Розробка неінвазивних витратомірів води
Неінвазивний витратомір води використовує ультразвукову технологію вимірювання витрати; перетворювачі витратомірів часто мають затискні типи, які не втручаються у водопроводи, ми часто бачимо портативний ультразвуковий витратомір, портативний ультразвуковий витратомір або настінний витратомір води з неінвазивним датчиком потоку для вимірювання витрати води.
Технологія ультразвукового витратоміра з’явилася на ринку з 1970 року. На початку вона в основному базувалася на доплерівському витратомірі. Однак на ранній стадії технологія неінвазивних витратомірів води застосовувалася в багатьох невідповідних програмах, що призводило до поганих результатів вимірювань. Через роки було запропоновано кілька більш успішних застосувань, і користувачі поступово визнали ультразвукове вимірювання витрати води за допомогою неінвазивної технології. У той же час здатність електронного блоку обробки ультразвукових витратомірів була вдосконалена за останні кілька десятиліть з підвищенням технічного рівня електронної промисловості. Завдяки безперервному розвитку ці вдосконалення не тільки розширюють сферу застосування доплерівських витратомірів, але й роблять ультразвуковий витратомір із часовим проходженням застосованим для різноманітних застосувань і можуть отримати більш високу точність, завдяки чому технологія неінвазивного ультразвукового витратоміра стає більш широкою.
З 1990 року багато нафтогазових компаній і станцій калібрування потоку накопичили велику кількість практичних даних, таким чином завершивши перший дослідницький звіт про вимірювання природного газу ультразвуковими витратомірами в 1996 році, який є важливою частиною звіту 1998 AGA 9. . З того часу ультразвукові витратоміри отримали широкий розвиток у сфері обліку природного газу. У 2005 році, також на основі великої кількості практичних даних, був офіційно оприлюднений стандарт API 5.8 для вимірювання рідких вуглеводнів рідинним ультразвуковим витратоміром, який ефективно сприяв застосуванню рідинного ультразвукового витратоміра в нафті та її продуктах.
В даний час кількість ультразвукових витратомірів використовується у всьому світі зі швидкістю понад 10% на рік. Китай є країною, що розвивається найшвидше, а нафтогазова промисловість є найбільшою галуззю застосування.
Принцип неінвазивного витратоміра води
Сьогодні на ринку є дві поширені ультразвукові технології витратомірів: витратомір часу проходження та доплерівський витратомір. Незважаючи на те, що неінтрузивні витратоміри з методом вимірювання часу проходження були винайдені пізніше, вони широко використовуються та можуть досягати вищої точності вимірювання води. Хоча застосування доплерівської технології має багато обмежень, вона також має унікальне застосування для вимірювання стічних або брудних вод.
Витратомір часу проходження з неінвазивним датчиком витрати води
Метод витратоміра часу проходження відноситься до техніки визначення швидкості води в трубопроводі шляхом вимірювання часу між двома перетворювачами, коли ультразвуковий імпульс тече вперед і назад. Кожен перетворювач діє як передавач, а потім як приймач. Витратоміри часу транзиту в основному призначені для чистої води, водопровідної води, ґрунтових вод, води для пожежогасіння тощо, не підходять для брудної води, стічних вод чи стоків.
За умови, що вода заповнює трубу та є нерухомою, час ультразвукового імпульсу до та від перетворювача теоретично однаковий. Оскільки в статичній рідині швидкість ультразвуку, що поширюється в різних напрямках, постійна. Якщо вода тече через трубу, ультразвукові імпульси рухаються швидше за течією, ніж проти течії, а різниця в часі між ними пропорційна швидкості води в трубі. Як моноканальні, так і багатоканальні ультразвукові витратоміри можна використовувати для вимірювання швидкості потоку води, але багатоканальні ультразвукові витратоміри вимірюють точніше, оскільки вони отримують інформацію про швидкість потоку з різних місць у профілі води, таким чином, ближче до фактичної ситуації з витратою. Швидкість потоку розраховується на основі часу подорожі на фіксовану відстань і не залежить від таких факторів, як температура води, тиск і склад рідини.
Ультразвукові витратоміри води мають дуже високу точність у дуже широкому діапазоні витрати без втрати тиску в трубопроводі. Через відсутність рухомих частин ультразвукові витратоміри мають дуже стабільну роботу, як неінтрузивні витратоміри. Загалом неінвазивні витратоміри мають наступні основні переваги перед іншими типами витратомірів: витратоміри без рухомих частин, безконтактні витратоміри. , відсутність втрати тиску; широкий коефіцієнт зміни тиску; двонаправлене вимірювання; не потребує періодичного обслуговування; прості сантехнічні роботи, необхідні для монтажу; стабільний і довгий термін служби.
Затискач на ультразвуковий витратомір води
Ультразвукові витратоміри допплерівського методу і методу пропускання часу мають затискну установку; його можна закріпити на витратомірах води. Неінвазивні витратоміри не проникають через стінку труби, а їхні зонди не контактують з водою. Цей неінтрузивний витратомір має переваги у вимірюванні корозійних рідин, але його точність низька і не може відповідати вимогам високої точності. Накладний витратомір повинен суворо відповідати наступним операціям: матеріал вимірюваної труби повинен бути придатним для пропускання звукових хвиль; монтажна поверхня повинна бути чистою і чистою; зонд повинен бути акустично з'єднаний із зовнішньою частиною труби (зазвичай використовується мастило або епоксидна смола); внутрішня стінка вимірюваної труби не повинна містити речовин, здатних поглинати звукові хвилі. Наприклад, виробники витратомірів пропонують різні способи встановлення затискачів на витратоміри для позиціонування зонда. Деякі виробники прикріплюють блок зонда до зовнішньої стінки трубопроводу за допомогою направляючої рейки, ремінця, ланцюгів або поверхневого кріплення для кріплення всього модуля до труби. Швидкість звуку, з якою поширюється звукова хвиля, визначається матеріалом, через який вона проходить, і результуючий кут заломлення змінюється в широких межах. Оскільки і труба, і вода можуть створювати кути заломлення, дуже важко точно розташувати зонд. Крім того, положення зонда, яке працює для однієї рідини, не працюватиме для інших рідин через зміни кута заломлення.
Після завершення точного позиціонування зонда його необхідно акустично з’єднати із зовнішньою стінкою труби за допомогою мастила або епоксидної смоли. Шорсткі поверхні з’єднання можуть спричинити від’єднання зонда від стінки труби, впливаючи на передачу та прийом імпульсів між зондами. Ультразвукові витратоміри, що застосовуються в системах зберігання, не мають необхідної точності та стабільності.
Технічні характеристики неінвазивного витратоміра води
- Неінвазивний витратомір води можна зробити настінним інвазивним витратоміром води або портативним витратоміром води або портативними витратомірами води;
- Прямий і зворотний потік води можна виміряти та записати в дані неінтрузивними витратомірами.
- Для неінвазивних передавачів витратомірів доступна низка протоколів зв’язку, таких як 4–20 мА, імпульсний, релейний, RS485, Modbus. Витратомір може передавати дані на ПК або хмару через протокол для реалізації Інтернету речей. Протокол зв'язку підходить для різних умов середовища.
- Передавач потоку має вбудований реєстратор даних для збереження даних вимірювань води, і дані можна експортувати на комп’ютер. Дані інспекційного трубопроводу можна експортувати в інспекцію технічного обслуговування. Дані включають час, швидкість потоку води, загальну витрату води, прямий і зворотний потік води, а також можна встановити час інтервалу вимірювання, який підходить для робіт з перевірки трубопроводу, роботи з монітором потоку води.
- Різні способи встановлення неінвазивного потокового ультразвукового зонда, такі як ланцюг, рейка для вирівнювання або ремінь. Безконтактні витратоміри мають нульову втрату тиску.
- Неінвазивні витратоміри води мають затискачі на перетворювачах, щоб не пошкодити водопровід і не призвести до витоку водопроводу.
- Розмір водопроводу від DN32 до DN2000, нормальний розмір запиту — 1 дюйм неінвазивний витратомір води, 2”, 3” 4 дюйми, ультразвуковий датчик потоку DN100, 6 дюймів, 8 дюймів, 10”, 12 дюймів або затискач DN300 на витратомірах
- Діапазон швидкості води: ±0,01м/с~±12,0м/с
