ултразвукови разходомери

Принципът на работа на ултразвукови разходомери на базата на измерването зависи от скоростта на потока на конкретен акустичен ефект генерирани чрез преминаване ултразвукови вълни чрез контролирано потока на течност или газ.

Напоследък се използва два вида ултразвукови разходомери. дебитомери, базирани на изместването на вибрация на движещ се средни и Доплер. Най-разпространеният първата група от устройства. В такива разходомери, ултразвукови вибрации, породени от пиезоелектрически елементи, се изпращат на течност и се вливат срещу него. Времевата разлика на ултразвукови импулси разстоянието между предавателя и приемника на нагоре и надолу е пропорционална на скоростта на потока, т.е. ултразвукова скорост спрямо стената на тръбата зависи от скоростта на потока.

Основната трудност при използване на ултразвуков метод се дължи на факта, че скоростта на ултразвук в средата зависи от физико-химичните свойства на на последния: температура, налягане, и то е много по-голяма скорост на средата, така че реалната скорост на ултразвук в променящата се обстановка се различава малко от процент в неподвижна среда. Разликата от времето на разпространение е 10 -6. 10 -7 е дори и при скорост на потока 10 до 15 м / сек, измерени с необходимата точност от 10 -8. 10 -9 S. Тези обстоятелства налагат използването на сложна електронна схема в комбинация с технология микропроцесор, осигурява компенсиране на влиянието на по-горе фактори.

Ултразвукови разходомери в последните няколко години са все по-широко разпространени поради следните положителни характеристики:

• значително динамичен обхват, 25-30;

• измерване компонент висока точност ± (1; 2)%;

• възможности за измерване на потока непроводящ носители (масло) замърсени среди, суспензии;

• широка гама от тръбопроводи диаметър 10 mm или по-горе, без ограничения;

• липса на загуба на налягане;

• широка гама от температури (-220 до 600 ° С) и налягане.

Недостатъците на този измерване на потока, включват:

• необходимост от значителни дължини на линейните части преди и след преобразувателя;

• влияние върху показанията на въздушни мехурчета в потока;

• необходимостта от контрол седимент в процес на подготовка на работното си място;

• сложност и високата цена на устройствата, които при равни други условия е 3-4 пъти по-висока от тахометъра на разходите и електромагнитни разходомери;

• ограничения за скоростта на минимален поток.

Всички ултразвукови m са микропроцесор, изходен ток и те имат импулсни изходни сигнали, цифров дисплей, RS-232, RS-485, аларма верига, стойност totalized процент се архивират заедно с необичайни ситуации. Много устройства могат да измерват потока на обратен поток.

Фиг. 1. Схема на ултразвукови Датчици разходомери:

и - един канал; б - с отражатели; в - двуканален

Дебитомери по дизайн разделени в една и две канал. В схемата за един канал (Фиг. 1, а) всеки пиезоелектричен елемент работи последователно в режим на предавател и приемник, който осигурява система от ключове. За да се увеличи чувствителността хода на лъча в средата може да бъде увеличена чрез използване на рефлектори (Фиг. 1Ь). Чувствителността на ултразвуковите датчици също се увеличава с намаляване на ъгъл между скоростта на потока и ултразвук. В двойна верига канал. (Фигура 1С) всеки пиезоелектричен елемент работи само в един режим - емитер или приемника. Двуканален схема едноканален по-лесно (без сложни комутационни вериги), но тяхната точност е възможно по-малко поради асиметрията на двете акустични канали.

Показания ултразвуков поток зависи от скоростта на потока осреднени заедно лъча, а не от диаметъра на тръбата, която е характерна черта на разходомери с поток радиация. В същото време, за да се определи обемния дебит, необходим за измерване на средния диаметър на тръбата. За тръби с кръгло напречно сечение, дори за ротационно-симетрични поток скорост среден поток по сноп не е равен на средния диаметър на тръбата, и съотношението между тях зависи от диаграмата на скоростта на потока. Този факт е неизгоден ултразвукови разходомери, които определят най-важният компонент на систематична грешка.

В ултразвукови разходомери SITRANS F Siemens компанията, благодарение на рефлекторите, хода на лъча е разделен на пет сегмента, три от които са насочени по хордите която сканира профила на потока и измерване на средната скорост на потока в широк диапазон на измерване на скоростта му. С максимална скорост от 10 m поток / и се постига чрез грешката при измерване на потока на ± 0.5% върху динамичен диапазон от 25 ± 1% и в интервала от 100. В зависимост от вида на местната устойчивост на дължината на линейния участък на тръбопровода е (10 40) D преобразувател и до 5D след него.

По метода на определяне на времето за пътуване на пулса между предавателя и приемника на ултразвукови разходомери са разделени на транзитно време, честота и фаза.

В транзитно време разходомери периодично се извършват измерване на кратко времетраене на импулса от 0,1. 0.2 микросекунди, които след това определя обемен G0 дебит. Микропроцесорна разходомери UFM 005 (ЗАО "Tsentropribor" PO "Promprylad") са предназначени за измерване на потока вода и монтиран в тръбопровода 15. диаметър 1600 mm. Те съдържат за диаметър до 200 mm преобразувател NRM, над 200 мм - пиезо преобразуватели за рязане в тръбопровода и калкулатор ултразвукова ударна вълна. Transducer OLA е тръба с два пиезоелектрическите преобразуватели вградени и заварени в краищата на фланците. В метода за наливане на проверка поток на разходите за прехода към горната граница 25 има динамична грешка диапазон ± 1,5%, и на прехода до минимум - ± 4%, и Gmax / Gmin е 70-75. Разходомерът има цифров дисплей в допълнение към ток 0. 5 mA, RS-232 и RS-485, файлът се съхранява час и средно дневно количество на дълбочина от 5000 часа в ROM.

Честотата разходомери всеки следващ импулс се изпраща от предавателя само след предишното пулса получаване пиезоелектричен елемент.

Разликата на честотата на повторение на импулса определя чрез диференциална схема, свързана със скоростта и обема на потока.

Показания честотни разходомери не зависят от скоростта на ултразвук размножаване в стационарна среда, и следователно върху физико-химичните свойства и параметри на околната среда на. Това е предимство на честотни метра.

измерената фаза разлика разходомери фаза честотни ултразвукови трептения посадъчен надолу и нагоре. Недостатъкът на тези поток - зависими индикации за промяна на скоростта на звука.

Ултразвуковите разходомера Доплер използва ултразвукова вибрация отразява от частици, движещи се поток. м Доплеровата измерват местната скорост на звука. Тръбите на малки и средни диаметри, тези разходомери могат да измерят средната скорост или диаметъра на областта на тръбата. големи тръби с диаметър в присъствието на прави участъци с достатъчна дължина отражател трябва да са разположени на разстояние 0,12 D от стената на тръбата, при което скоростта съответства на средната скорост на потока. В противен случай се изисква индивидуално калибриране на уреда.

Фиг. 2. Схема Доплер преобразувател

корелационни сензори DRC Доплер поток ефект се използва за определяне на времето за пътуване на произволни (турбулентни) колебания между двете изместен по двойки на дължина на тръбата на ултразвуковите датчици. Микропроцесорът извършва статистическа обработка на сигнали, получени от приемниците на ултразвукови трептения всяка от секциите. Скоростта на потока се определя от времето, съответстваща на максимума на корелационната функция, свързана сигналите, получени от двете приемници. Фиг. 3 е блокова схема на корелация DRC разходомер F на. "Metran".

Фиг. 3. Блоковата схема на съответствието на Доплер разходомер

ултразвукови сигнали, получени от GUCH1 генератори GUCH2 на акустични датчици AP1- AP4 сигнали, които причиняват, благодарение на ефекта на Доплер, вторичните колебания, които се наслагват върху основните. Фаза детектори PD1, Pd2 и корелация дискриминатор CD, микропроцесорно управление, осигуряват импулсна пропорционален сигнал скорост на потока. Тези сигнали може да се сумират и показани на цифров дисплей, снабден с терминал предавателя DRC-30P или енергия. Такива дебитомери могат да бъдат инсталирани в диаметъра на тръбите от 50 до 4000 мм средна скорост от 0,1 до 10 м / сек, границата на относителна грешка от ± 1,5; 2%.