لا تنطبق كل فائدة على كل جهاز قياس بالموجات فوق الصوتية. أقوى المزايا التحديثية تنتمي إلىالمشبك-على أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، حيث توجد محولات الطاقة خارج الأنبوب. لا تزال جودة القياس تعتمد على حالة السائل، وبناء الأنابيب، وملف السرعة، ووضع المستشعر، ونطاق التشغيل. وبالتالي فإن السؤال المفيد ليس فقط ما هي المزايا، بل متى تتحقق بالفعل.
كيف يختلف قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية عن قياس التدفق الميكانيكي
انمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيستخدم إشارات صوتية لتحديد سرعة السائل بدلاً من الاعتماد على توربين دوار أو ترس أو أي عنصر ميكانيكي آخر في تيار التدفق. في أوقت العبور-مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيرسل محولان إشارات مع وضد اتجاه التدفق. يتم استخدام الفرق البسيط بين أوقات السفر المنبع والمصب لحساب السرعة ومن ثم التدفق الحجمي.
تعمل أجهزة قياس الدوبلر بشكل مختلف. أنها تعتمد على الموجات فوق الصوتية المنعكسة من الفقاعات أو الجسيمات العالقة. هذا التمييز مهم لأن السائل النظيف الذي يناسب قياس وقت العبور-قد لا يوفر المحتوى الانعكاسي الذي يتطلبه مقياس دوبلر، في حين أن السائل الذي يحتوي على تهوية شديدة أو مواد صلبة يمكن أن يضعف إشارة وقت العبور-. وأكثر تفصيلامقارنة زمن العبور-مقابل دوبلرمفيد قبل اختيار مبدأ القياس.
المشبك-أجهزة قياس الموجات فوق الصوتية العاملة والمضمنة ليست متماثلة
"الموجات فوق الصوتية" تصف تقنية القياس، وليس طريقة التثبيت. يصبح مقياس الموجات فوق الصوتية المضمن جزءًا من خط الأنابيب. يقوم المشبك - الموجود على العداد بوضع المستشعرات على الجانب الخارجي للأنبوب الموجود. يمنع هذا التمييز حدوث خطأ شائع: الادعاء بأنه يمكن تركيب كل عداد بالموجات فوق الصوتية دون قطع الأنبوب أو ملامسة سائل العملية.
بالنسبة لأعمال التعديل التحديثي، يوفر التثبيت-على الأنظمة أوضح ميزة التثبيت. تسرد شركة Siemens التثبيت دون إيقاف الإنتاج أو قطع الأنابيب، وعدم الاتصال بالوسيط، وعدم وجود أجزاء متحركة، وعدم قياس-انخفاض الضغط المرتبط به من بين فوائدهامشبك SITRANS FS220-على النظام.
1. يمكن أن يؤدي التثبيت غير الغزوي إلى تجنب تعديل الأنابيب
في محطة التشغيل، يمكن أن تنطوي إضافة جهاز قياس مضمن على ما هو أكثر بكثير من سعر الجهاز. قد يلزم عزل الخط، أو تصريفه، أو قطعه، أو لحامه، أو ذو حواف، واختبار الضغط-، وإعادته إلى الخدمة. في المرافق الحيوية أو خط الإنتاج، قد يكون تنسيق هذا العمل أكثر صعوبة من اختيار جهاز القياس نفسه.
A مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية غير التدخلي-يتجنب فتح الأنبوب لأن أجهزة الاستشعار تقيس من خلال جدار الأنبوب. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص لخطوط المياه-المبردة، ومياه التبريد-، والمياه المعالجة-، وخطوط المرافق الصناعية الحالية حيث يكون إيقاف التشغيل غير مناسب أو يتطلب التحقق من التدفق المؤقت.
غير -لا يعني التثبيت أن التثبيت غير رسمي. لا يزال سطح الأنبوب، وتباعد أجهزة الاستشعار، والاقتران، وبيانات الأنابيب، وموضع التثبيت يؤثر على المسار الصوتي. والميزة هي أن هذه المهام يمكن إكمالها في كثير من الأحيان دون إنشاء اختراق جديد للعملية.
2. المشبك - عند القياس لا يضيف أي عائق إلى مسار التدفق
تقدم بعض تقنيات التدفق تقييدًا أو عنصرًا متحركًا في العملية. لا يضع المشبك-الموجود على مقياس الموجات فوق الصوتية أي شيء داخل الأنبوب، وبالتالي فإن نقطة القياس نفسها لا تخلق عائقًا إضافيًا أو فقدانًا للضغط-مرتبطًا بالقياس.
يمكن أن يكون هذا مهمًا بالنسبة لشبكات المياه الكبيرة، وحلقات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، ودوائر التبريد، وأنظمة المضخات، حيث يصبح فقدان الرأس غير الضروري في النهاية تكلفة للطاقة. من الأكثر دقة أن نقول إن المشبك-عند القياس لا يضيف أي فقدان للضغط بدلاً من القول إن نظام الأنابيب "لا يفقد الضغط"، لأن الأنابيب والصمامات والتجهيزات ومعدات المعالجة لا تزال تنتج خسائر هيدروليكية خاصة بها.
3. عدم وجود أجزاء متحركة يقلل من التآكل الميكانيكي والخدمة الروتينية
لا يعتمد القياس بالموجات فوق الصوتية على المحامل أو الدوارات أو التروس لتحويل حركة السوائل إلى قراءة. يؤدي ذلك إلى إزالة العديد من آليات التآكل الموجودة في العدادات الميكانيكية ويزيل خطر تباطؤ عنصر القياس الدوار بسبب التآكل أو التلوث.
بالنسبة لأجهزة الاستشعار الخارجية، هناك فائدة عملية أخرى: لا تتعرض محولات الطاقة بشكل مستمر لسائل العملية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل متطلبات التنظيف في التطبيقات التي قد يرى فيها المستشعر المبلل الوسائط المسببة للتآكل أو الملوثة.
لا تعني الصيانة المنخفضة أن الصيانة-مجانية. لا تزال عملية التثبيت-المثبتة بحاجة إلى فحوصات تتعلق بأمان التركيب، والكابلات، وحالة الوصلة حيثما أمكن، والتكوين، ومعقولية القياس. عندما تكون الثقة المترولوجية مهمة، فإن التحقق أومعايرة مقياس التدفقينبغي أن تكون جزءا من خطة القياس. نيستخدمات معايرة تدفق السائلأظهر سبب أهمية التتبع وعدم اليقين بما يتجاوز رقم دقة العنوان.
4. القياس بالموجات فوق الصوتية لا يقتصر على الموصلية الكهربائية
يستمد مقياس الموجات فوق الصوتية السرعة من السلوك الصوتي بدلاً من التوصيل الكهربائي. وهذا يجعل الزيوت والهيدروكربونات والمياه منزوعة الأيونات ومخاليط الجليكول والسوائل الأخرى غير الموصلة -المرشحة المحتملة، اعتمادًا على جهاز القياس والظروف الصوتية.
وهذا فرق مهم عن المقياس الكهرومغناطيسي، الذي يتطلب سائلًا موصلًا. ومع ذلك، فهي ليست ميزة عالمية-مائعة. لا يزال قياس وقت العبور-يحتاج إلى مسار صوتي قابل للاستخدام. يمكن للتهوية الثقيلة أو التحميل العالي للمواد الصلبة أو التوهين الشديد أو الأنبوب المملوء بشكل غير كامل أن يجعل القياس غير مستقر أو مستحيل.
5. المشبك-المثبت على المستشعرات جذاب للأنابيب الموجودة والكبيرة القطر-
مع زيادة قطر الأنبوب، يمكن أن يتطلب التثبيت المضمن حواف أكبر، وقطع بكرة، ومعدات رفع، والمزيد من العمالة، وإيقاف تشغيل أطول. تتجنب المستشعرات الخارجية استبدال قسم كامل من أنبوب التجويف-، مما يجعل المشبك-التكنولوجي جذابًا في خطوط الأنابيب الكبيرة الموجودة.
نفس مرونة التثبيت تدعم تنسيقات الأدوات المختلفة. أمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية المثبت على الحائط-يناسب المراقبة الدائمة، بينما أمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية المحمولةيمكن نقلها بين النقاط للتشغيل أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو الموازنة أو التحقق المؤقت. لا يزال يتعين على جهاز القياس أن يتطابق مع حجم الأنبوب وتردد المستشعر والسائل ودرجة الحرارة والأداء المطلوب.
6. يمكن أن تكون الدقة قوية، ولكن شروط التثبيت مهمة
غالبًا ما يتم تقديم الدقة كمواصفات بسيطة للمنتج. في الممارسة العملية،دقة مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيعتمد على كل من الأداة وظروف القياس المثبتة.
لماذا تؤثر بيانات الأنابيب على المسار الصوتي
يقوم المشبك-المثبت على النظام بحساب مسافة المستشعر وانتقال الصوت عبر جدار الأنبوب والسائل. إذا تم إدخال القطر الخارجي أو سمك الجدار أو البطانة أو مادة الأنابيب أو خصائص السوائل بشكل غير صحيح، فقد يكون المسار الصوتي المحسوب خاطئًا. يشير Endress+Hauser إلى أن قطر الأنبوب وسمك الجدار والمواد والطلاء وسرعة صوت السائل تعد مدخلات مهمة للتثبيت- على الأنظمة، وأن البطانات السميكة تخفف من إشارات الموجات فوق الصوتية. إنهنظرة عامة فنية على قياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةيشرح أيضًا سبب أهمية تحديد موضع المستشعر بدقة.
لماذا يهم ملف التدفق والسرعة المنخفضة
يقوم المقياس بتحويل السرعة الصوتية المقاسة إلى تقدير لمتوسط سرعة الأنبوب. يمكن أن يؤدي المرفقان والصمامات المفتوحة جزئيًا والمضخات ومخفضات السرعة وغيرها من الاضطرابات إلى إنشاء ملف تعريف سرعة دوامي أو غير متماثل. إذا كان مسار القياس لا يمثل المظهر الجانبي المتوسط بشكل جيد، فيمكن أن تتغير نتيجة التدفق حتى عندما تعمل الإلكترونيات بشكل صحيح. ولهذا السبب فإن إرشادات التشغيل-المباشرة والموقع المعقول للمستشعر لا يزالان مهمين؛ فلوتالمشبك-في ملاحظات تثبيت المستشعرتوفير اعتبارات التثبيت الإضافية.
التدفق المنخفض جدًا يخلق تحديًا مختلفًا. ومع انخفاض سرعة التدفق، يصبح الفارق الزمني لعبور المنبع/المصب-أصغر. ويمكن بعد ذلك أن تمثل الإزاحة الصفرية وضوضاء الإشارة وتأثيرات التثبيت حصة أكبر من القراءة. ولهذا السبب لا ينبغي أبدًا تقييم "الدقة العالية" دون التحقق من الحد الأدنى المطلوب من التدفق أو السرعة.
7. يمكن لمنصة واحدة أن تدعم القياس الدائم والمؤقت وثنائي الاتجاه
يمكن للعديد من أنظمة الموجات فوق الصوتية تحديد حجم التدفق واتجاهه من السفر الصوتي المنبع والمصب. ويساعد ذلك في خطوط النقل وأنظمة التخزين والشبكات الحلقية والعمليات التي تعكس التدفق. إن القدرة ثنائية الاتجاه وإمكانية الهبوط خاصة بالطراز- ويجب تأكيدها.
تناسب تقنية الموجات فوق الصوتية أيضًا استراتيجيات القياس المختلفة. قد يقوم المصنع بتثبيت أجهزة إرسال دائمة على المرافق الحيوية أثناء استخدام وحدة محمولة لفحص المضخات أو التحقق من التوازن أو مقارنة القراءات المشكوك فيها في مواقع أخرى. يمكن لهذه المرونة أن تقلل من الحاجة إلى استخدام كل نقطة تشخيصية بشكل دائم.
حيث تكون لأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية قيود مهمة
نفس المبدأ الصوتي الذي يخلق المزايا هو الذي يضع الحدود أيضًا. يحتاج مقياس وقت النقل-إلى مسار صوت مستقر بدرجة كافية. فقاعات تبعثر الإشارة. تركيزات عالية من المواد الصلبة يمكن أن تخفف من ذلك؛ يمكن أن تؤدي البطانات السميكة أو الضعيفة الترابط إلى إضعاف انتقال العدوى؛ التآكل يمكن أن يجعل هندسة الأنابيب غير مؤكدة. وقد يؤدي الأنبوب المملوء جزئيًا إلى كسر مسار القياس المفترض بالكامل. يشير Endress+Hauser أيضًا إلى أهمية إنشاء الأنابيب وحالة البطانة وموضع المستشعر والنقل الصوتي عند تطبيق المشبك- على الأنظمة.
هذه الشروط لا تستبعد الموجات فوق الصوتية تلقائيًا، ولكنها يجب أن تؤدي إلى مراجعة أكثر دقة للتطبيق. اعتمادًا على السائل، قد يكون مقياس دوبلر أو مقياس الكهرومغناطيسي أكثر ملاءمة. تتغير الإجابة مع الموصلية، ومحتوى المواد الصلبة، وحالة الأنابيب، والدقة، ونطاق التدفق، وقيود التثبيت.
سيناريو الاختيار العملي: خط مياه التبريد الحالي-.
فكر في وجود خط مياه تبريد-حالي لا يمكن إغلاقه بسهولة. يظل الأنبوب ممتلئًا، والمادة وسمك جداره معروفان، ويحتوي الماء على القليل من الهواء المحبوس، ويتوفر مقطع مستقيم صالح للاستخدام. يعد قياس وقت Clamp-on Transit-مرشحًا قويًا لأن التطبيق يتوافق مع نقاط قوته الرئيسية.
إذا كان نفس الخط يحتوي على بطانة سميكة غير معروفة، أو تآكل شديد، أو احتجاز متكرر للهواء، أو سرعة منخفضة للغاية، فستكون هناك حاجة إلى مزيد من التحقق. هذه هي الطريقة المفيدة للحكم على مزايا مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية: ربط كل فائدة بالحالة التي تجعلها ممكنة.
الموجات فوق الصوتية مقابل أجهزة قياس التدفق الكهرومغناطيسي والتوربيني
| عامل الاختيار | المشبك-على الموجات فوق الصوتية | الكهرومغناطيسية | توربين |
|---|---|---|---|
| الأنابيب الموجودة دون قطع | تناسب قوي | يتطلب عادة التثبيت المضمنة | يتطلب عادة التثبيت المضمنة |
| أجزاء القياس المتحركة | لا | لا | نعم |
| سوائل غير موصلة للكهرباء- | ممكن في كثير من الأحيان | لا | ممكن في كثير من الأحيان |
| السوائل ذات المواد الصلبة الكبيرة | التطبيق-يعتمد | غالبًا ما تكون مناسبة إذا كانت موصلة | في كثير من الأحيان أقل ملاءمة |
| قياس المجال المؤقت | ميزة قوية مع الوحدات المحمولة | محدود | محدود |
انمتر الكهرومغناطيسيغالبًا ما يكون خيارًا قويًا للمياه الموصلة ومياه الصرف الصحي، بما في ذلك التطبيقات التي تجعل المواد الصلبة وقت عبور الموجات فوق الصوتية -صعبًا. أمقياس تدفق التوربيناتيمكن أن تظل عملية بالنسبة للسوائل النظيفة حيث يكون المقياس الميكانيكي المضمن مقبولاً. لا شيء من هذه التقنيات متفوق عالميًا؛ تعتمد المقارنة المفيدة على ظروف العملية والتثبيت.
ما الذي يجب التحقق منه قبل اختيار مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية
- اسم السائل وهل يحتوي على فقاعات أو مواد صلبة عالقة
- القطر الخارجي للأنبوب، وسمك الجدار، والمواد، ومعلومات البطانة
- الحد الأدنى والعادي والحد الأقصى لمعدل التدفق أو السرعة
- السوائل ودرجة الحرارة المحيطة
- ما إذا كان الأنبوب يظل ممتلئًا تمامًا
- متاح المنبع والمصب على التوالي
- الدقة المطلوبة أو عدم اليقين في القياس
- تفضيل التثبيت الدائم أو المحمول أو -المثبت أو الإدراج أو التثبيت المضمن
- المخارج المطلوبة مثل 4-20 مللي أمبير، أو النبض، أو RS485، أو غيرها من الاتصالات
- سواء كان القياس للمراقبة أو التحكم في العمليات أو التحقق أو الفوترة
تعتبر هذه التفاصيل أكثر فائدة للمورد من قطر الأنبوب وحده. يمكن أن يتطلب أنبوبان لهما نفس الحجم الاسمي حلولاً مختلفة جدًا إذا كان أحدهما يحمل ماءً مبردًا نظيفًا والآخر يحمل سائل عملية تهوية من خلال أنبوب مبطن ومتآكل.
الأسئلة المتداولة
ما هي الميزة الرئيسية لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية؟
بالنسبة لخط السوائل الموجود، فإن الميزة الرئيسية غالبًا ما تكون خيار قياس التدفق بشكل غير جراحي-باستخدام مشبك خارجي-على أجهزة الاستشعار. هذا يمكن أن يتجنب قطع الأنابيب، ويقلل من تعطيل التثبيت، ولا يضيف أي عائق إلى مسار التدفق.
هل تسبب أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية انخفاض الضغط؟
لا يضيف المشبك- الموجود على مقياس الموجات فوق الصوتية أي مستشعر أو قيود داخل الأنبوب، وبالتالي فإن نظام القياس نفسه لا يضيف فقدان الضغط. يجب تقييم أجهزة قياس الموجات فوق الصوتية المضمنة وفقًا لتصميم أنبوب التدفق الخاص بها.
هل أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دقيقة عند التدفق المنخفض؟
يمكن أن يكون الأمر كذلك، ولكن التدفق المنخفض يكون أكثر تطلبًا نظرًا لأن فارق وقت النقل-المقاس يصبح أصغر. يجب مراجعة أداء التدفق المنخفض- المحدد لجهاز القياس، والثبات الصفري، وبيانات الأنابيب، وجودة التركيب، والسرعة الدنيا الفعلية معًا.
هل يمكن لأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية قياس مياه الصرف الصحي؟
أحيانا. قد تتناسب مياه الصرف الصحي النظيفة نسبيًا مع قياس وقت النقل-، في حين أن السوائل التي تحتوي على ما يكفي من المواد المعلقة قد تناسب قياس دوبلر. قد تكون المياه العادمة عالية التهوية أو المواد الصلبة-الغنية بالتوصيل مرشحًا أفضل لتقنية أخرى، مثل مقياس الكهرومغناطيسي.
هل يحتاج المشبك-الموجود على جهاز قياس الموجات فوق الصوتية إلى أنبوب كامل؟
بالنسبة لقياس وقت-نقل الأنابيب-المغلق التقليدي، يجب أن يظل الأنبوب ممتلئًا في موقع المستشعر. يمكن لجيوب الهواء أو الأنبوب المملوء جزئيًا أن يقطع مسار الصوت المفترض وينتج قراءات غير مستقرة أو غير صالحة.
الأفكار النهائية
تصبح مزايا مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ذات معنى فقط عندما يدعم التطبيق القياس الصوتي. باستخدام أنبوب كامل، وبيانات الأنابيب المعروفة، والسائل المناسب، وملف التدفق القابل للاستخدام، يمكن أن توفر تقنية الموجات فوق الصوتية تركيبًا منخفض الانقطاع-، وعدم وجود عائق إضافي للتدفق، وانخفاض التآكل الميكانيكي، ومراقبة مرنة.
قبل اختيار جهاز قياس، تحقق من السائل وبناء الأنابيب ونطاق السرعة وموقع التثبيت ومتطلبات الدقة والغرض من القياس. إن مراجعة التطبيق هذه هي ما يحول قائمة المزايا إلى أداء ميداني موثوق.
