מהי מדידה לא-פולשנית?
"לא-חודרני" מתייחס לפילוסופיה עיצובית בסיסית: חיישני המדידה נשארים חיצוניים לחלוטין לצינור, לעולם אינם חודרים לדופן הצינור או יוצרים קשר עם המדיום הזורם. זה מנוגד בצורה חדה למדי זרימה מסורתיים הדורשים חיתוך בצינורות, התקנת אוגנים או הצבת חיישנים ישירות בנתיב הזרימה.
מדי זרימה קוליים לא-פולשניים משתמשים במתמרים המותקנים על משטח הצינור החיצוני באמצעות מהדק-על מתקנים. מתמרים אלו משדרים ומקבלים אותות אולטרסאונד העוברים דרך דופן הצינור, דרך הנוזל הזורם, ובחזרה דרך דופן הצינור הנגדי-כל זאת מבלי לפגוע בשלמות המבנית או הניקיון של מערכת הצנרת.
בתעשיות רבות, ההידוק הזה-על, מחוץ-ל-קונספט הצינור מתואר גם באמצעות מונחים כגוןמד זרימה קולי לא פולשני, a מד זרימה קולי ללא מגע, אומד זרימה אולטראסוני חיצוני-הכל מדגיש שהחיישנים נשארים מחוץ לצינור ואינם נוגעים במדיום.
עקרונות ליבה של מדידה
מדי זרימה קוליים לא-פולשניים פועלים על פי שני עקרונות פיזיקליים שונים, כל אחד מתאים לדרישות יישום שונות:
מדידת זמן-תחבורה (-שיטת-טיסה)
העיקרון-זמן מעברמנצל תכונה בסיסית של התפשטות קול: גלים קוליים נעים מהר יותר כאשר נעים עם כיוון הזרימה ואיט יותר כאשר נעים נגדו.
יתרונות טכנולוגיים:
דִיוּק:משיג דיוק של ±0.5% (דגמים-מתקדמים מגיעים ל-±0.2%)
טווח מהירויות רחב:מידות מ-0.01 עד 12 מ'/שניה
עצמאות נוזל:לא מושפע מצפיפות, צמיגות, מוליכות או שינויים בטמפרטורה
יכולת דו כיוונית:מזהה ומודד באופן אוטומטי זרימה הפוכה
דרישות יישום:
ניקיון נוזלים:חלקיקים מרחפים חייבים להישאר מתחת ל-50 מ"ג/ליטר
תכולת בועות גז:לא יעלה על 2% בנפח
מצב הצינור:חייב להיות מלא בנוזל
בהירות האות:דורש נתיב אקוסטי נקי יחסית להעברת אותות
מדידת אפקט דופלר
עקרון הדופלר ממנף את שינוי התדר המתרחש כאשר גלים קוליים משתקפים מחלקיקים נעים או בועות בתוך הנוזל.
יתרונות טכנולוגיים:
סבילות לחלקיקים:תוכנן במיוחד עבור נוזלים המכילים מוצקים מרחפים או בועות
חסינות בועה: High gas content (>2%) לא פוגע במדידה
יעילות עלות:בדרך כלל זול יותר ממערכות-זמן תחבורה
פעולה חזקה:מתפקד באופן אמין בסביבות תעשייתיות מאתגרות
דרישות יישום:
ריכוז חלקיקים מינימלי:דורש לפחות 100 ppm של חלקיקים או בועות גדולות מ-100 מיקרון
לא מתאים לנוזלים אולטרה-טהורים:מים מזוקקים, עיבוי או נוזלים-תרופתיים חסרים מספיק מחזירי אור
מגבלות דיוק:בדרך כלל ±1-2% בהשוואה ל-±0.5% עבור מערכות זמן אספקה
יתרונות הליבה של מדי זרימה אולטראסוניים שאינם-פולשניים
נוחות התקנה
היתרון המיידי והמושך ביותר שלמהדק-במדדי זרימה קולייםהוא תהליך ההתקנה הפשוט להפליא שלהם. מכיוון שהחיישנים נשארים מחוץ לצינור, אמד זרימה קולי ללא מגעלעתים קרובות ניתן ליישם את הגישה ללא כיבוי, ניקוז או חיתוך בצינור.
תהליך התקנה מקוון מסורתי:
הפסקת פעילות וניקוז הצינור
לחפור מספיק שטח עבודה (ייתכן שיידרש גישה למנוף)
חותכים את הצינור כדי ליצור נקודות התקנה
ריתוך אוגנים או חיבורי הברגה
הרם והצב את גוף מד הזרימה
ביצוע בדיקות לחץ ובדיקות דליפות מלאות
שחזור פעולות
מהדק-בתהליך התקנה אולטרסאונד:
נקה את משטח הצינור החיצוני
מרחו ג'ל צימוד אקוסטי
חבר מהדקים של מתמר לצינור
חבר חיווט ופרמטרים קלט
בדוק את איכות האות והתחל במדידה
מהדק-דרישות השיטה:
חשיפה מינימלית לצינור (רק אזור התקנת חיישן)
תואם שטח צר (יכול לעבוד במרווח של 0.5 מטר)
אין צורך בציוד כבד
ידידותי לצינור תת קרקעי ולעילי
טביעת רגל התקנה קומפקטית זו חשובה במיוחד ב:
- תשתיות עירוניות צפופות
- שיפוץ יישומים במתקנים קיימים
- יישומי שירות תת קרקעי
- פלטפורמות מהחוף עם שטח סיפון מוגבל
יתרונות כלכליים מקיפים
חיסכון ישיר בעלויות: הפחתה של 40-75% בעלויות ההתקנה
היתרונות הכלכליים חורגים הרבה מעבר לנוחות ההתקנה. בתרחישי שיפוץ ותחזוקה רבים, אמד זרימה אולטראסוני חיצונייכול להפחית את מורכבות ההתקנה ועלויות זמן השבתה נלוות מכיוון שהיא מונעת צעדי חדירת צינורות, ריתוך ו-הסמכה מחדש.
ביצועים טכניים
ללא חלקים נעים
המכונה האמינה ביותר היא כזו ללא חלקים נעים. מהדק-במדדי זרימה קוליים מדגים את העיקרון הזה.
השוואת זמן ממוצע בין כשלים (MTBF).
| סוג מד זרימה | MTBF אופייני | מצבי כשל ראשוניים |
|---|---|---|
| טוּרבִּינָה | 2-3 שנים | בלאי מסבים, נזק ללהב, כשל בציר |
| אלקטרומגנטי | 5-8 שנים | התכלות אלקטרודה, השפלה של אניה, כשל בסליל |
| מְעַרבּוֹלֶת | 8-12 שנים | סחף חיישן, שחיקת גוף בלוף |
| מהדק-על אולטרסאונד | 15-20+ שנים | התיישנות של רכיבים אלקטרוניים בלבד |
מהדק-במדים קוליים נמשכים פי 5-10 יותר ממדדי זרימה מכניים עם פחות מצבי כשל באופן משמעותי.
דיוק וחזרה יוצאי דופן
מדי זרימה קוליים מודרניים שאינם-חודרים מספקים ביצועי מדידה הדומים או עולים על עיצובים מוטבעים מסורתיים.
אזורי יישום
כימיקלים / ייצור
מערכות מים תעשייתיות כימיות, פטרוכימיות וכלליות: מדידה מקוונת של מים זורמים, מי תהליך, תמיסות וכו'.
מדידת זרימה של מדיה קורוזיבית (תאימות חומרים קשה) או יישומים סניטריים/נקיים (כאשר פתיחת הצינור עלולה לגרום לזיהום). למהדק-במדים קוליים יש יתרון ברור מכיוון שאין מגע אפס עם המדיום-סיבה אחת שהם מכונה לעתים קרובות כאללא פולשנימד זרימה קוליפתרון בצנרת-רגישה לקורוזיה או-הגיינה קריטית.
תעשיית הנפט, הגז והאנרגיה (בעיקר לניטור תהליכים / אימות תחזוקה)
צינורות נוזלים בתוך תחנות או מתקנים, מדידות זמניות במהלך תחזוקה, אימות מצב תפעול, איתור נזילות ופתרון בעיות במצב חריג.
פתרונות מסוימים יכולים לכסות גם גזים/קיטור ודרישות מדידה לא-חודרות אחרות, בהתאם לדגם המד ולתנאי ההפעלה.
הגנת המים והסביבה העירונית
הולכה והפצה של מים גולמיים ומים לשתייה, אזורים מודדים מחוזיים (DMA), וניטור זרימה של צינורות תחנות משאבה.
מתקני טיהור שפכים: שפכים ושפכים, צינורות הקשורים לזרימה חוזרת/בוצה- וחשבונאות זרימה בקטעי תהליך.
איתור נזילות / חקירת זרימה חריגה ואימות תפעול ותחזוקה (התקנה ללא חיתוך הצינור).
מדידה זמנית, ביקורת מלאי ו"אימות מד"
בדיקת זרימה זמנית, איזון והפעלת מערכות ואימות דיוק של מכשירים קיימים.
מהדק נייד-במדים קוליים נמצאים בשימוש נפוץ מאוד לבדיקות ובדיקות לטווח קצר-.
נקודות מפתח להתקנה
אישור התקנה: קבע אם האפליקציה מתאימה למדידת זרימה קולית לא-פולשנית
הצינור חייב להיות מלא לחלוטין (צינורות שאינם-מלאים יגרום לשגיאות חמורות או חוסר יציבות).
זרימה אנכית כלפי מעלה בדרך כלל קלה יותר לשמור על הצינור מלא; עבור זרימה אנכית כלפי מטה, יש להבטיח לחץ אחורי מספיק כדי לשמור על צינור מלא.
רצוי שהמדיום יהיה חד-פאזי, עם מעט בועות ותוכן מוצק נמוך.
מיקום התקנה: צינורות ישרים והימנעות מבועות/משקעים
בחר את קטע הצינור הישר הארוך ביותר האפשרי. פרקטיקה הנדסית נפוצה דורשת: במעלה הזרם גדול מ-10D או שווה ל-10D, במורד הזרם גדול או שווה ל-5D (D הוא קוטר הצינור).
אין להתקין בחלק העליון או התחתון של צינורות אופקיים: החלק העליון נוטה להצטברות גזים, והחלק התחתון נוטה לשקיעה של משקעים. בדרך כלל מומלצת התקנה בעמדות 2–4 או 8–10.
הרחק ממקורות הפרעות חזקים כגון יציאות משאבה, שסתומים, מרפקים ומפחיתים (הפרעות מעוותות את פרופיל הזרימה וגורמות לקריאות לא יציבות).
הכנת משטח צינור חיצוני
נקה ציפויים, קורוזיה וקורות בנקודת ההתקנה; המשטח צריך להיות חלק ככל האפשר. שחיקה קלה מקובלת במידת הצורך, אך אל תפגע בעקמומיות הצינור.
בחר חומר צימוד (צימוד) התואם לטמפרטורה ולחומר, והחל אותו באופן שווה ללא חללים.
התקנת מתמר: כיוון, מרווח ושיטת הרכבה
התקן את הבדיקות במדויק לפי המרווח שחושב המכשיר; שימו לב לכיוון הבדיקה, לחצים ולדרישות כיוון הכבל (מדריכים רבים מציינים במפורש כיוון נכון ונקודות ייחוס מרווחים).
נעשה שימוש בשתי תצורות נפוצות: שיטת V (רפלקטיבית) ושיטת Z (ישירה). הבחירה תלויה בקוטר הצינור, הנחתה ואיכות האות; כאשר האות חלש, מעבר לשיטת Z לעיתים קרובות מקל על רכישת האות.
אבטח את הבדיקות בחוזקה בעזרת מהדקים או רצועות פלדה כדי למנוע תזוזה עקב רטט-לטווח ארוך; אל תאפשרו לבדיקות להיות "מושעות על ידי הכבלים".
שיטות תצורת התקנה
ניתן להתקין מתמרים לא-חודרים במספר תצורות, שכל אחת מהן מותאמת לגדלים שונים של צינורות ודרישות מדידה:
V-שיטה (רפלקטיבית):
שני המתמרים מותקנים באותו צד של הצינור, כשהקרן האולטראסונית משקפת את דופן הצינור הנגדי. תצורה זו מתאימה לצינורות בקטרים של 20 מ"מ עד 300 מ"מ ומספקת עוצמת אות מעולה למסלולים אקוסטיים קצרים יותר.
Z-שיטה (ישיר):
מתמרים מותקנים בצדדים מנוגדים של הצינור כשהקרן האולטרה-קולית נעה ישירות ביניהם. שיטה זו אופטימלית עבור צינורות בקוטר 100 מ"מ עד 500 מ"מ, ומציעה את נתיב האות הישיר ביותר והדיוק הגבוה ביותר עבור צינורות בגודל בינוני-.
W-שיטה (שתקפות כפולה):
בשימוש עבור צינורות -קטנים בקוטר (15 מ"מ עד 50 מ"מ), הקרן האולטראסונית משתקפת פעמיים בתוך הצינור, ומשלשת למעשה את אורך הנתיב האקוסטי כדי לשפר את רזולוציית המדידה והרגישות לקצבי זרימה נמוכים.
הבחירה בין שיטות אלו תלויה בקוטר הצינור, עובי הדופן, החומר והדיוק הנדרש, כאשר מדי זרימה מודרניים ממליצים לרוב באופן אוטומטי על התצורה האופטימלית בהתבסס על פרמטרים שהוזנו.
