Вихревой расходомер: 6 руководств по устранению неполадок
Вихревые расходомеры разрабатываются и производятся на основе принципа вихревой дорожки фон Кармана и в основном используются для измерения расхода сред в промышленных трубопроводах. Их…
Портативные ультразвуковые расходомеры для труб большого диаметра
Измерение расхода на месте в трубопроводах большого диаметра часто ограничено такими требованиями, как отключение водоснабжения или необходимость разрезания трубы, что затрудняет обеспечение гибкости эксплуатации. Для трубопроводов диаметром DN1600 и более используются портативные ультразвуковые расходомеры, применяющие неинвазивный метод измерения с помощью зажима; это позволяет измерять расход непосредственно с внешней стенки трубы, не повреждая трубопровод.
Далее, сосредоточившись на проблемах измерения расхода в трубах большого диаметра, мы представим особенности, принципы работы и технические характеристики портативного ультразвукового расходомера. Мы также продемонстрируем практические методы использования устройства для обнаружения утечек в трубопроводах питьевой воды.
Проблемы измерения расхода в трубопроводах большого диаметра
Характеристики портативных ультразвуковых расходомеров
Ручные ультразвуковые расходомеры позволяют бесконтактно измерять расход жидкости в трубах диаметром от 20 до 6000 мм (0.5–236 дюймов). Благодаря бесконтактной конструкции устройство легкое и удобное для переноски. Основные характеристики перечислены ниже:
- Портативный и неинвазивный. Магнитные ультразвуковые датчики крепятся непосредственно к внешней поверхности труб для измерения расхода, без необходимости резки труб.
- Перезаряжаемый источник питания. Оснащен никель-металлгидридным аккумулятором большой емкости, обеспечивающим до 24 часов непрерывной работы.
- Широкий диапазон измерений. Пользователи могут заменять различные модели датчиков для измерения диаметров труб от DN15 до DN6000.
- Высокая надежность и точность. Точность измерений составляет лучше ±1%, линейность – 0.5%, а воспроизводимость – 0.2%.
- Встроенный регистратор данных. Он оснащен памятью объемом 24 Кбайт, позволяющей сохранять до 2000 наборов записей измерений.
Технические характеристики портативных ультразвуковых расходомеров
| Параметр | Производительность и технические характеристики | |
| Хозяин | Принцип | Ультразвуковой принцип разницы во времени, 4-байтовая арифметика с плавающей точкой IEEE754; |
| Точность подачи | Скорость потока: лучше ±1%; | |
| Дисплей | ЖК-дисплей с подсветкой и 4 х 16 точками, поддерживающий английский и итальянский языки; | |
| Выход сигнала | 1 выход импульса ОКТ (ширина импульса 6-1000 мс, по умолчанию 200 мс); | |
| Интерфейс передачи данных | Изолированный последовательный порт RS232, позволяющий модернизировать расходомер через ПК. | |
| Состояние трубопровода | Материал трубы | Подходит для труб всех видов плотности, включая сталь, нержавеющую сталь, чугун, медь, ПВХ, алюминий и стеклопластик. Допускается использование футеровки. |
| Внутренний диаметр трубы | 15-6000 мм; | |
| Прямой участок трубы | Расстояние установки датчика в идеале должно соответствовать следующим требованиям: 10D вверх по потоку, 5D вниз по потоку и 30D от выхода насоса (D — диаметр трубы). | |
| Среда измерения | Тип жидкости | Подходит для однородных жидкостей, способных проводить ультразвуковые волны, таких как вода, морская вода, промышленные сточные воды, кислоты и щелочи, спирт, пиво и различные масла. |
| Температура | Температура: -30-160°С; | |
| мутность | 10 000 ppm с минимальным содержанием пузырьков; | |
| Скорость потока | 0-±10 м/с; | |
| Условия эксплуатации | Температура | Хост: -20-60°C; Датчик потока: -30-160°C; |
| Влажность | Хост: 85% отн. влажности; класс защиты датчика IP67. | |
| Электропитание | Три встроенных Ni-MH-аккумулятора напряжением 1.2 В и ёмкостью 2000 мА·ч обеспечивают более 12 часов непрерывной работы при полной зарядке. Адаптер питания переменного тока напряжением 90–260 В обеспечивает непрерывные измерения. | |
| потребляемая мощность | 1.5 Вт | |
| Материал корпуса | Огнестойкий АБС-пластик | |
| Вес хоста | 390 г | |
Принцип работы портативных ультразвуковых расходомеров
Портативные ультразвуковые расходомеры работают на основе двух принципов: метода разности времен и эффекта Доплера.
Транзитно-временной метод
На противоположных сторонах трубы установлены два ультразвуковых преобразователя, которые попеременно выступают в роли передатчиков и приемников, посылая и принимая ультразвуковые сигналы.
Если жидкость внутри трубы остается неподвижной, ультразвуковые волны проходят одинаковое количество времени как вниз по течению, так и против него. Когда жидкость течет, волна, распространяющаяся по течению, проходит меньшее время, а волна, распространяющаяся против течения, – большее. Это создает разницу во времени Δt между двумя путями распространения.
Прибор измеряет эту разницу во времени. В сочетании с известной скоростью звука C в неподвижной жидкости и расстоянием между преобразователями L он вычисляет скорость потока V. Умножив скорость на площадь поперечного сечения трубы, получаем объемный расход Q.
Основные формулы (одно-/двухпутевой режим)
Время прохождения потока: T1 = L / (c + v cosθ)
Время восходящего потока: T2 = L / (c − v cosθ)
Разница во времени: ΔT = T1 − T2 ≈ 2Lv cosθ / c² (когда v ≪ c)
Скорость потока: v = (L / (2 cosθ)) × (ΔT / (T1T2))
v = (D / (2 sinθ cosθ)) × (ΔT / (T1T2)) = (D / (sin2θ)) × (ΔT / (T1T2))
Объемный расход: Q = v × A = v × π(D/2)²
L: Длина акустического пути (одиночный путь).
D: Внутренний диаметр.
θ: Угол между акустическим лучом и осью трубы.
c: Скорость звука.
v: Средняя скорость потока.
ΔT = T_up − T_down
Метод эффекта Доплера
Когда ультразвуковые волны сталкиваются с взвешенными частицами или пузырьками, движущимися вместе с жидкостью, частота отраженной волны изменяется. Это изменение частоты известно как эффект Доплера.
Доплеровский сдвиг частоты. Из-за движения рассеивателей частота отраженной волны смещается на Δf; величина этого сдвига прямо пропорциональна скорости потока v.
Формула: Δf = f₂ − f₀ ≈ 2 f₀ v cosθ / c
Скорость потока v = (Δf · c) / (2 f₀ cosθ)
Расход Q = A · v = (π D²/4) · v
Где:
f₀: Частота передачи (Гц)
f₂: Принимаемая частота (Гц)
Δf: Сдвиг частоты (Гц)
v: Скорость потока жидкости (м/с)
c: Скорость звука в жидкости (м/с)
θ: Угол между звуковым лучом и вектором скорости потока (°/рад)
D: Диаметр трубы (м)
А: Площадь поперечного сечения потока (м²)
В: Мгновенный расход (м³/с)
Применение портативных ультразвуковых расходомеров
Обнаружение утечек в трубопроводной сети
В городских системах водоснабжения и старых городских районах водопроводные трубы подвержены старению и протечкам. Портативные ультразвуковые расходомеры помогают органам водоснабжения контролировать потребление воды в городах.
Промышленные системы циркуляции воды
Используется для плановых проверок расхода охлаждающей воды, охлажденной воды и циркуляционной воды на заводах.
Очистки сточных вод
Портативные ультразвуковые расходомеры доплеровского типа позволяют измерять содержание взвешенных твердых частиц и примесей в сточных водах.
Нефтехимическая промышленность
Подходит для трубопроводов, по которым транспортируются технологические жидкости, растворители и нефтепродукты, при условии, что среда не вызывает коррозии и не содержит чрезмерного количества пузырьков воздуха.
Как портативные ультразвуковые расходомеры используются для обнаружения утечек в трубопроводах питьевой воды?
Ручные ультразвуковые расходомеры могут быстро точно определить места утечек в трубопроводах питьевой воды с помощью бесконтактных, портативных и многоточечных измерений.
Предварительная подготовка
Очистите внешнюю поверхность трубы, удалив краску, ржавчину и мусор.
Для устранения воздушных зазоров используйте специальную ультразвуковую контактную среду.
Проверьте материал трубы, наружный диаметр, толщину стенки, тип внутренней облицовки и тип рабочей жидкости (питьевая вода).
Выбор режима измерения
Поскольку питьевая вода обычно прозрачная, предпочтительным является метод измерения времени прохождения сигнала. Если диаметр трубы большой или сигнал слабый, выберите соответствующую ручную (или накладную) конфигурацию.
Монтаж и замеры
Расположите датчик вертикально вдоль стенки трубы, как можно ближе к ее центральной линии.
Введите параметры трубы. Выберите соответствующий режим для измерения скорости и расхода потока.
Выполните повторные измерения в нескольких точках.
Анализ данных и локализация утечек
Определите место утечки.
Сравните расчетные значения расхода с измеренными значениями расхода или проанализируйте разницу в расходе между различными точками.
Определите место утечки.
Включите дополнительную информацию, такую как минимальный ночной расход воды и колебания давления.
Испанской подрядной компании, специализирующейся на обнаружении утечек в сетях питьевого водоснабжения, потребовалось решение для измерения расхода в трубопроводах диаметром DN250–DN1600 без прерывания водоснабжения или вскрытия труб. Мы рекомендовали портативный расходомер TUF-2000H с датчиками, устанавливаемыми на зажимы, подходящий для измерения расхода однородных жидкостей в диапазоне температур от -30°C до 90°C. Поскольку диапазон диаметров труб охватывал две категории размеров датчиков, решение включало два комплекта датчиков: средний и большой. Устройство работает от встроенного аккумулятора и не обеспечивает вывод сигнала в реальном времени; вместо этого измерения основаны на сравнении показаний, полученных в нескольких точках на объекте.
FAQ
Для измерения расхода в трубопроводах большого диаметра (DN1600 и выше) идеальным выбором является портативный ультразвуковой расходомер. Он обладает такими преимуществами, как неразрушающая установка с помощью зажимов, отсутствие необходимости перекрывать подачу воды или разрезать трубу, а также отличная мобильность. Кроме того, устройство поддерживает различные варианты установки.
Компания Sino-Inst специализируется на предоставлении клиентам индивидуальных решений для измерения расхода в трубопроводах большого диаметра. Наши портативные ультразвуковые расходомеры широко используются для измерения расхода в различных жидкостных трубопроводах. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если у вас возникнут какие-либо потребности в измерении расхода!
Другие решения для измерения расхода
Измерение расхода расплавленной соли: 565°C — Как выбрать расходомер
Расплавленная соль — это не обычная жидкость; условия её эксплуатации чрезвычайно требовательны. Измерение расхода расплавленной соли из резервуара требует одновременного контроля уровня жидкости…
Измерение массового расхода перегретого пара с помощью вихревых расходомеров
Пар является наиболее широко используемым теплоносителем в различных отраслях, включая промышленное производство, отопление и охлаждение. Существует значительный спрос на измерение расхода пара, что играет решающую роль…
Топ-4 расходомеров для соляной кислоты/HCl
Соляная кислота — это важнейшее основное химическое сырье, широко используемое в различных отраслях, включая химическую промышленность, металлургию, водоочистку, пищевую промышленность, фармацевтику и электронику. Выбор соответствующего расхода…
Как состав газа влияет на точность термомассового расходомера?
Термогазовые расходомеры являются предпочтительными приборами для измерения расхода сухих, стабильных газов — как чистых газов (таких как кислород, сжатый воздух, азот, хлор и т. д.), так и газовых смесей…
7 типов расходомеров для биогаза – 9 шагов для выбора подходящего
Биогаз — это вид чистой энергии, состоящий в основном из метана (CH4) и углекислого газа (CO2). В областях возобновляемой энергетики, охраны окружающей среды и управления энергопотреблением измерение потока биогаза…
Чжан Вэй обладает 20-летним опытом работы инженером по автоматизированному контрольно-измерительному оборудованию, специализируясь на исследованиях, проектировании, установке, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании автоматизированных приборов.
Обладает опытом работы с различными протоколами связи приборов (такими как Modbus, Profibus и др.), имеет солидный опыт проектирования аппаратных схем и программирования программного обеспечения (владеет языком C и программированием ПЛК). Имеет обширный опыт работы над проектами; проекты, в которых он руководил и в которых принимал участие, достигли выдающихся результатов, повысив точность продукции, снизив затраты и увеличив эффективность производства.
Обладает превосходными коммуникативными и координационными навыками, а также сильным командным духом, что позволяет ему оперативно реагировать на потребности клиентов и предоставлять высококачественные решения в области автоматизации и контрольно-измерительной аппаратуры.