Ultradźwiękowy przepływomierz cieczy został precyzyjnie zaprojektowany, aby zapewnić niezawodne i dokładne mierzenie przepływu cieczy w rurociągach za pomocą metody pomiaru czasu impulsu. Te urządzenia nadają się do monitorowania i mierzenia przepływu różnych cieczy, takich jak woda pitna, techniczna, rzeczna, oleje i produkty naftowe, nośniki ciepła, roztwory alkaliczne i kwasowe, ogrzewany olej opałowy, ciężki olej, stabilny kondensat gazowy, skroplony gaz naftowy oraz ścieki, przy ciśnieniach do 250 barów. Dostępna jest również specjalna wersja przepływomierza, przystosowana do pracy w warunkach ciśnienia płynu do 400 barów, idealna do zastosowań takich jak pomiar przepływu wody warstwowej z odwiertów naftowych.
Spis treści:
Zalety przepływomierzy ultradźwiękowych do cieczy
| Zalety ultradźwiękowych przepływomierzy cieczy | Opis |
|---|---|
| Brak przeszkód w przepływie i zerowa strata ciśnienia | Ultradźwiękowe przepływomierze są zaprojektowane tak, aby nie wprowadzać żadnych przeszkód w rurociągu, co eliminuje stratę ciśnienia i zapewnia bardziej efektywny przepływ. |
| Bez ruchomych części i bez mechanicznego zużycia lub rozdarcia | Dzięki braku ruchomych części, te przepływomierze są bardziej trwałe i odporne na zużycie, co zmniejsza potrzebę konserwacji i napraw. |
| Łatwa instalacja i prostota użytkowania | Ultradźwiękowe przepływomierze są łatwe w montażu i nie wymagają skomplikowanej konfiguracji, co sprawia, że są przyjazne dla użytkownika. |
| Łatwa integracja z wszelkiego rodzaju systemami zarządzania procesami | Te urządzenia mogą być łatwo zintegrowane z różnymi systemami zarządzania procesami, co ułatwia monitorowanie i kontrolę przepływu w różnych aplikacjach przemysłowych. |
| Wysoka dokładność, duży współczynnik odrzucenia, niezawodny pomiar i szybka reakcja na zmiany warunków procesowych | Ultradźwiękowe przepływomierze charakteryzują się wysoką dokładnością pomiarów, zdolnością do odrzucania zakłóceń, niezawodnością w różnych warunkach oraz szybką reakcją na zmiany w procesach, co jest kluczowe dla efektywnego monitorowania i kontroli przepływu. |
Jak działa ultradźwiękowy przepływomierz?
Technologia ultradźwiękowych przepływomierzy wykorzystuje metodę bezkontaktowego mierzenia prędkości płynów. Są to urządzenia zaciskowe, montowane na zewnętrznej stronie rury (pasujące do różnych jej średnic), co umożliwia pomiar przepływu cieczy korozyjnych bez ryzyka uszkodzenia ultradźwiękowego czujnika. Dostępne są również przenośne wersje tych przepływomierzy, przydatne w różnych zastosowaniach przemysłowych. Istnieją dwa główne typy ultradźwiękowych przepływomierzy: Dopplerowski i oparty na czasie przelotu, każdy z nich bazuje na innej zasadzie działania. Przepływomierz Dopplerowski wymaga obecności cząsteczek lub bąbelków w cieczy, które odbijają ultradźwięki. Ważne jest uwzględnienie minimalnych stężeń i rozmiarów tych cząstek lub bąbelków, a także zapewnienie, że ciecz przepływa z wystarczającą prędkością, aby utrzymać je w zawieszeniu.
Gdy ultradźwiękowy impuls lub wiązka jest wysyłana do rury z płynącą cieczą, odbija się ona od tych nieciągłości, zmieniając częstotliwość w sposób proporcjonalny do natężenia przepływu cieczy. W związku z tym, przepływomierz ultradźwiękowy Dopplerowski oblicza natężenie przepływu na podstawie prędkości tych nieciągłości, a nie bezpośrednio na podstawie prędkości samej cieczy.
Zasada działania przepływomierzy ultradźwiękowych
Ultradźwiękowe przepływomierze działają na zasadzie efektu Dopplera, wykorzystując zmianę częstotliwości fali dźwiękowej, która następuje, gdy fala odbija się od ruchomych cząstek lub pęcherzyków gazu (nieciągłości) w przepływającej cieczy. Ta metoda pomiarowa opiera się na zjawisku, w którym fala ultradźwiękowa zmienia swoją częstotliwość po odbiciu od przesuwających się nieciągłości. Ultradźwięk jest emitowany do rury z cieczą, a odbite fale ultradźwiękowe o zmienionej częstotliwości, proporcjonalnej do prędkości przepływu cieczy, są analizowane. Wymagane jest, aby ciecz zawierała minimum 100 części na milion (PPM) zawieszonych cząstek lub bąbelków o średnicy co najmniej 100 mikronów.
Przepływomierz ultradźwiękowy Dopplera wykorzystuje efekt Dopplera, czyli zmianę częstotliwości fali dźwiękowej, która jest proporcjonalna do prędkości przepływu cieczy, gdy fala odbija się od zawieszonych cząstek lub pęcherzyków gazu.
Typowy przepływomierz Dopplerowski składa się z nadajnika, wskaźnika, sumatora i przetwornika. Użytkownik dobiera konfigurację urządzenia do swoich potrzeb, uwzględniając rodzaj cieczy, rozmiar i stężenie zawieszonych cząstek lub bąbelków, wymiary rury oraz jej materiał. Nadajnik jest zwykle dostosowywany tak, aby filtrować szumy mechaniczne i elektryczne.
W nadajniku znajduje się oscylator wysokiej częstotliwości, który napędza przetwornik. W popularnej konstrukcji zaciskowej, przetwornik montowany jest na zewnętrznej stronie rury. Generuje on ultradźwięk, który przechodzi przez ścianę rury do cieczy, a nadajnik przekształca różnicę między częstotliwościami odbitej i wysłanej fali w impulsy elektroniczne. Te impulsy są przetwarzane, skalowane i sumowane, co pozwala na pomiar przepływu.
Ultradźwiękowe przepływomierze Dopplerowskie, montowane na zewnątrz rury, działają w sposób nieinwazyjny i nie posiadają ruchomych części. Nie powodują spadku ciśnienia, minimalizują ryzyko uszkodzenia płynu procesowego i wymagają niewielkiej konserwacji. Przy właściwej kalibracji mogą osiągnąć dokładność do ±1%, choć ściana rury i ewentualna przestrzeń powietrzna między ścianą a cieczą mogą wprowadzać zakłócenia w sygnale. Należy również zwrócić uwagę, że ściany rur ze stali nierdzewnej mogą przewodzić sygnał ultradźwiękowy, co może wpływać na odbity sygnał.
Przepływomierze ultradźwiękowe czasu przelotu mierzą różnicę czasu między wysłaniem sygnału ultradźwiękowego przez jeden przetwornik a jego odbiorem przez drugi. W przypadku braku przepływu, czas podróży fali jest taki sam w obu kierunkach. Gdy jednak występuje przepływ, dźwięk porusza się szybciej w kierunku przepływu i wolniej przeciwko niemu.
Inny rodzaj ultradźwiękowych przepływomierzy wykorzystuje korelację krzyżową między parami przetworników umieszczonych powyżej i poniżej przepływu, aby obliczyć jego natężenie. Niektóre modele z tej kategorii używają mikroprocesorów do automatycznego przełączania między trybami „czystym” i „zanieczyszczonym” w zależności od współczynników korelacji. Hybrydowe przepływomierze z pojedynczą korelacją krzyżową mogą na przykład monitorować przepływ osadu czynnego lub trawionego. Starannie zaprojektowane aplikacje z wykorzystaniem tych przepływomierzy osiągają dokładność instalacji na poziomie około 0,5% odczytu.
