والصمامات المفتوحة جزئيًا.

تعتمد متطلبات التشغيل المستقيم-الصحيحة على جهاز القياس ونوع اضطراب التدفق. اتبع تعليمات الشركة المصنعة بدلاً من تطبيق قاعدة عالمية واحدة. نظرة عامة على الموقعمقاطع الأنابيب المستقيمة لأعلى ولأسفل-المنبعيوفر سياقًا إضافيًا.

بالنسبة لأجهزة الاستشعار الخارجية، قم بتنظيف سطح التثبيت واتبع إجراءات التباعد والمحاذاة والاقتران المحددة. تتوفر نقاط عملية إضافية في دليلالمشبك-على تركيب المستشعر.

7. النظر في تقلب العملية

تتحرك بعض العمليات بين نطاقات التشغيل العادية للتقنيتين. تشمل الأمثلة مياه التبريد باستخدام الفقاعات الناتجة عن المضخة المتقطعة-، ومياه الصرف الصحي مع تغير تركيز المواد الصلبة، وخطوط الإنتاج التي تتناوب بين سائل المعالجة ومياه التنظيف النظيفة.

في هذه المواقف، لا تختار فقط من جدول-نظيف مقابل-جدول متسخ. تحديد حالة التشغيل الأكثر أهمية، وعدد المرات التي تتغير فيها الحالة، وما إذا كان فقدان القياس المؤقت مقبولاً.

جدول قرار تطبيق الحدود

سيناريوهات الاختيار العملي

معالجة-توزيع المياه

السائل نظيف، والأنبوب ممتلئ ويلزم قياس ثابت عبر نطاق تشغيل محدد. وقت العبور- هو نقطة البداية المنطقية. يجب أن يؤكد الاختيار النهائي بناء الأنابيب والحد الأدنى من السرعة والدقة المطلوبة وموقع التثبيت.

تم تنشيط-خط أنابيب الحمأة

يحتوي السائل باستمرار على مواد صلبة بيولوجية معلقة وقد يحتوي على فقاعات غازية. قد يكون الدوبلر مناسبًا إذا ظلت تلك العواكس قابلة للاكتشاف وممثلة. إذا استقرت المواد الصلبة خلال فترات التدفق- المنخفضة، فستكون هناك حاجة إلى مراجعة ميدانية قبل افتراض أن سرعة دوبلر ستمثل التدفق بأكمله.

مياه التبريد مع تهوية متقطعة

قد يعمل وقت النقل- بشكل جيد أثناء التشغيل العادي ويفقد الإشارة عندما تدخل المضخة الهواء. قد يتلقى الدوبلر انعكاسات مفيدة أثناء التهوية ولكنه يفشل عندما يصبح الماء نظيفًا. هذه حالة يكون فيها اختبار التطبيق أكثر فائدة من تسمية تقنية بسيطة.

التحقق المؤقت من النظام

عندما يكون الهدف هو مقارنة عداد مثبت أو فحص مضخة أو مسح عدة أنابيب، أمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولةيمكن أن توفر مرونة أكبر من الوحدة المثبتة بشكل دائم. يجب أن يفي السائل والأنبوب بمتطلبات طريقة القياس المحددة.

مياه الصرف الصحي موصلة أو الطين

إذا كان السائل موصلًا للكهرباء وكان التثبيت المباشر مقبولاً، فقم بالمقارنةأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية والكهرومغناطيسيةبدلاً من قصر القرار على طريقتين بالموجات فوق الصوتية.

تصف إرشادات Emerson الرسمية أجهزة القياس المغناطيسية بأنها مناسبة للسوائل الموصلة والملاط. نطاق الموقعأجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسيلذلك يمكن أخذها في الاعتبار عندما تكون متطلبات التوصيل ومواد البطانة وتوافق القطب الكهربائي ومتطلبات التثبيت مناسبة.

أخطاء الاختيار الشائعة

• التعامل مع الدوبلر كتقنية غير-تقنية الموجات فوق الصوتية:يعد دوبلر وزمن العبور-طريقتين للموجات فوق الصوتية.
• الاختيار فقط بالاسم السائل:لا تصف "المياه" و"مياه الصرف الصحي" و"الطين" توزيع العاكس أو التهوية أو سلوك الترسيب.
• نسخ متطلبات الجسيمات من منتج آخر:الحد الأدنى لحجم الجسيمات وتركيزها خاص بالنموذج-.
• مقارنة تعريفات الدقة المختلفة:النسبة المئوية للقراءة والنسبة المئوية للمقياس الكامل غير قابلة للتبادل.
• تجاهل حالة الأنابيب:يمكن أن تؤدي الأبعاد غير الصحيحة أو مشاكل التآكل أو الحجم أو البطانة إلى إبطال المشبك-في النتيجة.
• بافتراض أن جميع السوائل القذرة تناسب الدوبلر:لا يزال من الممكن أن يتسبب التوهين المفرط والتسوية والعاكسات غير التمثيلية في حدوث أخطاء.
• تجاهل الحد الأدنى من التدفق:قد يحدد الأداء ذو ​​السرعة المنخفضة-ما إذا كان جهاز القياس مفيدًا أثناء التشغيل العادي.

كيفية التحقق من التثبيت في الميدان

بعد التثبيت، لا تقبل عرضًا ثابتًا كدليل وحيد على القياس الصحيح. استخدم الفحوصات التالية حيثما كان ذلك عمليًا:

• تأكد من بيانات القطر الخارجي المدخل وسمك الجدار والمواد والبطانة.
• إعادة فحص التباعد المحسوب لمحول الطاقة والمحاذاة المادية.
• مراجعة قوة الإشارة وجودة الإشارة والرسائل التشخيصية.
• تحقق من قراءة التدفق الصفري- عند توفر حالة تدفق -تم التحقق منها.
• كرر القياس عند أحمال تشغيل مختلفة.
• قارن النتيجة بمرجع تمت معايرته، أو اختبار حجم الخزان-، أو منحنى المضخة، أو أي مؤشر آخر للعملية يمكن الدفاع عنه.
• افحص ما إذا كانت القراءات تتغير عند تغير الفقاعات أو تحميل المواد الصلبة أو تشغيل المضخة.
• قم بتسجيل إعدادات التثبيت بحيث يمكن إعادة إنتاج القياس لاحقًا.

إذا ظلت الإشارة غير مستقرة، راجع دليل الموقعالمشاكل الشائعة لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةقبل تغيير تكوين جهاز القياس بشكل متكرر.

معلومات يجب تحضيرها قبل طلب عرض أسعار

• اسم السائل وتركيبه
• ظروف الفقاعات المعلقة-المواد الصلبة والغازية-المتوقعة
• ما إذا كانت حالة السائل تتغير مع مرور الوقت
• القطر الخارجي للأنبوب وسمك الجدار
• مواد الأنابيب والبطانة
• حالة الأنابيب الداخلية
• الحد الأدنى والطبيعي والحد الأقصى للتدفق
• السرعة الدنيا والقصوى
• درجة حرارة العملية والضغط
• ما إذا كان الأنبوب يظل ممتلئًا دائمًا
• متاح الأنابيب المستقيمة المنبع والمصب
• الدقة المطلوبة والتكرار
• الاستخدام المحمول أو المؤقت أو الدائم
• تثبيت-تفضيل التثبيت أو الإدراج أو التثبيت المضمّن
• مطلوب الإخراج التناظري، إخراج النبض أو بروتوكول الاتصال
• مزود الطاقة
• متطلبات المنطقة المحيطة والخطرة-.

يعد الوصف الكامل للتطبيق أكثر فائدة من طلب "مقياس دوبلر لمياه الصرف الصحي" أو "مقياس بالموجات فوق الصوتية للمياه النظيفة".

توصية الاختيار النهائي

اختر وقت العبور-عندما يكون السائل نظيفًا والأنبوب ممتلئًا والمسار الصوتي مستقرًا.

اختر دوبلر عندما يحتوي السائل باستمرار على ما يكفي من الجزيئات المتحركة أو الفقاعات القابلة للاكتشاف لإنتاج إشارة منعكسة تمثيلية.

بالنسبة للظروف الحدودية، قم بمراجعة العملية بأكملها بدلاً من فرض قرار نظيف-مقابل-قرار قذر. إن بناء الأنابيب، والحد الأدنى من السرعة، وتقلب العملية، وموقع التثبيت والدقة المطلوبة يمكن أن تكون بنفس أهمية السائل نفسه.

قم بإعداد بيانات الطلب المذكورة أعلاه وأرسل ظروف التشغيل الخاصة بك للحصول على توصية بمقياس التدفق. يجب التأكد من الملاءمة النهائية وفقًا لجهاز الإرسال المحدد وتكوين محول الطاقة ومتطلبات التثبيت.