Transit-זמן לעומת דופלר מדי זרימה אולטרסאונדים: כיצד לבחור את הטכנולוגיה הנכונה

זמן-מעבר ודופלר הן שתי דרכים שונות לשימוש באולטרסאונד למדידת זרימה. שניהם שייכים למשפחה הרחבה יותר שלמדי זרימה קוליים, אבל הם תלויים בתנאי נוזל שונים מאוד.

מד זמן-מעבר הוא בדרך כלל נקודת ההתחלה החזקה יותר לנוזל נקי או הומוגני למדי בצינור מלא לחלוטין. מד דופלר נחשב בדרך כלל כאשר הנוזל נושא באופן עקבי מוצקים מרחפים, בועות גז נלקחות או מחזירי אור אקוסטיים נעים אחרים.

ההבחנה הנקייה- לעומת-המלוכלכת היא שימושית, אבל היא לא מספיקה לבחירה הסופית. חומר הצינור, עובי הדופן, הבטנה, טווח הזרימה, מיקום ההתקנה, הדיוק הנדרש ותנאי התהליך המשתנים יכולים לקבוע אם אות קולי נשאר שמיש.

תשובה מהירה: מעבר-זמן או דופלר?

התחל במדידת-זמן אולטרסאונד של מעבר כאשר:

• הנוזל נקי או אחיד יחסית.
• הצינור נשאר מלא לחלוטין.
• הנוזל והצינור מספקים נתיב אקוסטי יציב.
• נדרשת חזרה יציבה או מפרט דיוק הדוק יותר.
• היישום כולל מים מטופלים, מי קירור, שמן נקי או נוזל תהליך תואם.

התחל עם מדידת דופלר קולית כאשר:

• הנוזל מכיל באופן עקבי מוצקים נעים או בועות גז.
• מחזירי אור אלה מופצים דרך הזרימה במקום להתמקם או להתאסף בחלק אחד של הצינור.
• היישום כרוך בשפכים, בוצה, תמיסה או נוזל מאוורר.
• נדרשת מדידת תהליך או מגמה לא- פולשנית והמד הנבחר מתאים לתנאי המשקף הצפויים.

אין לקבל את ההחלטה הסופית מהשם הנוזלי בלבד. "שפכים" עשויים להתייחס למים מזוהמים קלות, שפכים מאווררים, בוצה פעילה או זרימת מוצקים גבוהה-. המצב האקוסטי בפועל חשוב יותר מהשם הכללי של הנוזל.

מעבר-זמן ודופלר הן שתיהן שיטות אולטרסאונד

הביטוי "מד זרימה על-קולי לעומת דופלר" מטעה מבחינה טכנית מכיוון שדופלר הוא בעצמו שיטת מדידה על-קולית.

ההשוואה המדויקת יותר היא:

• מדידת זרימה אולטרסאונד-בזמן מעבר
• מדידת זרימה קולית דופלר

על פי הסקירה רשמית של שיטות מדידת זרימה קולית מבית Endress+Hauser, מדידת זמן-מעבר משווה את זמן הנסיעה של פולסים קוליים הנעים עם ונגד הזרם. מדידת דופלר במקום זאת מזהה את שינוי התדר של צליל המוחזר על ידי חלקיקים או בועות נעות.

תחבורה-זמן לעומת דופלר: ההבדלים העיקריים

אלו הן נטיות בחירה כלליות ולא מפרטי מוצר אוניברסליים. יש לבדוק את טווח הצינור, טווח המהירות, מגבלת הטמפרטורה, הדיוק ודרישות החלקיקים מול הדגם המדויק הנדון.

כיצד פועלת מדידת זרימה אולטראסונית-תעבורה

A מד זרימה קולי-זמן מעברבדרך כלל משתמש בשני מתמרים. דופק אחד נע עם זרימת הנוזל, בעוד שדופק אחר נע נגדו.

כאשר אין זרימה, שני זמני הנסיעה כמעט שווים. כאשר הנוזל זז, הדופק במורד הזרם מגיע מעט מוקדם יותר והדופק במעלה הזרם מגיע מעט מאוחר יותר. המשדר משתמש בהפרש הזמן הזה כדי לחשב את מהירות הנוזל הממוצעת והזרימה הנפחית.

עבור מערכת מהדק-על הקול לעבור דרך דופן הצינור, כל תוחם והנוזל לפני שהוא מגיע למתמר הקולט. השיטה תלויה אפוא ביותר מניקיון נוזלי. נתוני צינור שגויים, ריפוד פגום, אבנית כבדה, קורוזיה או צימוד מתמר לקוי עלולים להחליש את האות.

היכן שזמן התחבורה-מתפקד טוב בדרך כלל

טכנולוגיית זמן מעבר-מוערכת בדרך כלל עבור מים מטופלים, לולאות קירור וחימום, שמנים נקיים, נוזלים כימיים הומוגניים, מערכות מים מטוהרות- וסקרי זרימה זמניים.

כאשר מתאימים חיישנים חיצוניים, אמהדק-במד זרימה קוליניתן להתקין מבלי לחתוך את הצינור או להציב חסימה רטובה בנוזל. זה יכול להפחית שיבושים בהתקנה ולמנוע אובדן לחץ הנגרם על ידי אלמנט ראשי שהוכנס.

מדוע מעבר-הזמן יכול לאבד אות

מדידת זמן-מעבר יכולה להיות בלתי יציבה כאשר בועות מפזרות את הדופק האולטראסוני, מוצקים מרחפים סופגים או מפזרים אנרגיה אקוסטית, או שהצינור לא נשאר מלא. בעיות מתרחשות גם כאשר הקוטר החיצוני שהוזן, עובי הדופן או נתוני הספוג אינם תואמים לצינור בפועל.

בנקודת ההתקנה, סימני אזהרה נפוצים כוללים עוצמת אות חלשה, קריאות לא יציבות בתנאי תהליך קבוע, היסט אפס בלתי צפוי או הבדל גדול בין מדידות חוזרות. תסמינים אלו אינם אומרים באופן אוטומטי שהמונה פגום. הבדיקות הראשונות צריכות לכלול נתוני צינור, מרווח מתמר, צימוד, יישור ונוכחות של כיסי אוויר או משקעים פנימיים.

כיצד פועלת מדידת זרימה אולטרסאונד של דופלר

מד דופלר משדר אות קולי לתוך הנוזל. מוצקים מרחפים, בועות גז או אי רציפות אקוסטיות אחרות משקפים חלק מאותו זה בחזרה לחיישן.

מכיוון שהמשקפים נעים, לאות המוחזר יש תדר משתנה. המונה משתמש בשינוי התדר הזה כדי להעריך את מהירות המשקף, ועם מימדי הצינור המוגדרים, לחשב את הזרימה.

ההנחה המרכזית היא שהמשקפים הנעים נעים במהירות המייצגת בצורה נאותה את הנוזל בתפזורת. לרקע נוסף, ראה הסבר זה שלמהו מד זרימה קולי דופלר.

איפה דופלר בדרך כלל מתפקד טוב

טכנולוגיית דופלר נחשבת בדרך כלל לשפכים, בוצה פעילה, מלאי עיסת, נוזלי חציבה, צינורות תרחיץ ונוזלי תהליך מאווררים.

הפקידעמוד מד זרימה של Pulsar DFM 6.1 דופלר, למשל, מתאר יישום צינור מלא- שבו האות האקוסטי משתקף מתנועת מוצקים מרחפים או בועות גז. זו דוגמה אחת למוצר, לא מפרט אוניברסלי עבור כל מד דופלר.

מדוע "נוזל מלוכלך" אינו אומר באופן אוטומטי דופלר

קריאת דופלר עדיין עלולה להיות לא אמינה אם הנוזל מכיל מעט מדי מחזירי אור, אם מוצקים שוקעים לאורך החלק התחתון של הצינור, או אם בועות מתאספות ליד החלק העליון. מוצקים כבדים יכולים גם להחליש את האות לפני שהד שימושי חוזר.

הבעיה היא לא רק אם קיימים חלקיקים. החלקיקים או הבועות חייבים להיות ניתנים לזיהוי, נעים ומופצים באופן המייצג את מהירות הנוזל בפועל. הדרישות המינימליות לגודל החלקיקים והריכוז הן ספציפיות למוצר-וצריך לאשר אותן בתיעוד הטכני של המד הנבחר.

כיצד לבחור בין זמן תחבורה- לדופלר

1. תאר את מצב הנוזל בפועל

התחל עם התהליך בפעולה ולא בשם נוזלי גנרי. קבע אם הנוזל נקי, מעונן, מאוורר או עמוס בכבדות במוצקים. שאל האם חלקיקים נמצאים ברציפות, האם הם שוקעים במהירות נמוכה והאם הנוזל משתנה במהלך הייצור, הניקוי או הפעלת המשאבה-.

נוזל נקי ויציב מבחינה אקוסטית מעדיף בדרך כלל-זמן מעבר. נוזל עם אוכלוסייה עקבית של מחזירי אור נעים עשוי לתמוך במדידת דופלר. אם הנוזל עובר לסירוגין בין תנאים נקיים למלוכלכים, הערך הן את המצב הרגיל והן את המצב- הגרוע ביותר לפני בחירת אחת מהשיטות.

2. אשר שהצינור נשאר מלא

מדידות דופלר רגילות של-מעבר-צינור סגור מניחות בדרך כלל שחתך-הצינור מלא בנוזל.

כיס אוויר יכול להפריע לנתיב אקוסטי של-זמן מעבר או למנוע מחיישן דופלר לדגום חלק מייצג מהזרימה. אם הצינור מלא בחלקו, שקול מערכת -מהירות, מפלס- פלוס- מהירות או מערכת ערוצים פתוחה- במקום לאלץ מד צינור מלא- סטנדרטי לתוך היישום.

3. הגדר את הדיוק הנדרש בצורה נכונה

אין להשוות שני מטרים תוך שימוש באחוזים בלבד. בדוק אם המפרט מתבטא כך:

• אחוז הקריאה
• אחוז בקנה מידה מלא
• שגיאת מהירות קבועה
• הֲדִירוּת
• ליניאריות
• מהירות מינימלית למדידה
• ביצועים מכוילים או לא מכוילים

מדריך האתר לדיוק מד זרימה קוליניתן להשתמש כדי לבדוק מפרטים זמינים ברמת המוצר-, אבל הביצועים הסופיים חייבים לקחת בחשבון גם את נתוני הצינור ואיכות ההתקנה.

דוגמה לדיוק להמחשה

נניח שלמד יש טווח בקנה מידה מלא- של 1,000 יחידות לשעה והזרימה בפועל היא 100 יחידות לשעה.

• מפרט היפותטי של ±1% מהקריאה יהיה שווה ל-±1 יחידה לשעה באותה נקודת פעולה.
• מפרט היפותטי של ±1% מהקנה המידה המלא יהיה שווה ל-±10 יחידות לשעה.

דוגמה זו אינה מייצגת מוצר מסוים. זה מראה מדוע ביצועי זרימה נמוכים-יכולים להיראות שונים מאוד גם כאשר שני גליונות הנתונים מכילים את המספר "1%".

היכן שיש חשיבות לביצועים הניתנים למעקב, עיין בתיעוד הכיול של הספק ובטווח הפעולה המיועד. של NISTמידע על תקני זרימת נוזליםגם ממחיש מדוע אי-ודאות כיול ועקיבות חייבים להיחשב בנפרד מתביעת דיוק פשוטה. של האתרכיול מד זרימההדף מספק מידע על מוצר וכיול קשור.

4. בדוק את חומר ומצב הצינור

עבור מהדק-במדידה, הכן את הקוטר החיצוני של הצינור, עובי הדופן, חומר הצינור, חומר הציפוי ועובי המשטח הנכונים.

בדוק גם את אזור ההרכבה עבור:

• קורוזיה חיצונית
• הצטברות צבע או ציפוי
• אבנית פנימית או משקעים
• בטנה רופפת או פגועה
• בידוד המונע מגע ישיר של החיישן
• אין מספיק מקום להפרדה נכונה של מתמר

נתוני צינור שגויים יכולים לייצר מרווח מתמר שגוי ולכן חישוב שגוי של נתיב אקוסטי. צינורות בטון, מרוכבים, מרופדים מאוד או שהתקלקלו ​​עשויים לדרוש בדיקת יישום במקום בחירה מתוך תרשים סטנדרטי.

5. אשר את טווח הזרימה המלא

רשום זרימה מינימלית, רגילה ומקסימלית, כמו גם מהירות מינימלית ומקסימלית. ציין גם אם הזרימה היא רציפה, לסירוגין, דו-כיוונית או קרובות לאפס.

מד שמתפקד היטב בנקודת ההפעלה הרגילה עלול להפוך לרעש בסמוך לקצה התחתון של הטווח. לכן יש להשוות את הטווח הצפוי לשילוב המדויק של המשדר והמתמר, לא רק עם גודל הצינור הנומינלי.

6. סקור את מיקום ההתקנה

נוזל מתאים לא יכול לפצות על נקודת התקנה גרועה. בדוק אם יש מרפקים במעלה הזרם, שסתומי בקרה, משאבות, מפחיתים, חיבורי ענפים ושסתומים פתוחים חלקית.

דרישת הריצה- הנכונה תלויה במונה ובסוג ההפרעה בזרימה. פעל לפי הוראות היצרן במקום להחיל כלל אוניברסלי אחד. סקירת האתר שלקטעי צינור ישרים- במעלה הזרם ומורד הזרםמספק הקשר נוסף.

עבור חיישנים חיצוניים, נקה את משטח ההרכבה ופעל לפי הליך המרווח, היישור והצימוד שצוינו. נקודות מעשיות נוספות זמינות במדריך למהדק-בהתקנה של חיישן.

7. שקול את השתנות התהליך

חלק מהתהליכים נעים בין טווחי הפעולה הרגילים של שתי הטכנולוגיות. דוגמאות כוללות מי קירור עם בועות המושרות במשאבה-לסירוגין, מי שפכים עם ריכוז מוצקים משתנה וקווי ייצור המתחלפים בין נוזל תהליך ומי שטיפה נקיים.

במצבים אלה, אל תבחר רק מתוך טבלה נקייה-לעומת-טבלה מלוכלכת. קבע איזה מצב הפעלה חשוב ביותר, באיזו תדירות המצב משתנה והאם אובדן מדידה זמני מקובל.

טבלת החלטות לגבי יישומים גבוליים

תרחישי בחירה מעשיים

הפצת מים מטופלים{{0}

הנוזל נקי, הצינור מלא ונדרשת מדידה יציבה על פני טווח פעולה מוגדר. זמן-מעבר הוא נקודת ההתחלה ההגיונית. הבחירה הסופית צריכה לאשר את בניית הצינור, המהירות המינימלית, הדיוק הנדרש ומיקום ההתקנה.

מופעל-צינור בוצה

הנוזל מכיל באופן עקבי מוצקים ביולוגיים מרחפים ועלול להכיל בועות גז. דופלר עשוי להיות מתאים אם מחזירי אור אלו נשארים ניתנים לזיהוי ומייצגים. אם מוצקים שוקעים במהלך תקופות זרימה נמוכות-, יש צורך בסקירת שדה לפני הנחה שמהירות הדופלר תייצג את הזרם כולו.

קירור מים עם אוורור לסירוגין

זמן מעבר- עשוי לעבוד היטב במהלך פעולה רגילה ולאבד אות כאשר משאבה מכניסה אוויר. דופלר עשוי לקבל השתקפויות שימושיות במהלך אוורור אך להיכשל כאשר המים נעשים נקיים. זהו מצב שבו בדיקת יישומים שימושית יותר מאשר תווית טכנולוגיה פשוטה.

אימות מערכת זמני

כאשר המטרה היא להשוות מונה מותקן, לבדוק משאבה או לסקור מספר צינורות, אמד זרימה קולי ניידיכול לספק גמישות רבה יותר מאשר יחידה המותקנת באופן קבוע. הנוזל והצינור עדיין חייבים לעמוד בדרישות שיטת המדידה שנבחרה.

שפכים מוליכים או תמיסה

אם הנוזל מוליך וההתקנה המוטבעת מקובלת, השווהמדי זרימה קוליים ואלקטרומגנטייםבמקום להגביל את ההחלטה לשתי שיטות קוליות.

הנחיית Emerson הרשמית מתארת ​​את המונים המגנטיים כמתאימים לנוזלים מוליכים ותלושים. מגוון האתר שלמדי זרימה אלקטרומגנטייםלפיכך ניתן לשקול כאשר מוליכות, חומר התחבושת, תאימות האלקטרודות ודרישות ההתקנה מתאימות.

טעויות בחירה נפוצות

• התייחסות לדופלר כאל טכנולוגיה שאינה-אולטרא-קולית:דופלר וזמן-מעבר הן שתי שיטות קוליות.
• בחירה רק לפי שם נוזלי:"מים", "שפכים" ו"תל" אינם מתארים חלוקת מחזירי אור, אוורור או התנהגות שקיעה.
• העתקת דרישות חלקיקים ממוצר אחר:גודל וריכוז חלקיקים מינימליים הם-ספציפיים לדגם.
• השוואה בין הגדרות דיוק שונות:אחוז הקריאה ואחוז קנה המידה המלא אינם ניתנים להחלפה.
• התעלמות ממצב הצינור:מידות שגויות, קורוזיה, אבנית או בעיות בטנה עלולות לבטל את התוקף של מהדק-בתוצאה.
• בהנחה שכל הנוזלים המלוכלכים מתאימים לדופלר:הנחתה מוגזמת, שיקוע ומשקפים לא מייצגים עדיין עלולים לגרום לשגיאות.
• התעלמות מזרימה מינימלית:ביצועי מהירות-נמוכים עשויים לקבוע אם המונה שימושי במהלך פעולה רגילה.

כיצד לאמת את ההתקנה בשטח

לאחר ההתקנה, אל תקבל תצוגה יציבה כהוכחה היחידה למדידה נכונה. השתמש בבדיקות הבאות היכן שהן מעשיות:

• אשר את נתוני הקוטר החיצוני שהוזנו, עובי הדופן, החומר והבטנה.
• בדוק מחדש את מרווח המתמר המחושב ואת היישור הפיזי.
• סקור את חוזק האות, איכות האות והודעות אבחון.
• בדוק את קריאת-זרימה אפס כאשר מצב מאומת של-זרימה זמין.
• חזור על המדידה בעומסי הפעלה שונים.
• השווה את התוצאה עם התייחסות מכוילת, בדיקת נפח-מיכל, עקומת משאבה או מחוון תהליך אחר שניתן להגן עליו.
• בדוק אם הקריאות משתנות כאשר בועות, טעינת מוצקים או פעולת המשאבה משתנה.
• רשום את הגדרות ההתקנה כדי שניתן יהיה לשחזר את המדידה מאוחר יותר.

אם האות נשאר לא יציב, עיין במדריך של האתר לבעיות נפוצות של מד זרימה קולילפני שינוי תצורת המונה שוב ושוב.

מידע שצריך להכין לפני בקשת הצעת מחיר

• שם נוזל והרכב
• תנאים צפויים של בועות-מוצק וגז-
• האם מצב הנוזל משתנה עם הזמן
• קוטר חיצוני ועובי דופן הצינור
• חומרי צינור ולינר
• מצב צינור פנימי
• מינימום, רגיל ומקסימום זרימה
• מהירות מינימלית ומקסימלית
• טמפרטורת ולחץ תהליך
• האם הצינור תמיד נשאר מלא
• צינור ישר זמין במעלה ומורד הזרם
• נדרש דיוק וחזרה
• שימוש נייד, זמני או קבוע
• העדפת הדק-על, ​​הכנסה או התקנה מוטבעת
• נדרש פלט אנלוגי, פלט דופק או פרוטוקול תקשורת
• ספק כוח
• דרישות סביבה ומסוכנות-

תיאור יישום מלא שימושי יותר מלבקש "מד דופלר לשפכים" או "מד קולי למים נקיים".

המלצת בחירה סופית

בחר זמן מעבר-כאשר הנוזל נקי, הצינור מלא והנתיב האקוסטי יציב.

בחר דופלר כאשר הנוזל מכיל באופן עקבי מספיק חלקיקים נעים או בועות ניתנות לזיהוי כדי לייצר אות משתקף מייצג.

לתנאים גבוליים, סקור את התהליך המלא במקום לכפות על החלטה נקייה-מול-מלוכלכת. בניית צינור, מהירות מינימלית, שונות בתהליך, מיקום ההתקנה והדיוק הנדרש יכולים להיות חשובים לא פחות מהנוזל עצמו.

הכן את נתוני היישום המפורטים לעיל ושלח את תנאי ההפעלה שלך לקבלת המלצה על מד זרימה. יש לאשר את ההתאמה הסופית מול דרישות המשדר, תצורת המתמר והתקנה שנבחרו.