A. Minakov, A.V. Chiginev, Akış ölçerlerin metrolojik özellikleri: ilişki, çelişkiler. Hangisi daha önemli - doğruluk mu yoksa geniş bir ölçüm aralığı mı? Akış ölçer pazarının pazarlama araştırması
Bu çalışmanın amacı- Rusya pazarının analizi endüstriyel akış ölçerler.
akış ölçer- sıvı akışını ölçen bir cihaz veya gaz halindeki madde boru hattı bölümünden geçiyor.
Akış ölçer (birincil sensör, sensör) kendi başına bir maddenin birim zamandaki akış hızını ölçer. İçin pratik uygulama Sadece birim zaman başına değil, aynı zamanda belirli bir süre için de tüketimi bilmek genellikle uygundur. Bu amaçla, bir akış ölçer ve bir entegre elektronik devreden (veya diğer akış parametrelerini tahmin etmek için bir dizi devreden) oluşan akış ölçerler üretilir. Debimetre okumalarının işlenmesi, kablolu veya kablosuz bir veri arayüzü kullanılarak uzaktan da gerçekleştirilebilir.
En genel durumda, üretilen akış ölçerler ayrılabilir: ev ve endüstriyel. Endüstriyel akış ölçerler, sıvı, gaz ve yüksek viskoziteli ortam akışının olduğu çeşitli üretim süreçlerini otomatikleştirmek için kullanılır. Ev tipi debimetreler genellikle faturaları hesaplamak için kullanılır ve musluk suyu, soğutucu, gaz akışını ölçmek için tasarlanmıştır.
Bu çalışmanın amacı, aşağıdaki tiplerde endüstriyel akış ölçerlerdir: girdap, kütle, ultrasonik, elektromanyetik. Listelenen türlerin akış ölçerleri en yaygın olarak modern teknolojik süreçler.
Rus ekonomisinin enerji verimliliğini artırmaya yönelik federal girişimler ışığında endüstriyel akış ölçümü konusu son derece önemlidir. Bu pazarda farklı akış ölçer türleri arasında ilginç bir rekabet vardır: elektromanyetik akış ölçerler endüstriyel süreçlerin "altın" standardıdır ve fiyat/kalite oranı açısından en iyi çözümdür. Aynı zamanda, yalnızca elektriksel olarak iletken sıvılarla birlikte kullanılabilirler ve akış ölçümünün ana görevlerinden biri olan petrol ve gaz akışını ölçmek için kullanılamazlar. Bu nedenle kütle, ultrasonik ve vorteks debimetreler giderek elektromanyetik debimetrelerin yerini almaktadır. Bu türlerin her birinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır.
Rus akış ölçüm pazarı büyük ölçüde ithal ürünler. Söz konusu kronolojik dönemde ithalatın payı her zaman %50'yi aştı ve Endress+Hauser, Krohne, Yokogawa, Emerson, Siemens gibi şirketler pazarda sağlam bir yer edindiler. Rus üreticilerin, özellikle ev tipi debimetreler segmentinde güçlü konumları var.
Çalışmanın kronolojik kapsamı: 2008-2010; tahmin - 2011-2015
Araştırma coğrafyası: Rusya Federasyonu.
Rapor şunlardan oluşur: 6 bölüm ve 17 bölüm.
AT ilk kısım verilen Genel bilgiçalışmanın nesnesi hakkında.
Birinci bölüm ana tanımları sunar.
İkinci bölüm, çalışmanın nesnesini oluşturan ve çalışmanın nesnesiyle ilgili olmayan ana akış ölçer türlerini açıklar. Bölümün sonunda, çeşitli tiplerdeki akış ölçerlerin tipik özelliklerinin bir özet tablosu verilmiştir.
Üçüncü bölüm, akış ölçerlerin kapsamını analiz eder.
Dördüncü bölüm, dünya pazarının bir tanımını sunar: nicel özellikler, yapı, eğilimler, gelecek vaat eden kullanım alanları.
İkinci kısım Rusya akış ölçer pazarının tanımına ayrılmıştır.
Beşinci sekizinci bölüm, Rusya akış ölçer pazarının temel nicel özelliklerini sunar: incelenen dönemin hacmi, dinamikler, on önde gelen üretici, söz konusu türlere göre pazar yapısı, yerli üretimin özellikleri.
AT üçüncü kısım debimetrelerin dış ticaret verilerini içerir.
Dokuzuncu bölüm, dış ticaret analizi metodolojisinin tanımına ayrılmıştır.
Onuncu ve on birinci bölümler sırasıyla ithalat ve ihracat teslimatlarının bir analizini sunmaktadır. Her bölüm, incelenen dönem için nicel özellikler, türe göre, ülkeye göre, üreticiye göre (türe göre dahil) teslimatların yapısını içerir. Tüm parametreler parasal ve fiziksel olarak verilmiştir.
AT dördüncü kısım rekabet analizi sunulmaktadır.
On ikinci bölüm, pazar liderlerinin (10 önde gelen yabancı ve Rus şirketi) profillerini içerir.
On üçüncü bölüm, akış ölçer üreticilerinin ürün çeşitliliği analizini sunar.
AT beşinci debimetrelerin tüketim analizi verilmektedir.
On dördüncü bölüm, akış ölçerlerin endüstriye göre tüketim yapısını açıklar, ürün satın almanın ana mekanizmalarını açıklar.
On beşinci bölüm, petrol ve gaz endüstrisinde akış ölçerlerin uygulama alanlarını ayrıntılı olarak açıklamaktadır: mineral üretimi, rezervuar basınç bakım sistemleri, pompa istasyonları için muhasebe.
altıncı bölüm pazar beklentilerindeki eğilimleri tanımlamaya adamıştır.
On altıncı bölüm, piyasa gelişiminin politik, ekonomik ve teknolojik faktörlerinin bir analizini sunar.
On yedinci bölüm, 2015 yılına kadar akış ölçer pazarı için nicel ve nitel bir tahmin önermektedir.
Raporun sonunda, sonuçlar formüle edilmiştir.
Rapora eklendi veri tabanı Rus ve yabancı debimetre üreticileri.
Akış ölçer pazarının pazarlama araştırmasının içeriği
giriiş
BÖLÜM 1. GENEL BİLGİLER. KÜRESEL AKIŞ ÖLÇER PAZARI
1. Tanımlar. Akış ölçerlerin temel özellikleri
2. Akış ölçer türleri
2.1. Kütle (Coriolis) akış ölçer
2.2. Elektromanyetik akış ölçerler
2.3. girdap metre
2.4. Ultrasonik akış ölçerler
2.5. Diğer akış ölçer türleri
2.6. Uygulamaların özet tablosu
3. Debimetrelerin uygulama alanları
4. Akış ölçerlerin dünya pazarı
BÖLÜM 2. RUSYA DEBİ ÖLÇER PAZARI
5. Rusya akış ölçer pazarının genel özellikleri. Debimetre Piyasa Dengesi
6. Rusya akış ölçer pazarının pazar liderleri
7. Türlere göre akış ölçerlerin piyasa yapısı
8. Debimetrelerin yerli üretimi
8.1. Akış ölçerlerin dahili üretiminin analizi için metodoloji
8.2. Yerli debimetre üretiminin nicel özellikleri
BÖLÜM 3. DEBİ ÖLÇERDE DIŞ TİCARET
9. Akış ölçerlerde dış ticaretin analizi için metodoloji
10. Akış ölçerlerin ithalatı
10.1. 2008-2010'da akış ölçer ithalatının dinamikleri
10.2. 2008-2010'da türe göre akış ölçer ithalat yapısı
10.3. 2008-2010'da ülkelere göre akış ölçer ithalat yapısı
10.4. 2008-2010 yılında üretici tarafından akış ölçer ithalat yapısı
10.5. 2009 yılında üreticilere göre akış ölçer ithalat yapısı
10.5.1. girdap metre
10.5.2. Kütle akış ölçerler
10.5.3. Ultrasonik akış ölçerler
10.5.4. Elektromanyetik akış ölçerler
10.5.5. Diğer akış ölçerler
11. Akış ölçer ihracatı
11.1. 2008-2010 yıllarında yıllara göre debimetre ihracatının dinamikleri
11.2. 2009'da akış ölçerlerin türe göre ihracat yapısı
11.3. 2008-2010 yılları arasında debimetrelerin ülkelere göre ihracat yapısı
11.4. 2008-2010 yıllarında üreticiye göre debimetrelerin ihracat yapısı
BÖLÜM 4. DEBİ ÖLÇER PAZARININ REKABETÇİ ANALİZİ
12. Akış ölçer pazar liderlerinin profilleri
13. Akış ölçerlerin ürün çeşitliliği analizi
BÖLÜM 5. DEBİ SAYACI TÜKETİM ANALİZİ
14. Endüstriye göre akış ölçer tüketim yapısı
15. Petrol ve gaz endüstrisinde tüketimin özellikleri
15.1. Ekipman üreticileri
15.2. Petrol üretim ölçümü için ölçüm birimleri
15.3. Rezervuar basınç bakım istasyonları
15.4. Pompa transfer istasyonları
BÖLÜM 6. AKIŞ ÖLÇER PİYASA TRENDLERİ VE GÖRÜNÜMÜ
16. Dış faktörler akış ölçer pazarı
16.1. Siyasi ve yasal faktörler
16.2. Ekonomik güçler
16.3. teknolojik faktörler
17. 2015 yılına kadar akış ölçerler için pazar geliştirme tahmini
sonuçlar
Pazar araştırmasında yer alan veri tabanı hakkında detaylı bilgiler içermektedir. 38 debimetre üreticisi. Veritabanındaki her şirket aşağıdaki ayrıntılarla tanımlanır:
- Firma Adı
- Bölge ülkesi
- Kişiler
- URL
- Kuruluş tarihi
- Şirket hakkında
- Nicel performans göstergeleri
- Üretilen debimetre çeşitleri
- Vorteks akış ölçerler
- Kütle akış ölçerler
- Ultrasonik akış ölçerler
- Elektromanyetik akış ölçerler
- Diğer akış ölçerler
- Diğer ürünler
- Satış sistemi
- Hizmet
- Pazarlama faaliyeti
- İsteğe bağlı
Kullanım kolaylığı için veritabanı, Seç girdap, kütle, ultrasonik, elektromanyetik ve diğer akış ölçer üreticilerinin yanı sıra gerekli bölgedeki şirketler.
Dikkat! Bu sayfadan bir pazarlama araştırması sipariş etmek için, faturalandırma için şirket ayrıntılarınızı adresine gönderin.
Ultrasonik akış ölçerler, akustik titreşimler bir sıvı veya gaz akışından geçtiğinde oluşan akışa bağlı etkiyi ölçmeye dayalı cihazlardır. Pratikte kullanılan hemen hemen tüm akustik akış ölçerler ultrasonik frekans aralığında çalışır ve bu nedenle ultrasonik olarak adlandırılır.
Ultrasonik akış ölçer, doğrudan amacı, akış hızı ölçülecek bir maddenin hareketi sırasında oluşan akustik etkileri ölçmek olan bir cihazdır. Basınçlı bir boru hattından taşınan herhangi bir sıvının hacmini veya akışını ölçmek istiyorsanız, ultrasonik debimetre satın alma kararı idealdir. Soğuk veya sıcak su tüketimi, çeşitli petrol ürünleri, gaz veya atık tedarik hacmi gibi göstergelerin sıkı kontrolüne ve muhasebesine ihtiyacınız varsa, en iyi seçenek hızlı ve kolay bir şekilde kontrol etmenize yardımcı olacak ultrasonik akış ölçerler sipariş etmek olacaktır. bu parametreler.
Çoğu modern işletmenin yönetimi, bir akış ölçerin fiyatının aşağıdaki durumlarda önemsiz bir gösterge olduğu konusunda hemfikirdir. Konuşuyoruzölçek ekonomileri hakkında. Modern bir ultrasonik debimetre, operasyonda basit ve güvenilir olmasının yanı sıra yüksek doğruluk sağlayan bir cihazdır ve bu da onu düşük bir fiyata mükemmel bir çözüm haline getirir.
Akustik titreşimlerin hareketli bir ortam tarafından hareketine göre akış ölçerler ve daha sonra ortaya çıkan Doppler etkisine dayalı akış ölçerler olarak ikiye ayrılırlar. Ana dağılım, akış boyunca ve akışa karşı akustik titreşimlerin geçiş süresindeki farkı ölçmeye dayalı akış ölçerler tarafından alındı. Akustik titreşimlerin akışa dik olarak yönlendirildiği ve bu titreşimlerin orijinal yönden sapma derecesinin ölçüldüğü ultrasonik akış ölçerler çok daha az yaygındır. Doppler tabanlı ultrasonik akış ölçerler öncelikle yerel hız ölçümü için tasarlanmıştır, ancak akış ölçümünde de uygulama bulurlar. Ölçüm şemaları daha basittir.
Belirtilen üç tip ultrasonik akış ölçerin yanı sıra, akustik titreşimlerin ses frekansı aralığında çalışan, uzun dalga ölçer adı verilen akustik akış ölçerler de vardır.
Ultrasonik akış ölçerler genellikle hacimsel akışı ölçmek için kullanılır, çünkü akustik titreşimler bir sıvı veya gaz akışından geçtiğinde meydana gelen etkiler, ikincisinin hızıyla ilgilidir. Ancak ölçülen maddenin yoğunluğuna yanıt veren bir akustik dönüştürücü ekleyerek ölçüm yapmak da mümkündür. kütle akışı. Ultrasonik akış ölçerlerin verilen hatası %0,1 ile %2,5 arasında geniş bir aralıkta yer alır, ancak ortalama olarak %0,5-1 olarak tahmin edilebilir. Çok daha sık olarak, ultrasonik akış ölçerler, ikincisinin düşük akustik direnci ve içinde yoğun ses titreşimleri elde etmenin zorluğu nedeniyle bir gaz yerine bir sıvının akış hızını ölçmek için kullanılır. Ultrasonik akış ölçerler, 10 mm veya daha fazla çaptaki borular için uygundur.
Mevcut ultrasonik akış ölçerler, hem birincil dönüştürücülerin tasarımı hem de kullanılan ölçüm devreleri açısından çok çeşitlidir. Saf sıvıların akış hızı ölçülürken genellikle yüksek frekanslı (0,1-10 MHz) akustik titreşimler kullanılır. Kirli maddeleri ölçerken, akustik salınımların saçılmasını ve emilmesini önlemek için salınım frekanslarının birkaç on kilohertz'e kadar önemli ölçüde düşürülmesi gerekir. Dalga boyunun, katı parçacıkların veya hava kabarcıklarının çapından daha büyük bir büyüklük sırası olması gerekir. Ultrasonik gaz debimetrelerinde düşük frekanslar kullanılmaktadır.
Akustik salınımların vericileri ve alıcıları.
Akustik titreşimleri akışa sokmak ve bunları akıştan çıkışta almak için, ultrasonik akış ölçerlerin birincil dönüştürücülerinin ana elemanları olan titreşim yayıcıları ve alıcıları gereklidir. Bazı kristaller (piezoelektrik elementler) belirli yönlerde sıkıştırılıp gerildiğinde, yüzeylerinde elektrik yükleri oluşur ve bu yüzeylere bir fark uygulanırsa bunun tersi de geçerlidir. elektrik potansiyelleri, daha sonra piezoelektrik eleman, hangi yüzeylerin daha fazla strese sahip olacağına bağlı olarak uzar veya büzülür - ters piezoelektrik etkisi. İkincisi, alternatif elektrik voltajını aynı frekanstaki akustik (mekanik) titreşimlere dönüştüren yayıcıların çalışmasına dayanır. Doğrudan piezoelektrik etki, akustik titreşimleri alternatif elektrik voltajlarına dönüştüren alıcılar tarafından kullanılır.
Piezoelektrik etki öncelikle doğal kuvarsta bulundu. Ancak şimdi, hemen hemen her yerde, ultrasonik akış ölçerlerde akustik titreşimlerin yayıcıları ve alıcıları olarak yalnızca piezoseramik malzemeler kullanılmaktadır, esas olarak baryum titanat ve kurşun titanat zirkonat - büyük bir piezomodülü ve yüksek dielektrik sabitine sahip katı bir zirkonat ve titanat, kurşun çözeltisi kuvarstan birkaç yüz kat daha büyüktür. Yayıcıların ve alıcıların özel bir yüzey işleminden sonra, bir metal tabakasıyla (çoğu durumda gümüşle) kaplanırlar. Bağlantı telleri bu katmana lehimlenmiştir.
Yoğun akustik titreşimler elde etmek için piezoelektrik elemanın rezonans frekansında çalışmak gerekir. Saf sıvılarla yüksek rezonans frekanslarında çalışılması tavsiye edilir ve bu nedenle ince piezoseramik plakalar kullanılmalıdır. Mekanik safsızlıklar veya gaz kabarcıkları içeren maddeler için, küçük bir frekans gerektiğinde, ince bir piezoseramik plakanın her iki tarafına yapıştırılacak kalın piezoseramikler veya kalın metal plakalar kullanmak gerekir. Vericiler ve alıcılar çoğu durumda, bazen daha az, 10-20 mm çapında yuvarlak diskler şeklinde yapılır.
Akış boyunca ve akışa karşı yönlendirilen salınımlara sahip ultrasonik akış ölçerlerin çalışma prensibi ve çeşitleri.
Çoğu durumda, yayan ve alan piezoelektrik elemanların düzlemleri, boru eksenine belirli bir açıda yerleştirilmiştir. Akış boyunca ve ona karşı yönlendirilen ultrasonun geçişi, gerekli mesafenin geçiş hızının değeri ve geçişi için harcanan süre ile karakterize edilir.
Böylece zaman farkı hız ile doğru orantılıdır.
Çok küçük bir zaman değerini ölçmenin birkaç yolu vardır: akış boyunca ve akışa karşı yönlendirilen akustik salınımların faz kaymalarındaki farkı ölçen faz (faz akış ölçer); yukarı ve aşağı kısa darbelerin geçiş süreleri arasındaki farkın doğrudan ölçümüne dayanan zaman darbesi yöntemi (zaman darbeli akış ölçerler); Akış boyunca ve akışa karşı yönlendirilen kısa darbelerin veya akustik titreşim paketlerinin tekrarlama frekansları arasındaki farkın ölçüldüğü frekans yöntemi (frekans akış ölçerler). İkinci yöntem ve çeşitleri yaygınlaştı.
Akustik kanal sayısına göre ultrasonik debimetreler tek ışınlı veya tek kanallı, çift ışınlı veya iki kanallı ve çok ışınlı veya çok kanallı olarak ayrılır. İlki, her biri sırayla radyasyon ve alım işlevlerini yerine getiren sadece iki piezoelektrik elemana sahiptir. Temel avantajları, akustik kanalların geometrik boyutlarındaki farklılığa ve ayrıca içlerindeki sıcaklık ve akış konsantrasyonundaki farka bağlı olan uzaysal asimetrisinin olmamasıdır. İkincisi, birbirine paralel veya çapraz olan iki bağımsız akustik kanal oluşturan iki yayıcı ve iki alıcıya sahiptir. Çok kanallı sistemler, özellikle referans olarak bir ultrasonik akış ölçer kullanılması durumunda, deforme olmuş akışların akış hızını ölçmek veya daha fazla doğruluk elde etmek gerektiğinde kullanılır.
Hız profilinin etkisi.
Hız profili, ultrasonik akış ölçerlerin okumaları ve hataları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bir noktada açısal akustik titreşim girişi olan en yaygın akış ölçerler için bu etkiyi ele alalım. Bu durumda, ultrasonik ışın, boru hattının kesit alanı boyunca ortalama hızdan her zaman daha büyük olacak olan çap üzerinden ortalama hıza yanıt verecektir. Akustik titreşimler çapsal düzlemde değil, akorlardan herhangi birinden geçen düzlemde gönderilirse. Gerçekten de kiriş çaptan uzaklaştıkça kiriş üzerinden ortalaması alınan hız azalacaktır ve çap ile kiriş arasında (0,5-0,54) D / 2'ye eşit belirli bir mesafede türbülanslı bölgedeki hız artacaktır. ortalamaya eşit olur. Akor problama, özellikle birkaç akor boyunca gerçekleştirilirse, akış ölçümünün doğruluğunu artırır, ancak aynı zamanda bir ultrasonik akış ölçerin tasarımı daha karmaşık hale gelir. Birkaç kiriş boyunca problama yapmak, her şeyden önce, örnek teşkil eden kurulumlarda ve ayrıca, özellikle yeterli bir düz bölümün uzunluğunu sağlamanın zor olduğu daha büyük çaplı borularda, deforme olmuş akışları ölçerken faydalıdır. Bu, hatada %0,1'e bir azalma sağlar, ancak burada, laminer modda hata %3,5'e yükselir. Dört (Şekil 1, b, c) veya beş akor boyunca ses çıkarırken daha yüksek doğruluk elde edilir. Dört akorun konumu için birkaç seçenek vardır. Bunlardan birinde yatay çaptan 0,5D/2 uzaklıkta iki paralel kiriş ve dikey çaptan aynı mesafede iki paralel kiriş yer almaktadır (Şekil 1, b). Burada, tüm akorların uzunlukları eşittir, bu da ölçüm sonuçlarının işlenmesini basitleştirir. Başka bir varyantta (Şekil 1, c) dört kirişin hepsi paraleldir, ikisi çaptan 0.309D/2 uzaklıkta ve diğer ikisi - çaptan 0.809D>/2 uzaklıkta.
Şekil 1. Ultrasonik bir akış ölçerde akustik sondaj için akor düzenleme şemaları.
Beş akor boyunca araştırma yapılabilir. farklı seçenekler. Konumu karesel Gauss formülüne göre seçilen beş paralel kiriş boyunca araştırma.
Şekil 2. Üç uzamsal kiriş boyunca akustik sondaj yapan ultrasonik akış ölçer.
Sondalama, borunun merkezinden 0,5D/2 uzaklıkta ve aynı düzlemde değil, uzayda bulunan beş kiriş boyunca sırayla gerçekleştirilebilir (Şekil 2). Flanş 1 ve 8'de iki adet piezoelektrik eleman 3 ve 6 ve iki reflektör 2 ve 7 monte edilmiştir, diğer iki reflektör 4 ve 5 boru duvarının karşı taraflarında yer almaktadır. Piezoelektrik eleman 3, akustik parazitin etkisini azaltmak için girintilidir. Akustik kanalların boru eksenine dik kesite geçtiği kirişlerin izdüşümleri bir eşkenar üçgen oluşturur. Sıralı problama ile, çalışan ve yansıyan sinyaller zaman içinde ayrıldığından, sinyal işleme devresi basitleştirilir ve yankı paraziti ortadan kalkar. Çok kanallı akustik debimetreler yüksek doğruluk sağlayabilir, deneysel kalibrasyon gerektirmez ve örnek olarak kullanılabilir, ancak bunlar karmaşık ve nispeten nadirdir.
Çapsal düzlemde problama yapan geleneksel ultrasonik akış ölçerler için, ya deneysel kalibrasyon ya da yeterli doğrulukta bir düzeltme faktörünün belirlenmesi gereklidir. Ne yazık ki, bunu yapmak o kadar kolay değil.
Aslında, salınımlar, her biri çapsal düzlemden her iki yönde d/2 mesafesi ile ayrılan iki kirişten geçen düzlemlerle sınırlanan dar bir alanda yayılır (d, yayılan piezoelektrik elemanın çapıdır). Ek olarak, borunun kesiti üzerindeki hızlardaki fark nedeniyle, ultrasonik ışının yolu düz olandan farklıdır.
Bir ultrasonik debimetrenin doğruluğunu artırmak için, akış dönüştürücünün önüne, çarpanın bire eşit alınabileceği çıkışta çok düzgün bir hız profili oluşturan bir meme veya yakınsak koni (karıştırıcı) takılabilir. Bu, özellikle düz bölümün uzunluğu yetersiz olduğunda ve sonuç olarak deforme hız profili olduğunda gereklidir. Boru hattında akışı döndüren dirençler varsa, nozul veya karıştırıcının önüne bir düzleştirici yerleştirilmelidir.
Küçük boru çaplarında, tüm akış kesiti boyunca akustik titreşimler oluşturan dikdörtgen bir kanal ve dikdörtgen piezoelektrik elemanlarla bir akış dönüştürücüsü yapılırsa hidrodinamik hata ortadan kaldırılabilir.
Ultrasonik akış ölçerlerin dönüştürücüleri.
Ultrasonik akış ölçerin dönüştürücüsü, üzerine iki veya dört piezoelektrik elemanın monte edildiği bir boru segmentinden oluşur. Nadir istisnalar dışında, yönlü radyasyon veren disk olanlar kullanılır.
Piezoelektrik elemanlar borunun dışına monte edilirse, kiriş duvarlarında kırılır, ancak piezoelektrik elemanlar dahili olarak monte edildiğinde bile, bazen köşe ceplerinin iç boşluğunu metalden yapılmış ses kanalları ile doldurmak uygun olarak kabul edilir veya ışının da kırıldığı organik cam. Sürüklenme sadece ışın kırılması olan dönüştürücülerde dikkate alınmalıdır ve akış hızının etkisi ihmal edilebilir.
Tipik olarak, piezoelektrik elemanların çapı 5-20 mm aralığında alınır. ve kalınlıkları frekansa bağlıdır. Frekans ve zaman darbeli akış ölçerlerde, 5-10 MHz ve hatta bazen 20 MHz gibi yüksek bir frekans seçilir, çünkü bir artış ölçüm doğruluğunu artırır. Faz akış ölçerlerde frekans, maksimum akış hızında, faz ölçer tarafından ölçülebilen en büyük faz farkı elde edilebilecek şekilde seçilir. Tipik olarak, 50 kHz ila 2 MHz arasında bir frekans kullanılır. Bu sıvılar için geçerlidir. Gazlı ortamlarda, özellikle yüksek frekanslarda, gazlarda yoğun akustik salınımlar oluşturmanın zorluğundan dolayı frekansı yüzlerce ve onlarca kilohertz'e düşürmek gerekir.
Küçük boru çapları için bazen disk değil, halka yayıcılar ve alıcılar kullanılır.
Şek. Şekil 3, ultrasonik akış ölçerlerin dönüştürücülerinin ana devrelerini göstermektedir. İlk iki şemada (Şekil 3, a, b), yönlendirilmemiş, ancak küresel radyasyon oluşturan halka piezoelektrik dönüştürücüler kullanılır. Bu devrelerden (a) ilki, iki piezoelektrik elemanın her birinin sırayla akustik titreşimler yaydığı ve aldığı tek kanallıdır. İkinci devre (b) iki kanallı, ortadaki piezoelektrik eleman yayıyor ve iki uç kısım alıyor.
Şekil 3. Ultrasonik akış ölçerlerin dönüştürücülerinin şemaları.
Küresel radyasyon transdüserleri, yönlü radyasyonun açısal girişi olan küçük çaplar için çok küçük olacak olan yeterli bir ölçüm bölümü uzunluğunu elde etmek için sadece çok küçük çaplı tüplerde kullanılır. Radyasyon borunun ekseni boyunca yönlendirilirse (Şekil 3, c, d), dalganın boru duvarından birden fazla yansıması varsa (Şekil 3, g) disk dönüştürücülerle daha büyük bir uzunluk elde edilebilir. ), reflektörler (Şekil 3, e) ) veya özel dalga kılavuzları (Şekil 3, f) kullanılıyorsa. İkincisi, piezoelektrik dönüştürücüyü agresif bir ortamdan korumak gerektiğinde özellikle uygundur. Şek. 3, d - iki kanallı, gerisi - tek kanallı. Yönlü akustik titreşimlerin açısal girişi olan şemalar çok daha sık kullanılır. Şek. 3, zh-k tek kanalı gösterir ve şek. 3, l, m - iki kanallı şemalar. Çoğu durumda (Şekil 3. g-i, l, m) boru hatları özel çöküntülerle donatılmıştır - derinliklerinde piezoelektrik elemanların yerleştirildiği cepler. Ceplerin boşlukları serbest olabilir (Şek. 3, g, h, l, l) veya metal veya organik camdan yapılmış bir akustik iletken ile doldurulabilir (Şek. 3, i). Bazı durumlarda (Şekil 3, j), piezoelektrik elemanlar boru hattının dışında bulunur. Akustik titreşimleri, boru duvarının metal ve bazen sıvı akustik borusundan ve ayrıca ölçülen maddeye iletirler. Şekil 2'deki diyagramlara göre dönüştürücüler. 3, ve, k, ses ışınının kırılmasıyla çalışır. Çoklu yansımaya sahip dönüştürücünün özel bir devresi, Şek. 3, f. Yolu artırmak için ses ışını, kanalın karşıt duvarlarından yansıyarak zikzak şeklinde hareket eder. Böyle bir dönüştürücü, küçük kare ve yuvarlak kanallarda çalışırken incelenmiştir.
Boş cepli dönüştürücüler, tıkanmayı önlemek için yalnızca temiz ve agresif olmayan ortamlar için kullanılır. Ancak, bazı şirketler temizlik için su temini sağlar. Diğer dezavantajları ise girdap oluşumu olasılığı ve hız profili üzerindeki etkisidir.
Refrakter dönüştürücüler (Şekil 3, i, j) bu eksikliklerden muaftır. Ek olarak, yansıyan titreşimlerin alıcı elemana ulaşmasını engelledikleri için yankılanma hatasını azaltmaya yardımcı olurlar. Ancak ölçülen maddenin sıcaklık, basınç ve bileşimindeki bir değişiklikle, ses kanalı malzemesindeki kırılma açısı ve sesin hızı değişecektir.
Bir gaz-benzin tüketim dönüştürücüsü için bir piezoelektrik eleman tertibatının basit bir tasarımının bir örneği, Şek. dört.
Şekil 4. Akış ölçer dönüştürücüsü.
Izgaraya (2) sabitlenmiş olan borunun (3) içinden, biri disk piezoelektrik elemanının (7) merkezine, diğeri ise folyodan yapılmış kontaklar (6) yardımıyla kenarlarına bağlanan iletkenler (4) geçmektedir. Bütün bunlar, epoksi bileşiği 5 ile doldurulur ve bir floroplastik kabuk 1 ile korunur. Uzun yıllar fabrika operasyonu bu ünitenin güvenilirliğini doğrulamıştır.
Daha karmaşık olan, boru hattının dışında bulunan bir sıvı ses hattına sahip dönüştürücü tertibatının tasarımıdır. Böyle bir dönüştürücü 150 mm çapında borular için tasarlanmıştır ve 0,6 MPa basınçta 20-200 m3/h aralığında sıvı akış hızlarını ölçmek için kullanılır; küçük borular için akış ölçerlerde kullanılır.
Şekil 5. Küçük çaplı borular için halka piezoelektrik elemanlı dönüştürücü.
Yalıtım manşonunun içinde 20 mm çapında bir disk piezoelektrik eleman bulunur. Pleksiglas membrana bastırılır. Ayrıca akustik titreşimler kompresör yağı ve boru hattı duvarından ölçülen maddeye iletilir. Gövde ve platformun oluşturduğu boşluğa yağ doldurulur ve boru hattı duvarında parlatılır.
Faz ultrasonik debimetreler, alınan piezoelementlerden kaynaklanan ultrasonik titreşimlerin faz kaymalarının, bu titreşimlerin hareket eden bir sıvı veya gazın akışı boyunca ve ona karşı aynı mesafeyi kat etme sürelerindeki farka bağlılığına dayanan ultrasonik debimetreler olarak adlandırılır. Gerçekten de, her iki salınımın da bir periyodu ve frekansı olan ilk aşamalarının tamamen aynı olması şartıyla.
Bir ve iki kanallı faz akış ölçerlerin birçok şeması önerilmiş ve uygulanmıştır. Tek kanallı akış ölçerlerde, piezoelektrik elemanların radyasyondan alıma geçiş devreleri çok çeşitlidir, özellikle, aynı anda kısa ultrasonik paketler gönderen ve piezoelektrik elemanların radyasyondan alıma eşzamanlı geçişi olan devreler. Benzer bir şema, 150 mm çapında, Q = 180 m/h, 1 MHz salınım frekansı olan bir boruda benzinde polietilen süspansiyonunun akış hızını ölçmek için tasarlanmış tek kanallı bir akış ölçerde kullanılır. Işın açısı 22°. Verilen hata ±%2'dir. Piezoelektrik elemanlar borunun dışında bulunur (bkz. Şekil 3, j). Akış ölçerin elektronik devresi bir anahtarlama cihazı içerir; ana osilatör; piezoelektrik elemanlara beslenen iki genlik modülasyonlu salınım üreteci; bir sınırlayıcı yükseltici, bir güç yükselticisi, bir tersinir motor, bir faz kaydırıcı ve bir faz ayırıcıdan oluşan bir faz ayar cihazı; her biri bir katot takipçisi, seçici yükselticiler, bir faz detektörü ve bir devreden oluşan bir ölçüm fazı ölçer ve bir senkronizasyon fazı ölçer otomatik ayar amplifikasyon.
Petrol ve petrol ürünlerini kontrol etmek için tasarlanmış bir akış ölçerde, piezoelektrik elemanlar, ana osilatör modülatörlerini kontrol eden bir multivibratör kullanılarak radyasyondan alıma geçirilir. Özel bir jeneratör, tetik cihazında dikdörtgen darbelerin oluşturulduğu düşük frekanslı sinüzoidal bir voltaj oluşturur. Bu darbelerin arka kenarı, multivibratörü açmak için kullanılır.
Akış ölçer devresinde, 500 µs için 2,1 MHz frekanslı ultrasonik titreşimler 180°'lik bir faz kayması ile birbirine doğru yayılır, ardından multivibratör piezoelektrik elemanları radyasyon modundan alım moduna geçirir. Başka bir yabancı debimetrede anahtarlama, iki formda sinyal oluşturan özel bir jeneratör tarafından gerçekleştirilir. Sinyallerden biri, piezoelektrik elemanların salınımlarını uyaran jeneratörü açar, ikinci sinyal ise piezoelektrik elemanları alacak şekilde değiştirir. Amplifikasyondan sonra alınan salınımlar dikdörtgen darbelere dönüştürülür. Faz kaydırma detektöründen geçtikten sonra çıkış darbe genişliği bu kayma ile orantılıdır. Doğrultmadan sonra çıkışta bir voltajımız var doğru akım tüketim ile orantılıdır. Salınım frekansı 4.2 MHz, piezoelektrik elemanların anahtarlama frekansı 4.35 kHz'dir. Piezoelektrik elemanların eğim açısı 300'dür. Borunun çapı 100 mm'dir.
Piezoelektrik elemanların radyasyondan alıma geçişi için çoğu şemanın karmaşıklığı nedeniyle, anahtarlama gerektirmeyen faz tek kanallı akış ölçerler oluşturulmuştur. Bu tür akış ölçerlerde, her iki piezoelektrik eleman sürekli olarak iki farklı, ancak çok yakın frekansta, örneğin 6 MHz ve 6.01 MHz'de ultrasonik titreşimler yayar.
Şekil 6. Faz ultrasonik debimetre şeması.
Daha basit elektronik devreler iki kanallı faz akış ölçerlere sahiptir. Şek. Şekil 6, 100 ve 200 mm'ye eşit D'ye sahip borulardaki sıvı akışını ölçmek için tasarlanmış ve 30'a eşit Qmax için tasarlanmış bir diyagramı göstermektedir; elli; 100; 200 ve 300 m3/h. Frekans 1 MHz, maksimum faz farkı (2-2.1) rad. Akış ölçer hatası +%2,5. Eşleşen transformatörler kullanan G jeneratörü, I1 ve I2 piezoelektrik elemanlarına bağlanır. İkincisi tarafından yayılan ultrasonik titreşimler, sıvı dalga kılavuzlarından (1) geçer, boru hattının (4) duvarlarına hava geçirmez şekilde monte edilen membranlar (3), ölçülen sıvıdan (2) geçer ve daha sonra membranlardan (5) ve sıvı dalga kılavuzlarından (6) alıcı piezoelementlere P1 girer ve P2. Çıkıştaki sonuncusu, FV faz regülatörünün bir parçası olarak bir faz-metrik devreye bağlanır; otomatik kontrol üniteleri AGC1 ve AGC2 tarafından kontrol edilen iki özdeş amplifikatör U1 ve U2; faz dedektörü PD ve ölçüm cihazı (potansiyometre) RP. PV faz kontrolörü, faz dedektörünün başlangıç noktasını ve sıfır düzeltmesini ayarlamak için tasarlanmıştır. Debimetrenin azaltılmış hatası ±%2,5'tir.
Faz akış ölçerler eskiden en yaygın ultrasonik akış ölçerlerdi, ancak şimdi ağırlıklı olarak daha yüksek ölçüm doğruluğu elde edilebilen diğer akış ölçerler kullanılmaktadır.
Frekans ultrasonik akış ölçerler.
Frekanslı ultrasonik debimetreler, kısa darbelerin veya ultrasonik titreşim paketlerinin tekrarlama frekanslarındaki farkın, bu titreşimlerin hareket eden bir sıvı veya gazın akışı boyunca aynı mesafeyi katetme sürelerindeki farka bağlılığına dayalı olarak ultrasonik akış ölçerler olarak adlandırılır. BT.
Bir sıvı veya gazdan geçen ultrasonik titreşim paketlerinin veya kısa darbelerin frekans farklılıklarının ölçülmesine bağlı olarak, akış ölçerlere frekans patlaması veya frekans darbesi denir. İki akustik kanallı ikincisinin şematik diyagramı, Şek. 7. Jeneratör G, Ml ve M2 modülatörlerinden geçtikten sonra I1 ve I2 piezoelektrik elemanlarına giden yüksek frekanslı salınımlar (10 MHz) yaratır. Piezoelektrik elemanlar P1 ve P2 tarafından oluşturulan, U1 ve U2 amplifikatörlerinden ve D1 ve D2 dedektörlerinden geçen ilk elektriksel salınımlar, tetik modunda çalışan ikincisi, M1 ve M2 modülatörlerine ulaşır ulaşmaz, geçişi engeller. jeneratör G'den piezoelektrik elemanlar I1 ve I2'ye salınımların sayısı. Modülatörler, son salınım onlara ulaştığında yeniden açılır. Cm karıştırma aşamasına bağlı bir alet, frekans farkını ölçecektir.
Şekil 7. Frekans patlamalı iki kanallı akış ölçer.
Frekans darbeli akış ölçerlerde, jeneratör sürekli salınımlar değil, kısa darbeler üretir. İkincisi, akış hızı boyunca ve akış hızına karşı ultrason geçiş zamanına eşit aralıklarla yayılan piezoelektrik elemanlara gelir. Frekans patlamalı akış ölçerlerden iki kat daha yüksek frekanslara sahiptirler.
Frekans akış ölçerler için önemsiz frekans farkı - önemli dezavantaj doğru ölçümü zorlaştırır.
Bu nedenle, çoğu durumda tek kanallı bir şemaya göre inşa edilen frekans akış ölçerlerinde uygulanan frekans farkını artırmak için çeşitli yöntemler önerilmiştir. Bu yöntemler, frekanslardan harmoniklerin çıkarılmasını ve fark frekansının ölçülmesini ve ayrıca frekansa girmeden önce farkın k kez çarpılmasını içerir. ölçü aleti. Diferansiyel frekans çarpma yöntemleri farklı olabilir.
Şekil 8. Tek kanallı bir frekans akış ölçerin şeması.
Şek. Şekil 8, otomatik frekans kontrolü kullanılarak periyotları akış hızı yönünde ve buna karşı ultrasonik titreşimlerin yayılma süresinden kat daha az olarak ayarlanan iki kontrollü jeneratörün frekans farkının ölçüldüğü bir diyagramı göstermektedir. Tek kanallı akış dönüştürücü, sırasıyla darbelerin alındığı 1 ve 2 piezoelementlerine sahiptir: birincisine, tekrarlama periyodu T1 olan jeneratör 4'ten ve tekrar periyodu T2 olan jeneratör 8'den ikincisine. Boru hattındaki akustik darbelerin akış t1 boyunca ve buna karşı t2 geçiş süresi, sırasıyla T1 ve T2 periyotlarından k kat daha uzundur. Bu nedenle, akışta aynı anda k darbe olacaktır. Akış boyunca akustik darbeler gönderirken, anahtar (5) aynı anda piezoelektrik elemanı (1) jeneratöre (4) ve piezoelektrik elemanı (2) alıcı sinyal yükselticisine (6) bağlar. Darbeler geri gönderildiğinde, jeneratör (8) piezoelektriğe bağlanır. eleman 2 ve amplifikatör 6, piezoelektrik eleman 1'e. Amplifikatör 6'nın çıkışından, darbeler, anahtar 9 aracılığıyla eş zamanlı olarak jeneratör 4 veya 8'den darbeleri alan, zaman ayırıcının 10 girişine ulaşır. diskriminatörde bir referans voltajı. Amplifikatörden (6) gelen darbeler, jeneratörlerden gelen darbelerle aynı anda ulaşırsa, ayırıcının çıkışındaki voltaj sıfırdır. Aksi takdirde, ayırıcının çıkışında, polaritesi, amplifikatör 6'dan gelen referans darbelerinin önde mi yoksa geride mi kaldığına bağlı olan bir voltaj görünecektir.Bu voltaj, yükselticiler aracılığıyla anahtar 11 aracılığıyla, tersinir motorlara 3 veya 7 beslenir, bu voltajı değiştirir. 4 ve 8 nolu jeneratörlerin darbe frekansı, diskriminatörün çıkışındaki voltaj sıfır olduğu sürece. Jeneratörler 4 ve 8 tarafından üretilen darbeler arasındaki frekans farkı, bir frekans ölçer 12 ile ölçülür. Bahsedilene benzer akış ölçerlere bazen zaman-frekans ölçerler denir.
Fark frekansını çarpmanın bir başka yolu, birinin salınım periyodu, akış yönünde akustik salınımların geçiş süresi ile orantılı olan ve diğerinin salınım süresi ile orantılı olduğu iki yüksek frekanslı jeneratörün frekans farkını ölçmektir. Akustik salınımların akışa karşı geçiş süresi. Ayırıcıdan geçtikten sonra, zamana göre ayrılmış olarak her 6 ms'de bir iki darbe gönderilir. İlk darbe akış boyunca (veya ona karşı) geçer ve amplifikasyondan sonra ikinci darbenin de akustik yoldan geçmeden beslendiği karşılaştırma devresine girer. Bu iki darbe aynı anda gelmezse, her iki darbe aynı anda karşılaştırma devresine gelene kadar bir jeneratörün frekansını düzenleyen cihaz açılır. Ve bu, bu darbelerin periyotlarının eşit olacağı zaman olacaktır. Akış ölçüm hatası ±%1'i geçmez.
Tek kanallı frekans darbeli akış ölçerlerde, akış boyunca ve akışa karşı yönlendirilen alternatif bir darbe değişimi vardır. Bu, farkın müteakip ölçümüyle birlikte yukarı ve aşağı yöndeki darbelerin otosirkülasyon frekanslarının doğru bir şekilde ölçülmesini ve depolanmasını gerektirir. Ek olarak, akış yukarı ve aşağı akışta eşzamanlı olmayan sondaj, akışın hidrodinamik özelliklerindeki değişikliklerden dolayı bir hata verebilir.
Bu eksiklikler, ultrasonik sinyallerin akış boyunca ve akışa karşı eşzamanlı olarak otomatik sirküle edildiği ve tamamen ataletsiz olan tek kanallı akış ölçerlerden yoksundur.
Bu, akış boyunca ve buna karşı ultrasonik sinyallerin otosirkülasyon frekanslarını saklama yöntemlerinde bulunan büyük hataları, ardından otosirkülasyon frekans farkı sinyalinin çıkarılmasını, jeneratör frekanslarının ayarlanmasına dayalı fark frekans sinyalinin çıkarılmasını, ters darbe sayısı vb. Ayrıca, borudaki maddenin akustik opaklığının oluşması nedeniyle devrenin arızalanması durumunda debimetreler otomatik olarak tekrar çalışmasını sağlar (bir gaz fazının görünümü, tam veya kısmi çıkış Akış ölçerler akış yönünü gösterir ve akışın her iki yönündeki akışı ölçer. Akış ölçer, uzun süreli fabrika işletiminde iyi performansını göstermiştir, akış ölçerin azaltılmış hatası ±%0,5'i geçmez. Akış ölçer, uçak motorlarındaki yakıt tüketiminin dinamik ölçümlerinin yanı sıra kamyonlardaki yakıtın ölçülmesi için tasarlanmıştır. Test sonuçları, akış ölçer tarafından yapılan ölçümlerin, dönüştürücü ekseni ve ekseni düzleminde dönüştürücünün önünde bir nominal çap mesafesinde 90°'lik bir açıyla akışın keskin bir dönüşüyle değişmediğini göstermiştir. piezoelektrik elemanlar, yani düz boru bölümlerinin uzunlukları hiç gerekli değildir. Dönüştürücüdeki akışın geçiş bölgesi, akış ölçerin kalibrasyon özelliğinin ilk bölümündeydi. İlk bölümde karakteristikte keskin bir bükülme veya kırılma olmadı, kalibrasyon karakteristiğinin ilk bölümü aynıydı. Cihaz çok yüksek bir ölçüm yakınsamasına sahiptir. İki veya üç ardışık ölçümün sonuçlarının dört hanesinin tümü, ölçüm aralığının farklı noktalarında sabit bir akışla tekrarlandı.
Zaman darbeli ultrasonik akış ölçerler.
Kısa darbelerin akış yönünde ve ona karşı yol uzunluğu boyunca hareket zamanlarındaki farkın ölçüldüğü zaman darbeli ultrasonik akış ölçerler denir.
Zaman darbeli akış ölçerler çoğu durumda tek kanallıdır ve 0,1-0,2 μs süreli çok kısa darbelerle çalışır, örneğin 0,5 kHz frekansla dönüşümlü veya eşzamanlı olarak birbirlerine gönderilir.
Şekil 9. Tek kanallı bir zaman darbeli akış ölçerin şeması.
Şek. Şekil 9, bir zaman darbeli akış ölçerin basitleştirilmiş bir diyagramını göstermektedir. Jeneratör G, 700 V genlik, 0,2 μs süreli ve 800 Hz tekrarlama hızına sahip darbeler oluşturur ve bunlar, 400 Hz frekansında çalışan V1 ve V2 vibratörleri kullanılarak P1 ve P2 piezoelektrik elemanlarına beslenir. . İkincisi, sıvıya hızla azalan ultrasonik darbeler gönderir ve B1 ve B2 vibratörleri, ZU1 veya ZU2 şarj cihazlarını açar. Jeneratör G'den, aynı anda piezoelektrik eleman P1'e bir darbe ve ZU2 tetikleyicisine bir darbe verilir. onu aktif bir iletim durumuna ayarlar. Bu, ölçülen maddeden ultrason geçişi sırasında bir testere dişi voltajı üreten C2 cihazını açar. Bu voltajın maksimum değeri zamanla orantılıdır. Ultrasonik darbenin piezoelektrik eleman P2'ye ulaştığı anda, cihaz C2 kapatılır. Aynı şekilde, ultrasonik darbenin P2'den P1'e geçişi sırasında, cihaz C1 zamanla orantılı bir voltaj üretir. Voltaj farkı DUT ile ölçülür. Bu döngü saniyede 400 kez tekrarlanır. Toplam akış ölçüm hatası ±%0,5'tir.
Bir ev tipi zaman darbeli akış ölçerde, dinamik özellikleri iyileştirmek ve asimetriden kaynaklanan bir hata olasılığını ortadan kaldırmak için, birbirine doğru hareket eden ultrasonik titreşimleri uyaran her iki piezoelektrik elemana aynı anda kısa darbeler uygulanır. Zıt piezoelektrik elemanlara ulaştıktan sonra, ikincisinde, jeneratörden gelen darbelerle birlikte amplifikatörlerden ve şekillendiricilerden geçen elektrik darbeleri oluşur, ardından zamanla orantılı bir voltaj üreten bir cihaza girerler.
Ses hızı ve ölçülen maddenin yoğunluğu için düzeltmeli ultrasonik akış ölçerler.
Daha önce tartışılan ultrasonik akış ölçerler, hacimsel akışı ölçmek için kullanılır. Kütle akışını ölçmek için, ölçülen maddeye akustik titreşimler gönderen bir rezonans frekansında uyarılan ayrı bir ek piezoelektrik elemana sahip olmak gerekir. Ondan çıkarılan voltaj, ikincisi jeneratörün direncinden çok daha azsa, maddenin spesifik akustik direnci ile orantılıdır. çarpma elektrik sinyali, bu piezoelektrik eleman tarafından oluşturulan, hacim akışıyla orantılı bir sinyale, çıkışta kütle akışıyla orantılı bir sinyal elde edeceğiz. Akustik titreşimleri akışa dik olan bir akış ölçerde kullanılan benzer bir cihaz aşağıda Şekil 2'de gösterilmektedir. 13.
Faz ve zaman darbeli akış ölçerlerde ölçülen maddede ultrason c hızındaki bir değişiklikten kaynaklanan hatayı ortadan kaldırmak için özel düzeltme şemaları kullanılır. Bu amaçla, boru hattı çapının karşıt uçlarına ek bir çift piezoelektrik eleman monte edilir. Akustik salınımların aralarında geçiş süresi, hız ile ters orantılıdır. Karşılık gelen düzeltici ölçüm sinyali, hız ile orantılıdır. Kare şeklindedir ve ana debimetre sinyali buna bölünmüştür. Açıktır ki, ortaya çıkan sinyal hız ile orantılı olacaktır ve ultrasonun hızına bağlı olmayacaktır. Şekil 10, böyle bir tek kanallı faz akış ölçerin bir diyagramını göstermektedir. Yazılım cihazı PU, jeneratör G'den ve K anahtarı aracılığıyla piezoelektrik elemanlara P1 ve P2'ye 1/3 MHz frekanslı alternatif elektrik salınımları beslemesi sağlar. Bu piezoelektrik elemanlardan alınan titreşimler, K anahtarından gelir, alıcı P cihazı ve frekansı 1/3 kHz'e düşüren frekans dönüştürücü CH2, aralarındaki faz kaymasının IF metresine ve frekans dönüştürücü CH1 aracılığıyla jeneratör G'den gelen orijinal salınımlara. Cihaz Ve, ultrasonun yukarı ve aşağı geçişi arasındaki zaman farkıyla orantılı faz kayması farkını ölçer ve hız ile orantılı bir sinyal üretir.
Şekil 10. Ses hızı düzeltmeli faz tek kanallı akış ölçerin şeması.
PZ ve P4 piezoelektrik elemanlarının kendi jeneratör-amplifikatörü GU vardır ve aralarında ultrason geçiş süresiyle orantılı ve dolayısıyla ses hızıyla orantılı bir sinyal üretir. IR cihazında sinyal, sinyalin karesine bölünür ve hız ile orantılı bir sinyal IP ölçüm cihazına girer. Göreceli hatası %1'dir.
Zaman darbeli akış ölçerler için ultrason hızının etkisini telafi eden şemalar vardır.
Frekans akış ölçerlerin okumaları ses hızının değerine bağlı değildir ve bu nedenle burada ultrason hızı için herhangi bir düzeltme gerekli değildir. Ancak bir frekans akış ölçer kütle akışını ölçerse, rezonans frekansında çalışan bir piezoelektrik elemana ihtiyaç vardır. Yardımı ile, hız çarpanının hariç tutulması gereken maddenin direnciyle orantılı bir sinyal oluşur. Bunu yapmak için, frekansların toplamının hız ile orantılı olduğu akılda tutularak, akış boyunca ve akış boyunca akustik salınım paketlerinin veya darbe tekrarlama frekanslarının eklenmesi için bir blok devreye sokulur. Böyle bir frekans patlaması akış ölçerin bir diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. on bir.
Şekil 11. Frekans paket kütle akış ölçer şeması.
Harekete dik titreşimli ultrasonik akış ölçerler.
Bu ultrasonik akış ölçerler, akış boyunca ve akışa karşı yönlendirilen akustik titreşimler olmaması bakımından daha önce düşünülenlerden önemli ölçüde farklıdır. Bunun yerine, ultrasonik ışın akışa dik olarak yönlendirilir ve hıza ve ölçülen maddeye bağlı olarak ışının dikey yönden sapma derecesi ölçülür. Sadece bir piezoelektrik eleman akustik titreşimler yayar. Bu titreşimler bir veya iki piezoelektrik eleman tarafından algılanır.
Şekil 12. Boru eksenine dik radyasyonlu bir akış ölçerin şeması: a) - bir alıcı piezoelektrik elemanlı, b) - iki alıcı piezo elemanlı;
(1- jeneratör; 2 - yayan piezoelektrik eleman; 3, 5 - piezoelementler alan; 4 - amplifikatör)
Bir alıcı eleman ile (Şekil 12, a), artan hız ile giren akustik enerji miktarı azalacaktır ve amplifikatörün çıkış sinyali düşecektir. Bir kağıtta, sinyalin 15 m/s'lik bir hızda sıfıra eşit olduğu belirtilmektedir (piezoelektrik elemanların çapı 20 mm, frekans 10 MHz). Vericiye 2 göre simetrik olarak yerleştirilmiş iki alıcı piezoelektrik eleman 3 ve 5 (Şekil 12, b) ile, diferansiyel amplifikatörün 4 çıkış sinyali artan hızla artar. Hız = 0'da, burada birbirine dahil edilen piezoelektrik elemanlara 3 ve 5 sağlanan akustik enerjinin eşitliği nedeniyle çıkış sinyali sıfıra eşittir. Dikkate alınan akış ölçerlerin tasarımı basittir. Piezoelektrik elemanların diferansiyel dahil edildiği şema daha iyidir. Tek bir alıcı piezoelektrik elemanlı bir devrede ihlal edilen okumaların kararlılığını artırır. rastgele nedenlerin etkisi altında absorpsiyon katsayısındaki değişiklik. Bununla birlikte, akış ölçümünün doğruluğu, yöntemin kendisinin düşük duyarlılığı ile sınırlıdır.
Şekil 13—Çoklu Yansıma Akış Ölçer Şeması.
Bu bağlamda, boru duvarlarından çok sayıda akustik titreşim yansımasına sahip akış ölçerler önerilmektedir. Titreşimler boru eksenine dik yönlenmez, onunla küçük bir açı oluşturur (Şekil 13). Ultrasonik ışının hızı = 0'daki yolu düz bir çizgi olarak gösterilir. Bu durumda, her iki alıcı piezoelektrik eleman aynı miktarda akustik enerji alır ve diferansiyel amplifikatör UD'nin çıkışında sinyal yoktur. V hızı göründüğünde kirişin yolu kesikli bir çizgi ile gösterilir. Hız ne kadar yüksek olursa, sol alıcı piezoelektrik eleman sağdakine kıyasla o kadar fazla enerji alır ve UD amplifikatörünün çıkışında sinyal o kadar büyük olur. G jeneratöründen sinyaller emitör 3'e ve K anahtarına ulaşır. Rezonans frekansında uyarılan yardımcı piezoelektrik eleman, ölçülen maddenin akustik empedansı ile orantılı bir sinyal verir. Devre ve DC düzeltme dedektörü aracılığıyla bu sinyal, hesaplama cihazı VU'ya girer. Burada, D dedektörü aracılığıyla UD amplifikatöründen gelen, hız ile orantılı olan ana sinyal ile çarpılır. Ortaya çıkan, hız ile orantılı olan sinyal, yani kütlesel akış, MP cihazı tarafından ölçülür. . Böyle bir akış ölçerin hassasiyeti oldukça yüksektir, ancak okumaları borunun yansıtıcı yüzeylerinin durumuna (korozyon ve kirlenme) bağlıdır.
Özel amaçlı ultrasonik akış ölçerler.
Ultrasonik yöntem sadece boru hatlarında hareket eden sıvıların ve gazların akış hızlarını ölçmek için değil, aynı zamanda bu maddelerin açık kanallarda ve nehirlerde hızlarını ve akış hızlarını ölçmek için de uygulama bulur. meteorolojik tesisler. Buna ek olarak, boru hattının dışına kurulum için tasarlanmış portatif debimetreler geliştirilmektedir.
Şekil 14. Taşınabilir ultrasonik akış dönüştürücü.
Madenlerde hava akışının ölçülmesi. Madenin aynı duvarına yerleştirilmiş iki piezoelektrik eleman, düşük frekanslı (16-17 kHz) doğrudan akustik radyasyonu zıt yönlerde çalıştırıyor. Alıcı piezoelektrik elemanlar, manyetostriktif tip emitörlerden büyük (5-6 m) mesafelerde diğer duvarda bulunur.
Meteorolojik tesislerde hava hızının ölçülmesi. Hava hızını ölçmek için akustik yöntemler, meteorolojik uygulamaya giderek daha fazla dahil edilmektedir. Meteorolojik tesislerde kullanılmak üzere özel transdüser tasarımları geliştirilmektedir. Bunlardan birinde, piezoseramik radyal olarak polarize edilmiş bir halka, simetri eksenine dik bir düzlemde yönsüz radyasyon oluşturur.
Akustik titreşimlerin yer değiştirmesine dayalı akış ölçer hataları.
Hız profilinin yanlış hesaplanması. Bu hata, akustik titreşimlerin yolu boyunca ortalama hızın ölçülen maddesinin ortalama akış hızının eşitsizliğinden kaynaklanır. Bu eşitsizlik, kesin değerinin belirlenmesi zor olan bir düzeltme faktörü tarafından dikkate alınır. Laminer rejimden türbülanslı rejime geçiş bölgesinde, düzeltme faktöründeki değişim daha da önemlidir. Bu nedenle, cihazın kalibrasyonu sırasında, akış hızının ortalamasına veya diğer değerine karşılık gelen düzeltme faktörünün sabit bir değeri benimsenirse, diğer akış hızlarında ek bir ölçüm hatası ortaya çıkar. Deforme olmuş akışlarda, düzeltme faktörünün gerçek değerini belirlemek özellikle zordur. Bu durumda, akustik titreşimlerin dört kiriş boyunca yönlendirildiği (bkz. Şekil 1) akış transdüserleri kullanılmalı veya hız diyagramını düzelten bir nozül veya karıştırıcı takılmalıdır.
Ultrason hızını değiştirme. Sıvılarda ve gazlarda ultrasonun hızı, sıcaklık, basınç ve bileşim veya tek tek bileşenlerin içeriği (konsantrasyon) ile değişen ikincisinin yoğunluğuna bağlıdır. Sıvılar için hız pratikte sadece sıcaklığa ve içeriğe bağlıdır. Hızdaki değişiklik, faz ve zaman darbeli akış ölçerler için esastır. Onlar için, c'deki bir değişiklikten akış hızının ölçülmesindeki hata kolayca %2-4 veya daha fazlasına ulaşabilir, çünkü hız %1 değiştiğinde hata %2 artar. Radyasyonu boru eksenine dik olan akış ölçerler için hata iki kat daha azdır. Frekans debimetrelerde hız değerinin değiştirilmesinin ölçüm sonuçları üzerinde çok az etkisi vardır.
Hız değişiminin faz ve zaman darbeli akış ölçerlerin okumaları üzerindeki etkisini ve ayrıca boru eksenine dik radyasyonlu akış ölçerleri, uygun düzeltme şemalarını uygulayarak veya kütle akış ölçümüne geçerek ortadan kaldırmak mümkündür.
İlk durumda, boru eksenine dik olan ek bir akustik kanal eklenir. Faz akış ölçerler için karşılık gelen devre şekil 2'de verilmiştir. 10. Kütle akışı ölçülürken, maddenin direnciyle orantılı olan ortamın akustik direncini ölçmek için ek bir piezoelektrik eleman eklenir (bkz. Şekil 11 ve 13).
Kırılımlı transdüserlerde, c'nin etkisinin kısmi telafisi, borunun malzemesini ve konumunun a açısını seçerek mümkündür.Kırılma indisini ölçmenin sıcaklık etkisi, faz ve zaman darbesindeki zaman farkı üzerindeki sıcaklık etkisi nedeniyle oluşur. akış ölçerler, hız değişiminin zaman üzerindeki doğrudan etkisinin tam tersidir. Ancak önemli sıcaklık değişimlerinde, sıcaklık katsayılarının kararsızlığı nedeniyle bu yöntem etkisizdir. Bu yöntem, piezoelektrik elemanları borunun dışına kurarken ve sıvı ses hatları kullanırken biraz daha büyük olanaklara sahiptir.
Elektronik-akustik kanalların asimetrisi. Çift ışınlı akış ölçerlerde, akustik kanalların bir miktar asimetrisi kaçınılmazdır, bu da akış yönünde ve ona karşı hareket süreleri arasındaki farkı ölçmede önemli bir hataya neden olabilir. Zaman hatası, kanalların içlerinde ölçülen maddenin yoğunluğundaki farklılık nedeniyle kanalların geometrik boyutlarındaki farktan kaynaklanan zaman hatasının toplamıdır.
Geometrik asimetri hataları, sıfır akışta telafi edilebilir. Ancak bu telafinin gerçekleştirildiği hızlar saparsa, hata çok daha az ölçüde de olsa yeniden ortaya çıkacaktır. Hatayı azaltmak için her iki akustik kanal da birbirine mümkün olduğunca yakın yerleştirilir. Bu bağlamda paralel olarak düzenlenmiş kanalları olan devreler (bkz. Şekil 3, k), daha iyi planlar kesişen akustik kanallarla (bkz. Şekil 3, l). En büyük hata, üç piezoelektrik elemanlı bir devrede meydana gelebilir (bkz. Şekil 3, b). Küçük boru çapları ve düşük frekans ve dolayısıyla kötü yönlendirilmiş radyasyon ile, açı tipi dönüştürücü kullanmanın zor olduğu durumlarda, her iki kanalda da eşit sıcaklıkları korumak için özel önlemler alınmalıdır. Bu nedenle, katı parçacıklar ve nem içeren küçük bir kömür katranı akış hızı ölçülürken, akustik salınımların frekansı 0,1 MHz'e eşit olarak alındı ve akış dönüştürücü, Şekil 1'de gösterilen devreye göre yapıldı. 194, g.Birbirinden uzak kanallardaki sıcaklığı eşitlemek için ısı yalıtımı ile kaplı masif metal blok içine delinir.
Doppler ultrasonik akış ölçerler.
Doppler akış ölçerler, akustik titreşimler akış homojensizlikleri tarafından yansıtıldığında oluşan Doppler frekans farkının akışa bağlı ölçümüne dayanır. Frekans farkı, akustik titreşimleri yansıtan parçacığın hızına ve bu titreşimlerin yayılma hızına bağlıdır.
Yayıcı ve alıcı piezoelektrik elemanların (Şekil 15) hıza veya aynı olan borunun eksenine göre simetrik bir düzenlemesiyle, eğim açıları birbirine eşittir.
Şekil 15. Doppler akış dönüştürücünün şeması (1,2 - piezoelektrik eleman yayan ve alan)
Böylece ölçülen frekans farkı, yansıtıcı parçacığın hızının ölçülmesine, yani yerel akış hızının ölçülmesine hizmet edebilir. Bu, Doppler ultrasonik akış ölçerleri diğer yerel hız tabanlı akış ölçerlere yaklaştırıyor. Uygulamaları için hız ile yansıtıcının parçacıkları ve akışın ortalama hızı arasındaki ilişkiyi bilmek gerekir. Bir makale, Doppler yöntemini kullanarak bir akışın çapsal kesitindeki birkaç noktada hızları ölçme olasılığını, yani bir hız profili elde etme olasılığını değerlendirir. Bunu yapmak için verici, akışa 0.1-1 μs süreli ve 15-23 kHz frekanslı akustik darbeler gönderir. Alıcı, darbe gönderildikten sonraki gecikme süresinden sonra yalnızca anlık olarak açılır. Gecikme süresi ölçülerek, akış kesitinde farklı noktalarda bulunan parçacıkların hızı hakkında bilgi elde edilebilir.
Küçük boru çaplarında (50-100 mm'den az), yayan ve alan piezoelektrik elemanların uzunluklarının borunun iç çapına eşit olduğu Doppler akış ölçerler vardır. Boru bölümünün çap düzleminde yer alan bir değil, birkaç yerel parçacık hızına tepki verirler. Böyle bir cihazın bir örneği Şekil 2'de gösterilmektedir. 16. Baryum titanat piezoelektrik elemanlar, 20 mm uzunluğunda, 6-5 mm genişliğinde, radyasyon frekansı 5 MHz, Doppler frekans kayması yaklaşık 15 kHz. Ölçülen madde, partikül çapları 0.1 mm'yi aşmayan %1'lik bir bentonit süspansiyonudur. Geçiş bölgesindeki okumaların belirsizliğini ortadan kaldırmak için orta kısımdaki piezoelektrik elemanlar ekranlandı. Bundan dolayı, laminer bölgedeki hız oranı keskin bir şekilde artmış ve pratik olarak türbülanslı bölge ile aynı hale gelmiş ve kalibrasyon doğrusunun eğimi her iki bölgede de aynı olmuştur. Piezo elemanların yerleştirildiği nispeten büyük ceplerde girdap oluşumunu önlemek, boş alan su ile aynı akustik dirence sahip polistiren folyo ile doldurulur.
Şimdi, çoğu durumda, Doppler akış ölçerlerdeki piezoelektrik elemanlar borunun dışına yerleştirilir. Bu özellikle kirlenmiş ve aşındırıcı maddelerin ölçülmesi durumunda gereklidir, ancak bu durumda özellikle kirişin boru duvarındaki kırılmasından dolayı ek hatalar dikkate alınmalıdır.
Şekil 16. Küçük çaplı bir çalışmada bir Doppler akış ölçerin şeması (1,2 - piezoelektrik elemanları yayan ve alan; 3 - 5 MHz frekanslı osilatör; 4 - doğrultucu filtre; 5 - amplifikatör; 6 - Doppler frekans kaydırma ölçer )
Diğer ultrasonik akış ölçerlerle karşılaştırıldığında, Doppler olanlar, çıkış sinyalinin bir parçacık tarafından değil, bir reflektör tarafından değil, farklı özelliklere sahip birkaç parçacık tarafından ilk frekanstaki bir kaymadan kaynaklanan tüm frekans spektrumunu temsil etmesi nedeniyle en düşük doğruluğa sahiptir. hızlar. Bu nedenle, akış ölçümünün bağıl hatası genellikle %2-3'ten az değildir.
Doppler ultrasonik debimetreler giderek daha yaygın hale geliyor. Esas olarak, yoğunluğu çevreleyen maddeden farklı olan partiküller içeren bulamaçlar, süspansiyonlar ve emülsiyonlar dahil olmak üzere çeşitli bulamaçların akış hızını ölçmek için kullanılırlar. Ancak çeşitli sıvılarda bulunan doğal homojensizlikler (gaz kabarcıkları dahil) bile Doppler etkisinin ortaya çıkması için yeterlidir. Onların yokluğunda, akış dönüştürücünün önünde bir mesafede 0,25-0,5 mm'lik deliklere sahip bir borudan akışa hava veya gaz üflenmesi önerilir. Üflenen gazın akış hızı, ölçülen maddenin akış hızının %0,005 0.1'idir.
Akustik uzun dalga akış ölçerler (düşük frekans).
Daha önce düşünülen tüm ultrasonik akış ölçerlerin aksine, uzun dalga akustik akış ölçerler düşük (sonik) bir frekansta çalışır. Böyle bir akış ölçerin prototipinin akış dönüştürücü şeması, Şek. 17.
Şekil 17. Düşük frekanslı akustik akış ölçer.
Akustik titreşimlerin kaynağı, 50 mm çapında bir pirinç borunun giriş bölümüne monte edilen hoparlör 1'dir. Bu bölüm, titreşimlerin ve diğer parazitlerin iletilmesini önleyen bir kaplin 2 yardımıyla bir boru 3 ile, üzerine birbirinden 305 mm mesafede iki mikrofonun 4 yerleştirildiği bir boruya 3 bağlanır. köpük kauçuk. Mikrofon alıcıları ile aynı hizada iç duvarlar borular. Kaynak 1 tarafından üretilen akustik titreşimler, yüksek frekanslı girişimi ortadan kaldırmak için uygun olan, boru hattının çapının birkaç katı olan bir dalga boyuna sahiptir. Bu dalga borunun her iki ucundan da yansır, bunun sonucunda iki dalga borunun içinde birbirine doğru hareket eder. Bu iki dalga, boru hattında duran bir dalga oluşturur. Birbirine doğru hareket eden dalgaların genlikleri birbirine eşit olmadığından, düğümlerdeki ikincisinin genliği sıfıra eşit değildir. Yani ses kaynağı 1 mikrofonlardan önce kurulursa, kaynak 1 tarafından oluşturulan dalga ile borunun ön ucundan yansıyan dalganın eklenmesiyle aşağı doğru hareket eden dalga oluşurken, geri dalga sadece kanaldan yansır. çıkış ucu ve onunla mikrofonlar arasındaki yerel dirençler. Duran dalga düğümlerinin yakınında mikrofonlardan kaçınılmalıdır. Akış hızı = 0'da, her iki mikrofonun sinüzoidal sinyallerinin fazları aynıdır. Hızın ortaya çıkmasıyla birlikte, artan hız ile artan bir faz kayması meydana gelir. Mikrofonlar arasındaki L mesafesi, dalga boyuna veya yarısına eşit olacak şekilde seçilir.
Sonuçlar.
Göz önünde bulundurulan dört çeşit akustik akış ölçerden, akış boyunca ve akışa karşı yönlendirilen ultrasonik titreşimlere sahip cihazlar en büyük kullanımı almıştır. Drift ultrasonik debimetreler nadiren kullanılır. İlkinden çok daha az hassastırlar. Doppler cihazları öncelikle yerel akış hızlarını ölçmek için kullanılır. Uzun dalga boylu akustik akış ölçerler son zamanlarda ortaya çıkmıştır ve uygulamalarında henüz yeterli deneyim bulunmamaktadır.
Ultrasonik titreşimlerin akış boyunca ve buna karşı geçiş süresindeki farkı ölçmek için üç yöntemden en yaygın olarak, tek kanallı akış dönüştürücülü frekans darbesi yöntemi kullanılır. En yüksek ölçüm doğruluğunu sağlayabilir ve verilen ölçüm hatası % (0,5-1)'e düşürülebilir. % ±(0.1 0.2)'ye kadar daha da küçük hatalara sahip cihazlar yaratıldı, bu da bu tür cihazların örnek olarak kullanılmasını mümkün kılıyor. İki kanallı debimetrelerin ölçüm devreleri daha basittir ancak doğrulukları daha düşüktür. Faz akış ölçerler, %0.02'ye kadar düşük hızları ölçmek gerektiğinde ve ayrıca kirli ortamları ölçerken frekans ölçerlere göre bir avantaja sahiptir.
Deforme olmuş bir hız alanı ile, boru hattının düz bölümünün yetersiz uzunluğu nedeniyle, büyük bir ek hata meydana gelebilir. Hatayı ortadan kaldırmak için, profili hizalayan bir nozül veya karıştırıcı veya akustik titreşimlerin çapsal düzlemde değil, birkaç kiriş boyunca yönlendirildiği bir akış dönüştürücü kullanmak gerekir.
Ultrasonik akış ölçerlerin ana uygulama alanı, çeşitli sıvıların akışının ölçülmesidir. İletken olmayan ve agresif sıvıların yanı sıra petrol ürünlerinin akışını ölçmek için özellikle uygundurlar.
Referans verisi:
Faz ultrasonik debimetreler
| № | Parametre | Anlam | Not | |
| dk | maksimum | |||
| 1 | Doğruluk sınıfı | 0,02 | 2,5 | |
| 2 | 6 ton/saat | 300 ton/saat | ||
| 3 | Hassasiyet, l/dak | |||
| 4 | Ölçülen akış, l/dak | 180 | ||
| 5 | 150 | |||
| 6 | Orta basınç | |||
| 7 | Orta sıcaklık | |||
| 8 | Ortam sıcaklığı | 100 | ||
| 9 | ||||
| 10 | Patlamaya dayanıklı versiyon | |||
| 11 | ||||
| 12 | ||||
| 13 | Viskozite ölçümü. çevre, cSt | |||
| 14 | ||||
| 15 | MTBF, saat | |||
| 16 | Hizmet ömrü, yıllar | |||
| 17 | Su darbesine izin verilebilirlik | |||
| 18 | Fiyat, $/mm DN | |||
Frekans ultrasonik debimetreler
| № | Parametre | Anlam | Not | |
| dk | maksimum | |||
| 1 | Doğruluk sınıfı | 0,1 | 2 | |
| 2 | Ölçüm akış aralığı Qmax/Qmin | |||
| 3 | Hassasiyet, l/dak | |||
| 4 | Ölçülen akış, l/dak | |||
| 5 | Nominal çap (DN), mm | 100 | ||
| 6 | Orta basınç | |||
| 7 | Orta sıcaklık | |||
| 8 | Ortam sıcaklığı | |||
| 9 | Mümkün devir. agresif ortamlar | |||
| 10 | Patlamaya dayanıklı versiyon | |||
| 11 | Akış ölçere göre düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 12 | Akış ölçerden sonraki düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 13 | Viskozite ölçümü. çevre, cSt | |||
| 14 | Filtrasyon ortamının inceliği için gereklilikler, mikronlar | |||
| 15 | MTBF, saat | |||
| 16 | Hizmet ömrü, yıllar | |||
| 17 | Su darbesine izin verilebilirlik | |||
| 18 | Fiyat, $/mm DN | |||
Zaman darbeli ultrasonik debimetreler
| № | Parametre | Anlam | Not | |
| dk | maksimum | |||
| 1 | Doğruluk sınıfı | 0,2 | ||
| 2 | Ölçüm akış aralığı Qmax/Qmin | |||
| 3 | Hassasiyet, l/dak | |||
| 4 | Ölçülen akış, l/dak | |||
| 5 | Nominal çap (DN), mm | |||
| 6 | Orta basınç | |||
| 7 | Orta sıcaklık | |||
| 8 | Ortam sıcaklığı | |||
| 9 | Mümkün devir. agresif ortamlar | |||
| 10 | Patlamaya dayanıklı versiyon | |||
| 11 | Akış ölçere göre düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 12 | Akış ölçerden sonraki düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 13 | Viskozite ölçümü. çevre, cSt | |||
| 14 | Filtrasyon ortamının inceliği için gereklilikler, mikronlar | |||
| 15 | MTBF, saat | |||
| 16 | Hizmet ömrü, yıllar | |||
| 17 | Su darbesine izin verilebilirlik | |||
| 18 | Fiyat, $/mm DN | |||
Ölçülen maddenin ses hızı ve yoğunluğu için düzeltmeli ultrasonik akış ölçerler
| № | Parametre | Anlam | Not | |
| dk | maksimum | |||
| 1 | Doğruluk sınıfı | 0,2 | 1 | |
| 2 | Ölçüm akış aralığı Qmax/Qmin | |||
| 3 | Hassasiyet, l/dak | |||
| 4 | Ölçülen akış, l/dak | 1200 | ||
| 5 | Nominal çap (DN), mm | |||
| 6 | Orta basınç | |||
| 7 | Orta sıcaklık | 10 | ||
| 8 | Ortam sıcaklığı | |||
| 9 | Mümkün devir. agresif ortamlar | |||
| 10 | Patlamaya dayanıklı versiyon | |||
| 11 | Akış ölçere göre düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 12 | Akış ölçerden sonraki düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 13 | Viskozite ölçümü. çevre, cSt | |||
| 14 | Filtrasyon ortamının inceliği için gereklilikler, mikronlar | |||
| 15 | MTBF, saat | |||
| 16 | Hizmet ömrü, yıllar | |||
| 17 | Su darbesine izin verilebilirlik | |||
| 18 | Fiyat, $/mm DN | |||
Doppler ultrasonik akış ölçerler
| № | Parametre | Anlam | Not | |
| dk | maksimum | |||
| 1 | Doğruluk sınıfı | 2 | 3 | |
| 2 | Ölçüm akış aralığı Qmax/Qmin | |||
| 3 | Hassasiyet, l/dak | |||
| 4 | Ölçülen akış, l/dak | |||
| 5 | Nominal çap (DN), mm | 10 | ||
| 6 | Orta basınç | |||
| 7 | Orta sıcaklık | |||
| 8 | Ortam sıcaklığı | |||
| 9 | Mümkün devir. agresif ortamlar | |||
| 10 | Patlamaya dayanıklı versiyon | |||
| 11 | Akış ölçere göre düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 12 | Akış ölçerden sonraki düz bölümün uzunluğu, d | |||
| 13 | Viskozite ölçümü. çevre, cSt | |||
| 14 | Filtrasyon ortamının inceliği için gereklilikler, mikronlar | |||
| 15 | MTBF, saat | |||
| 16 | Hizmet ömrü, yıllar | |||
| 17 | Su darbesine izin verilebilirlik | |||
| 18 | Fiyat, $/mm DN | |||
Kullanılmış Kitaplar:
Kremlevsky P.P. Madde miktarının akış ölçerleri ve sayaçları: Referans kitabı: Kitap. 2 / Genel altında ed. E. A. Shornikova. - 5. baskı, gözden geçirilmiş. ve ek - St. Petersburg: Politeknik, 2004. - 412 s.
Akış ölçüm görevlerinin sınıflandırılması
İşlevsel amaca göre, endüstride akış ölçümü sorunları şartlı olarak iki ana bölüme ayrılabilir:
muhasebe görevleri:
- reklam;
- operasyonel (teknolojik);
Teknolojik süreçlerin kontrol ve yönetimi görevleri:
- belirli bir akış hızının korunması;
- iki veya daha fazla ortamı belirli bir oranda karıştırmak;
– dozlama/dolum işlemleri.
Muhasebe görevleri, akış hızının ölçüm hatasına ve akış ölçerin stabilitesine yüksek talepler getirir, çünkü okumaları tedarikçi ve tüketici arasındaki uzlaştırma işlemlerinin temelidir. Operasyonel muhasebe görevleri, mağazalararası, mağaza içi muhasebe vb. gibi uygulamaları içerir. Bu görevler için gereksinimlere bağlı olarak, ticari muhasebeden daha büyük bir ölçüm hatasıyla daha basit bir tasarıma sahip akış ölçerleri kullanmak mümkündür.
Teknolojik süreçlerin kontrol ve yönetimi görevleri çok çeşitlidir, bu nedenle akış ölçer tipinin seçimi, bu sürecin önem derecesine ve gereksinimlerine bağlıdır.
Ölçüm koşullarına göre akışı belirleme görevleri şu şekilde sınıflandırılabilir:
tam dolu (basınç) boru hatlarında akış ölçümü;
eksik doldurulmuş (basınçsız) boru hatlarında, açık kanallarda ve tepsilerde akış ölçümü.
Tam dolu boru hatlarındaki akış ölçüm görevleri standarttır ve çoğu akış ölçer bu uygulama için tasarlanmıştır.
İkinci grubun görevleri, her şeyden önce sıvı seviyesinin belirlenmesini gerektirdiği için spesifiktir. Ayrıca, tepsi veya kanalın tipine bağlı olarak, sıvı akış hızının seviyeye bağlı olarak teorik olarak kanıtlanmış ve deneysel olarak onaylanmış bağımlılıklarına dayanarak ölçülen seviye boyunca akış hızını belirlemek mümkündür. Bununla birlikte, bir kanaldaki, kanaldaki veya eksik doldurulmuş boru hattındaki sıvı seviyesinin ölçülmesine ek olarak, akış hızının belirlenmesinin de gerekli olduğu uygulamalar vardır.
Sıvı akış ölçümü
Sıvıların akışını ölçmek için endüstriyel ortam elektromanyetik, ultrasonik, kütle Coriolis akış ölçerler ve rotametrelerin kullanılması tavsiye edilir.
Ek olarak, bazı durumlarda vorteks akış ölçerlerin ve değişken basınç düşüşlü akış ölçerlerin kullanılması optimal bir çözüm olabilir.
Elektriksel olarak iletken sıvıların ve bulamaçların akışını ölçmek için cihazlar seçerken, her şeyden önce elektromanyetik akış ölçer kullanma olasılığının dikkate alınması önerilir.
onların sayesinde Tasarım özellikleri, çeşitli astar malzemeleri ve elektrotlar, bu cihazların çok çeşitli uygulamaları vardır ve aşağıdaki ortamların akışını ölçmek için kullanılır:
genel teknik ortam (su, vb.);
yüksek derecede aşındırıcı ortamlar (asitler, alkaliler, vb.);
aşındırıcı ve yapışkan (yapışkan) ortam;
lif veya katı içeriği %10'dan (ağırlıkça) fazla olan bulamaçlar, macunlar ve süspansiyonlar.
Yüksek ölçüm doğruluğu (ölçülen değerin ± 0,2 ... 0,5'i), kısa tepki süresi (modele bağlı olarak 0,1 s'ye kadar), hareketli parça yok, yüksek güvenilirlik ve uzun hizmet ömrü, minimum bakım - tüm bunlar tam yapar- akış elektromanyetik akış ölçerler, küçük ve orta çaplı boru hatlarında akış ölçümü ve elektriksel olarak iletken ortam miktarının hesaplanması sorunlarına en uygun çözümdür.
Dalgıç elektromanyetik debimetreler, yüksek ölçüm doğruluğunun gerekli olmadığı operasyonel kontrol görevlerinde ve teknolojik süreçlerde ve ayrıca büyük çaplı (> DN400) boru hatlarındaki akış ve açık kanal ve tepsilerdeki akış hızının ölçülmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ultrasonik akış ölçerler esas olarak iletken olmayan ortamların (petrol ve rafine edilmiş ürünler, alkoller, çözücüler vb.) akışını ölçmek için kullanılır. Tam akışlı akış ölçerler hem ticari ölçüm birimlerinde hem de proses kontrolünde kullanılır. Versiyona bağlı olarak bu cihazların ölçüm hatası, ölçülen değerin yaklaşık ± %0,5'i kadardır. Ölçüm ilkesine bağlı olarak, ortam saf (zaman darbeli akış ölçerler) veya çözünmemiş partiküller ve/veya çözülmemiş hava (Doppler akış ölçerler) içermelidir. İkinci durum için ortam örneği olarak bulamaçlar, süspansiyonlar, sondaj sıvıları vb. gösterilebilir.
Kelepçeli sensörlü debimetrelerin kurulumu kolaydır ve kural olarak, operasyonel muhasebe ve kritik olmayan teknolojik süreçlerde (ölçeğin ± 1 ...% 3'ü oranında hata) veya uygulamalarda kullanılır. tam akışlı akış ölçerler kurmak mümkün değildir.
Coriolis kütle akış ölçerleri, ölçüm prensibi sayesinde hemen hemen her ortamın akışını ölçebilir. Bu cihazlar, yüksek ölçüm doğruluğu (kütle akışı ölçülürken ölçülen değerin ± %0,1…0,5'i) ve yüksek maliyeti ile ayırt edilir. Bu nedenle, Coriolis akış ölçerlerin öncelikli olarak, bir ortamın kütle akışını ölçmenin veya aynı anda birkaç parametreyi (kütle akışı, yoğunluk ve sıcaklık) kontrol etmenin gerekli olduğu gözetimli aktarım birimlerinde, dozlama/dolum işlemlerinde veya kritik teknolojik işlemlerde kullanılması önerilir.
Ek olarak, kütlesel akış ölçerler, örneğin bir baypas hattına kurulduğunda yoğunluk ölçer olarak kullanılabilir. Diğer tüm durumlarda, daha basit uygulamalarla kütle akış ölçerler, aynı sorunları çözmek için kullanılabilen hacimsel akış ölçerlerle karşılaştırıldığında rekabetçi olmayabilir.
Kütle akış ölçerlerde boruları ölçmek için kullanılan malzemeler, kural olarak, paslanmaz çelik, Hastelloy alaşımı, bu nedenle bu cihazlar yüksek derecede aşındırıcı ortamları ölçmek için uygun değildir. Kütle akışını doğrudan ölçme yeteneği, bir ortamın diğerindeki konsantrasyonunu belirleme yeteneği ile iki fazlı ortamın akışını ölçmek için kütle akış ölçerlerin kullanılmasını mümkün kılar. Kısıtlamalar da var. Kural olarak, kütle akış ölçerlerde ölçüm tüpü malzemeleri olarak paslanmaz çelik ve Hastelloy alaşımı kullanılır, bu nedenle bu cihazlar yüksek korozif ortamların akışını ölçmek için uygun değildir. Ayrıca, kütle akış ölçerlerle akış ölçümünün doğruluğu, ölçülen ortamda çözünmemiş gazın varlığından büyük ölçüde etkilenir.
Rotametreler genellikle düşük akış hızlarını ölçmek için kullanılır. Bu cihazların doğruluk sınıfı, versiyona bağlı olarak 1.6 ... 2.5 arasında değişir, bu nedenle bu cihazların operasyonel muhasebe ve teknolojik süreçlerin kontrolü görevlerinde kullanılması önerilir.
Paslanmaz çelik ve PTFE, ölçüm tüpü malzemeleri olarak kullanılır, bu da aşındırıcı ortamın akış hızını ölçmek için rotametrelerin kullanılmasını mümkün kılar. Metal rotametreler ayrıca yüksek sıcaklıktaki ortamların akış hızının ölçülmesini mümkün kılar.Rotametreler kullanılarak yapışkan, aşındırıcı ortam ve mekanik kirlilik içeren ortamların akış hızının ölçülmesinin imkansız olduğu unutulmamalıdır. Ayrıca, kurulumda bir kısıtlama vardır. bu türden akış ölçerler: kurulumlarına yalnızca ölçülen ortamın akış yönü aşağıdan yukarıya doğru olan dikey boru hatlarına izin verilir. Modern rotametreler, göstergelere ek olarak, 4 ... 20 mA çıkış sinyaline sahip bir mikroişlemci elektronik modülü, akış rölesi modunda çalışmak için bir toplayıcı ve limit anahtarları ile donatılabilir.
Vorteks ölçerler özellikle gaz/buhar akışını ölçmek için geliştirilmiş olsa da, sıvı ortam akışını ölçmek için de kullanılabilirler. Bununla birlikte, tasarım özellikleri nedeniyle, bu cihazların operasyonel muhasebe ve teknolojik süreçlerin kontrolü görevlerinde en çok önerilen uygulamaları şunlardır:
+450 °С'ye kadar sıcaklıklarda yüksek sıcaklıktaki sıvıların akış ölçümü;
-200 °C'ye kadar sıcaklıklarda kriyojenik sıvıların akış hızının ölçümü;
yüksek, 25 MPa'ya kadar, boru hattındaki proses basıncı;
büyük çaplı boru hatlarında akış ölçümü (dalgıç girdap akış ölçerler).
Bu durumda, sıvı temiz, tek fazlı ve viskozitesi 7 cP'den fazla olmayan olmalıdır.
Gaz ve buhar akış ölçümü
Koşullu olarak pratik olarak sıkıştırılamaz ortam olarak kabul edilebilecek sıvıların aksine, gaz halindeki ortamın hacmi önemli ölçüde sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Bu nedenle gaz miktarları dikkate alındığında ya normal koşullara (T = 0 °C, P = 101.325 kPa abs.) ya da standart koşullara (T = +20 °C, P = 101.325 kPa mutlak).
Bu nedenle, bir hacimsel akış ölçer, basınç ve sıcaklık sensörleri, bir yoğunluk ölçer veya bir kütle akış ölçer ile birlikte gaz ve buhar miktarını ölçmek için bir hesaplama cihazı (düzeltici veya diğer ikincil cihaz karşılık gelen matematiksel fonksiyonlarla birlikte). Proses uygulamalarında gaz akışı kontrolü genellikle tek başına hacim akışını ölçmekle sınırlıdır, ancak doğru kontrol için, özellikle gaz yoğunluğunda büyük dalgalanmalar olması durumunda, normal koşullar altında akış hızının belirlenmesi de gereklidir.
Gaz ve buhar akışını ölçmek için en yaygın olarak kullanılan yöntem, değişken basınç farkı (PPD) yöntemidir ve daraltma cihazları geleneksel olarak birincil akış dönüştürücüleri olarak, öncelikle standart bir orifis olarak kullanılır. PPD akış ölçerlerin başlıca avantajları, sızıntısız doğrulama, düşük maliyet, geniş uygulama yelpazesi ve kapsamlı çalışma deneyimidir. Bununla birlikte, bu yöntemin çok ciddi dezavantajları da vardır: basınç düşüşünün akış hızına ikinci dereceden bağımlılığı, sınırlayıcılarda büyük basınç kayıpları ve boru hattının düz bölümleri için katı gereksinimler. Sonuç olarak, şu anda hem Rusya'da hem de tüm dünyada, akış ölçüm sistemlerini orifislerle, diğer ölçüm ilkeleriyle akış ölçerlerle değiştirmeye yönelik açık bir eğilim var. Küçük ve orta çaplı boru hatları için artık geniş seçim akışı ölçmek için çeşitli yöntemler ve araçlar, ancak 300 ... 400 mm ve üzeri çapa sahip boru hatları için, PPD yöntemine pratik olarak alternatif yoktur. Orifisli geleneksel PPD akış ölçerlerin dezavantajlarından kurtulmak, yöntemin kendi avantajlarını korurken, birincil akış dönüştürücüler olarak Torbar serisinin ortalama basınç tüplerinin ve EJA / EJX serisinin dijital basınç farkı sensörlerinin aşağıdaki gibi kullanılmasına izin verir. fark basıncını ölçmek için araçlar (fark basınç göstergeleri). Aynı zamanda, basınç kayıpları onlarca ve yüzlerce kez azalır, düz bölümler ortalama 1,5 ... 2 kat azalır, akış hızı dinamik aralığı 1:10'a ulaşabilir.
AT son zamanlar Vorteks akış ölçerler, gaz ve buhar akışını ölçmek için daha geniş uygulama alanı bulmaktadır. Değişken basınçlı debimetrelerle karşılaştırıldığında, daha geniş bir dönüş, daha düşük basınç düşüşü ve düz çalışma özelliklerine sahiptirler. Bu cihazlar, başta ticari olmak üzere ölçümde ve kritik akış kontrol görevlerinde en etkilidir. Sıcaklık ve basınç sensörleri ile birlikte yerleşik sıcaklık sensörlü bir akış ölçer veya standart bir akış ölçer kullanmak, buhar akışını ölçerken özellikle önemli olan ortamın kütle akış hızını belirlemenize olanak tanır.
Bununla birlikte, bu cihazlar, ölçüm ilkelerinin özellikleri nedeniyle aşağıdakiler için kullanılmaz:
katı inklüzyonlu çok fazlı, yapışkan ortam ve ortamın akış ölçümü;
düşük akış hızlarına sahip ortamın akış ölçümü.
Akış ölçümü için düşük ila orta akış hızları için teknik gazlar rotametreler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu cihazlar hem yüksek sıcaklıktaki hem de aşındırıcı ortamlarla çalışmak üzere tasarlanmıştır ve çeşitli tasarımlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, yukarıda belirtildiği gibi, rotametreler yalnızca akış yönü aşağıdan yukarıya doğru olan dikey boru hatlarına monte edilir ve aşındırıcı olanlar da dahil olmak üzere yapışkan ortamların ve katı içeren ortamların akış hızını ölçmek için kullanılmaz.
Gazın kütle akışını doğrudan ölçmek gerekirse, kütle Coriolis akış ölçerler de kullanılır. Bununla birlikte, bu cihazları kullanırken, gazların yoğunluğu daha düşük olduğundan, yoğunluk ölçümü ve buna bağlı olarak hacim akışının hesaplanması mümkün değildir. Minimum değer bu akış ölçerlerin yoğunluğunun ölçüm aralığı. Bu cihazların yüksek maliyeti göz önüne alındığında, kritik parametrenin ortamın kütle akış hızı olduğu en kritik proseslerde kullanılması tavsiye edilir.
Çeşitli akış ölçer türlerinin uygulama özet tablosu
| Akış tipi |
Buhar |
gazlar |
sıvılar |
Baskı yapmak ölçülebilir ortamlar |
|||||||||||||
| viskozite |
kürkten- güzel |
||||||||||||||||
| Değişken diferansiyel akış ölçerler baskı yapmak |
Ö |
Ö |
∆ |
Ö |
∆ | Ö |
∆ | X |
∆ | X |
∆ | ∆ | Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
|
| Elektromanyetik akış ölçerler |
X |
X | X | Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
∆ | X | X | Ö |
|
| girdap metre |
Ö |
Ö |
∆ | Ö |
X |
Ö |
∆ | X |
X |
X |
X |
X |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
|
| ultrasonik akış metre |
Uçuş süresi |
X |
∆ | ∆ | Ö |
Ö |
Ö |
∆ | X |
X |
X |
Ö |
Ö |
∆ | ∆ | Ö |
Ö |
| doppler |
X |
X |
X |
X |
Ö |
Ö |
Ö |
∆ | Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
∆ | ∆ | Ö |
Ö |
|
| Rotametreler |
Ö |
Ö |
X |
Ö |
X |
Ö |
Ö |
Ö |
X |
X |
X |
∆ | Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
|
| Toplu Coriolis akış metre |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
∆ | X |
Ö |
∆ | Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
Ö |
|
| Mekanik sayaçlar |
X |
Ö |
X |
Ö |
∆ | Ö |
∆ | X |
X |
X |
∆ | X |
∆ | ∆ | Ö |
Ö |
|
Doktora AA NP "Enerji Tasarrufu Metrolojisi" Yönetim Kurulu Üyesi Minakov,
CJSC PromService Genel Müdürü, Dimitrovgrad;
AV Chiginev, Teknik Direktör, JSC "TEVIS", Togliatti
Günümüzde akış ölçerler, termal enerjinin, soğuk ve sıcak suyun ticari ölçümü ile istikrarlı bir şekilde ilişkilendirilmektedir. Doğal olarak, bu cihazların tüm temel özellikleri, her şeyden önce, ticari muhasebe sorununu çözme açısından düşünülmelidir. Enerji kaynaklarının muhasebeleştirilmesi, yalnızca tedarikçi ve tüketici arasındaki karşılıklı yerleşimlerin temeli olduğu için ticari olarak adlandırılır, ısı ve su tedarik piyasası muhasebe olmadan imkansızdır.
Tüketici, ölçüm cihazlarını seçerken teknik (güvenilirlik, dayanıklılık, servis verilebilirlik vb.), metrolojik (doğruluk, dinamik aralık, kalibrasyon aralığı), ekonomik (cihaz maliyeti, sahip olma maliyeti) özellikleri dikkate alır. Tüm bu özellikler birbiriyle bağlantılıdır, çünkü örneğin yüksek teknik ve metrolojik özelliklere ulaşmak genellikle cihazın maliyetini ve doğrulama dahil bakım maliyetini artırır.
Ana metrolojik özellikleri daha ayrıntılı olarak ele alalım:
■ doğruluk (hata);
■ dinamik aralık;
■ kalibrasyon aralığı.
Bu özellikler de sırayla birbiriyle ilişkilidir. Dar bir dinamik aralıkta yüksek ölçüm doğruluğu elde etmek ve bunu kısa bir süre için korumak, geniş bir aralıkta ve uzun bir süre korumaktan çok daha kolaydır. Tüketici elbette hem yüksek doğruluk hem de geniş bir ölçüm aralığına sahip olmak ister ve kalibrasyon aralığı mümkün olduğunca geniş olur ve tüm bunlar çok ucuz olur. Tüketicinin arzusu anlaşılabilir ve cihaz üreticileri, Tüketiciyi memnun etme ve buna bağlı olarak daha fazla ürün satma arzusuna dayanarak göstergeler için yarışa başlıyor. Tasarım üzerinde çalışıyorlar, ürünlerin kalitesini iyileştiriyorlar, metrolojik özellikleri iyileştiriyorlar. BT Doğal süreç Enstrüman üreticileri buna öznel bir faktör getirmediyse, nesnel olarak Tüketici lehine çalışması gereken - en yüksek metrolojik özellikleri beyan ederek rekabet avantajı elde etme arzusu.
Ayrıca, genellikle tüm özelliklerden aynı anda ve hatta maliyetle birlikte bahsediyoruz.
Bu yarışta, bir özelliği geliştirmenin diğerinde bozulmaya yol açabileceğini unutarak çoğu zaman mantığın ötesine geçerler; gerçek koşullarda meydana gelen fiziksel süreçler hakkında; son olarak, her ölçüm yönteminin kendi doğal sınırlamaları vardır ve bu sınırlamalar ile bile üstesinden gelinemez. mükemmel kaliteÜrün:% s . Doğal olarak, metrolojik özelliklerdeki artışla birlikte ölçüm cihazlarının maliyeti de artar.
Cihazların tüketicileri, genel olarak, cihaz üreticilerinin önerisiyle “baştan çıkarıldı”, gerçekten düşünmüyorlar: “Peki metrolojik özelliklerin hangi değerlerine ihtiyaçları var? Ticari muhasebe için özelliklerden hangisi daha önemlidir? Burada bir hile mi var?" Listelenen tüm özelliklerin gerekli değerlerini analiz etmeye çalışalım.
Isı ve sıcak su ölçümünde akış ölçerin aralığı - gerçekten ne kadar gereklidir?
Bir görüş var - ne kadar çok o kadar iyi!
1:1000 aralığında seri üretilen elektromanyetik akış ölçerler (neredeyse tüm üreticiler) vardır.
1:5000'e kadar olan aralıklar hakkında bilgi var.
Ve akış dönüştürücüler gerçekte hangi aralıklarda çalıştırılır?
JSC "TEVIS", 1000'den fazla nesne için cihazların 20 yıldan fazla çalışması için veri topladı. Toplanan verilerin işlenmesinin sonuçları, sirkülasyonlu ısıtma ve sıcak su sistemlerindeki akışı ölçerken dinamik aralığın hiçbir zaman 1:13'ü geçmediğini göstermektedir!!! Henüz onaylanmamış yenilerinin projesi, akış ölçerin dinamik aralığına en az 1:50, yani. aslında gerekenden yaklaşık 4 kat daha geniş. Benzer bir gereklilik "NP'den" Rus Isı Temini " projesine dahil edilmiştir.
Ara doğrulama aralığı (MPI)
Görünüşe göre burada her şey açık. Beyan edilen metrolojik özellikler (doğruluk, aralık) ne kadar uzun süre korunursa o kadar iyidir.
Her türlü akış sensörü için en az 4 yıl boyunca çoğu su akış ölçer üreticisinden MPI.
Soru: "Her türlü akış sensörü, bu süre boyunca beyan edilen metrolojik özellikleri koruyabiliyor mu?"
Takometrik akış sensörlerinin kullanım sırasında doğruluğu ve dinamik aralığı hızla bozduğu uzun zamandır bilinen bir bilgidir.
Bu özellikler aynı zamanda elektromanyetik akış ölçerlerin çalışma koşullarına ve süresine de çok bağlıdır.
CJSC PromService'de sistematik hatası 3 yılda %30'dan fazla artan elektromanyetik su akış sensörleriyle karşılaştık (bu kadarını azalttılar gerçek tüketim). Ve yalnızca vorteks ve ultrasonik akış ölçerler, beyan edilen MPI'de metrolojik özelliklerini doğruladı.
Bu nedenle, bireysel kalibrasyonlu VEPS-M vorteks akış sensörleri, PromService CJSC'de karşılaştırma yöntemiyle doğrulama için örnek araç olarak kullanılır.
Rosstandart, MPI'li debimetrelerin tipini 1 yıldan fazla onaylarken daha dikkatli ve talepkar olmalı ve metrolojik özelliklerin uzun süre korunmasının gerçek onayını talep etmelidir.
Doğruluk (hata)
Değeri doğrudan ısı (su) ödemesinin doğruluğu ile ilgili olan tek özellik. Isı miktarını belirlemedeki hatanın ana kısmının akış ölçümündeki hata tarafından belirlendiği göz önüne alındığında, debimetrelerin doğruluğunu artırmak, ısı ve su temini için ödeme doğruluğunu artırmanın ana yoludur.
Büyük miktarda tedarik edilen enerji kaynakları ile, su tüketiminin ölçülmesindeki hata sadece ±% 2 (bugün izin verilir) değil, aynı zamanda ±% 1 enerji kaynaklarının ödenmesinde çok önemli hatalara yol açar.
Soğutucu ve suyun akış hızının (örneğin, ±% 0,5'e kadar) ölçüm doğruluğunda gerçek bir artış, yalnızca dinamik aralığın küçük bir değeri ve kalibrasyon aralığında bir azalma ile mümkündür.
sonuçlar
1. Soğutucu akışkanın akış hızı ölçülürken dinamik aralığın 1:25'ten daha fazla arttırılması, gerçek ısı temini ve sıcak su temini ağlarında böyle bir akış hızı aralığının olmaması nedeniyle uygun değildir.
2. Kalibrasyon aralığının 1 yıldan fazla olması, uzun vadeli deneysel doğrulamayı gerektirir ve bu olmadan gerekçelendirilemez.
3. Enerji kaynaklarına yönelik hesaplamaların doğruluğunu iyileştirmek için su akışının doğruluğunu ölçmek gerekir.
Edebiyat
1. Minakov A.A. Isı arzı bir pazar mı?! / VIII Uluslararası Bilimsel ve Pratik Konferans “Enerji ve Kaynak Tasarrufu” materyallerinin toplanması. Teşhis-2006”, Dimitrovgrad, 2006, s. 13-14.
2. Minakov A.A. Ölçüm yöntemi tarafından dayatılan su akış dönüştürücülerinin metrolojik özelliklerinin doğal sınırlamaları. / VIII Uluslararası Bilimsel ve Pratik Konferans “Enerji ve Kaynak Tasarrufu” materyallerinin toplanması. Teşhis-2006”. Dimitrovgrad. 2006, s. 100-105.
3. Chiginev A.V. Bir ısı ölçerdeki akış ölçer aralığı - gerçekten ne kadar gerekli? / IV. Uluslararası Kongresinde Rapor “Enerji Verimliliği. XXI yüzyıl., St. Petersburg, 2012, s. 56-65.
4. Gainutdinov Z.Kh. CJSC "PromService"in damla kurulumu. / IX Uluslararası Bilimsel ve Pratik Konferansı “Enerji ve Kaynak Tasarrufu” materyallerinin toplanması. Teşhis-2007". s. 67-73.
Debimetre boyutunun seçiminin özellikleri
Çoğu durumda, ölçülecek akış hızı, Q min (minimum akış) ile Q max (maksimum akış) arasında oldukça geniş bir aralıkta değişir. Maksimumun minimum akış hızına oranına dinamik ölçüm aralığı denir. Bu durumda minimum ve maksimum akış hızlarının, ölçümde akış ölçerin beyan edilen doğruluğu sağladığı değerler olduğu unutulmamalıdır.
Debimetre boyutunun seçimi en zorlu görev. Ölçüm parçasının (DN) nominal çapı ve boru hattının çapı, hızı belirli sınırlar içinde olması gereken ölçülen ortamın akış hızını belirler.
Bu nedenle, aşındırıcı sıvıların, kağıt hamurunun, cevher çamurunun vb. tüketimini ölçerken. elektromanyetik akış ölçerler, ortamın hareket hızının 2 m/s'den fazla olmamasını sağlamak için gereklidir. Birikme oluşumuna meyilli ortamların akış hızlarını ölçerken ( atık su), aksine, silt birikintilerinin daha verimli bir şekilde yıkanması için ortam hareketinin hızının arttırılması önerilir. Elektromanyetik debimetreler ile temiz aşındırıcı olmayan sıvıların akış hızlarını ölçmek için 2,5 ... 3 m/s akış hızı sağlanması tavsiye edilir.
Sıvı akış hızlarını ölçerken, akış hızı 10 m/s'yi geçmemelidir. Gazların ve buharın akışını ölçerken, çoğu durumda akış hızı 80 m/s'yi geçmemelidir.
Boru hattının çapına ve debimetrenin ölçülen kısmına bağlı olarak yaklaşık sıvı akış hızları farklı hızlar ortamın hareketleri Tablo 1'de verilmiştir.
Tablo 1.
| DU | Tüketim m3 /h | |||
| [mm] | [inç] | Tüketim v=0.3 m/s'de |
Fabrika ayarı v~2,5 m/s'de |
Tüketim V=10 m/s'de |
| 2 | 1/12" | 0,0034 | 0,0283 | 0,1131 |
| 4 | 5/32" | 0,0136 | 0,1131 | 0,4524 |
| 8 | 5/16" | 0,0543 | 0,4524 | 1,810 |
| 15 | 1/2" | 0,1909 | 1,590 | 6,362 |
| 25 | 1" | 0,5301 | 4,418 | 17,67 |
| 32 | 1 1/4" | 0,8686 | 7,238 | 28,95 |
| 40 | 250 | 10" | 53,01 | 441,8 |
| 50 | 2" | 2,121 | 17,67 | 70,69 |
| 66 | 2 1/2" | 3,584 | 29,87 | 119,5 |
| 80 | 3" | 5,429 | 45,24 | 181,0 |
| 100 | 4" | 8,482 | 70,69 | 282,7 |
| 125 | 5" | 13,25 | 110,5 | 441,8 |
| 150 | 6" | 19,09 | 159,0 | 636,2 |
| 200 | 8" | 33,93 | 282,7 | 1131 |
| 1767 | 1 1/2" | 1,357 | 11,31 | 45,24 |
Akış ölçüm aralığı, ölçülen ortamın sıcaklığından ve basıncından da etkilenir. Tablo 2, örnek olarak, 20°C'de hava akışının ölçüm aralıklarını ve bir girdap akış ölçerin çeşitli aşırı basınçlarını göstermektedir.
Tablo 2.
| Boru çapı | Basınç (bar); Yoğunluk (kg / m3) | ||||||||
| 0 çubuk 1.205 kg / m3 |
3.4 bar 5.248 kg/m3 |
6.9 bar 9.409 kg/m3 |
11 bar 14,28 kg / m3 |
13,8 bar 17.61 kg/m3 |
20,7 bar 25,82 kg/m3 |
27,6 bar 34,02 kg/m3 |
34,5 bar 4 2,22 kg / m3 |
69 bar 83,24 kg/m3 |
|
| 50 mm | 0,4829…9,748 | 1,288…4245 | 1,902…76,11 | 2,512…115,5 | 2,889…142,5 | 3,927…208,8 | 4,482…275,2 | 5,177…341,6 | 8,141…673,4 |
| 75 mm | 1,064…21,48 | 2,838…93,52 | 4,190…167,7 | 5,535…254,6 | 6,365…313,9 | 8,215…460,1 | 9,895…606,3 | 11,41…752,5 | 17,94…1484 |
| 100 mm | 1,832…36,98 | 4,888..161,0 | 7,215…288,7 | 99,531…438,3 | 10,96…540,5 | 14,15…792,3 | 17,00…1044 | 19,64…1296 | 30,89…2555 |
| 150 mm | 4,157…83,93 | 11,09…365,5 | 16,37…655,3 | 21,63…994,8 | 24,88…1227 | 32,10…1798 | 38,59…2369 | 44,57…2941 | 70,09…5798 |
| 200 mm | 7,199…145,3 | 19,21…632,8 | 28,35…1135 | 37,46…1723 | 43,07…2124 | 55,59…3113 | 66,82…4103 | 77,18…5092 | 121,4…10039 |
| 250 mm | 11,35…229,1 | 30,27…997,5 | 44,69…1789 | 57,04…2715 | 67,90…3348 | 87,62…4908 | 105,3…6367 | 121,7…8027 | 191,3…15824 |
| 300 mm | 16,11…325,2 | 42,97…1416 | 63,44…2539 | 83,81…3854 | 96,38…4752 | 124,4…6966 | 149,5…9180 | 172,7…11393 | 271,6…22462 |
| 350 mm | 19,47…393,0 | 51,95….1712 | 76,68…3069 | 101,3…4659 | 116,5…5745 | 150,3…8420 | 180,7…11096 | 208,7…13772 | 328,3…27151 |
| 400 mm | 25,43…513,4 | 67,85…2235 | 100,2…4008 | 132,3…6085 | 152,2…7503 | 196,4…10998 | 236,0…14493 | 272,6…17988 | 428,7…35462 |
| 450 mm | 32,19…649,8 | 85,88…2830 | 126,8…5073 | 167,5…7702 | 192,6…9497 | 248,5…13921 | 298,8…18345 | 345,1…22768 | 542,7…44887 |
| 500 mm | 40,00…807,4 | 106,7…3516 | 157,5…6304 | 208,1…9571 | 239,3…11801 | 308,8…17298 | 371,3…22795 | 428,8…28292 | 674,3…55776 |
| 550 mm | 51,04…1030 | 136,2…4486 | 201,0…8044 | 265,5…12212 | 305,4…15058 | 394,1…22072 | 476,7…29086 | 547,1…36100 | 860,5…71170 |
| 600 mm | 57,85…1168 | 154,3…5085 | 227,8…9118 | 301,0…13842 | 346,1…17068 | 446,7…25019 | 537,032969 | 620,2…40919 | 975,3…80671 |
Belirli bir akış ölçer boyutu için minimum ve maksimum akış hızlarının daha doğru bir şekilde belirlenmesi, üretici tarafından geliştirilen özel yazılım kullanılarak yapılır. Hesaplama, ortamın minimum ve maksimum sıcaklık ve basınç değerlerinin, yoğunluğunun, viskozitesinin ve akış hızını ve hacim akışını etkileyen diğer özelliklerin etkisini dikkate alır.
Hidrolik direncin etkisi
Akış ölçerin ölçülen ortamın hareketine belirli bir direnç sağlayabildiği ve ek hidrolik direnç getirebildiği gerçeğini de hesaba katmak gerekir. En yüksek hidrolik dirence sahiptir girdap akış ölçer cihazın ölçüm kısmında oldukça büyük hacimli bir parçalayıcı gövdesinin bulunması nedeniyle. Coriolis debimetre ayrıca tasarımda kıvrımların ve boruların bulunması nedeniyle basınç kaybına neden olan hidrolik dirençten muzdariptir.
Elektromanyetik ve ultrasonik debimetreler, en düşük hidrolik dirence sahiptir, çünkü ölçüm parçasına çıkıntı yapan kıvrımları ve parçaları yoktur. Onlar tam delikli. Bazı basınç kayıpları, sayaç gövdesi kaplama malzemesinden (örn. kauçuk kaplama) veya yanlış kurulumdan (sayaç gövdesine çıkıntı yapan contalar) kaynaklanabilir.
Tablo 3, çeşitli çalışma prensiplerine sahip akış ölçerler için dinamik akış ölçüm aralığının değerlerini ve akış hızının maksimum değerlerini gösterir.
Tablo 3
| Yöntem | Dinamik Aralık | Maksimum akış hızı |
| elektromanyetik | 100:1 | 10 m/s (sıvı) |
| girdap | 25:1 | 10 m/s (sıvı), 80 m/s (buhar, gaz) |
| Ultrasonik (gömme sensörler) | 100:1 | 10 m/s (sıvı) |
| Ultrasonik (temas sensörleri) | 100:1 | 12 m/s (sıvı), 40 m/s (buhar, gaz) |
| Coriolis | 100:1 | 10 m/s (sıvı), 300 m/s (buhar, gaz) |
Metrolojik özellikler ve seçim üzerindeki etkileri
Şu anda, beyan edilmiş dinamik aralığı 500:1 ve hatta 1000:1 olan elektromanyetik akış ölçerler bulunmaktadır. Bu geniş ölçüm dinamik aralıkları, sayaç üretimden çıktığında çok noktalı kalibrasyon uygulanarak elde edilir. Ne yazık ki, daha sonraki işlem sürecinde metrolojik özellikler bozulur ve gerçek dinamik aralık önemli ölçüde daralır.
Debimetrelerin metrolojik özellikleri, enerji kaynaklarının ticari muhasebesi için kullanılıyorsa ön plana çıkmaktadır. Ticari muhasebe amacıyla kullanılması planlanan tüm cihazların, sonuçları üretici tarafından beyan edilen metrolojik özellikleri doğrulayan uygun testleri geçtikten sonra Devlet Ölçüm Aletleri Siciline dahil edilmesi gerektiği unutulmamalıdır. Hataların değerlendirilmesine rehberlik etmesi gereken, ölçme aracının tipinin mevcut tanımıdır. Örneğin, bazı durumlarda, üretici tarafından beyan edilen düşük ölçüm hatası, tüm aralıkta değil, yalnızca dar kısmında sağlanabilir. Ve ne yazık ki, üreticiler bu gerçeği her zaman teknik belgelerine ve tanıtım materyallerine yansıtmamaktadır.
Debimetrelerin sonraki metrolojik bakım (doğrulama) maliyetlerini azaltmak için, diğer şeyler eşit olmak üzere, maksimum kalibrasyon aralığına sahip cihazların seçilmesi önerilir. Şu anda çoğu akış ölçerin kalibrasyon aralığı 4 yıl veya daha fazladır. Bir cihaz markası seçerken, özellikle bu teklif az bilinen bir üreticiden geliyorsa, uzun vadeli ölçüm doğruluğu tanımlayıcı bir özellik olduğunda, kalibrasyon aralığının maksimum değerini takip etmemelisiniz. 250 mm'den (DN 250) daha büyük nominal çapa sahip akış ölçerler için, ölçüm parçasının sökülmeden bir doğrulama prosedürünün mevcudiyeti, sözde simülasyon, sızıntısız doğrulama, genellikle bir seçim lehine belirleyici bir faktör haline gelir. belirli üretici ve tip. Şu anda, Rusya'da geniş çaplı debimetrelerin doğrulanması için sertifikalı döküm tesislerinin bulunmaması nedeniyle, nominal çapı 250 mm'den fazla olan akış ölçerlerin dökme yöntemiyle doğrulama yapmak zor bir iştir. Ancak, dökülmeden doğrulama yönteminin, temel ölçüm hatasına her zaman kabul edilemeyebilecek %1 ... 1.5'lik ek bir hata eklediği unutulmamalıdır.
Tablo 4, akış ölçerlerin metrolojik özelliklerini göstermektedir. farklı bir şekilde Belki de bugüne kadarki en iyi doğrulukla ölçüm. Tedarikçiniz tarafından sunulan çözüm daha yüksek doğruluk oranlarına sahipse, bu ekipmanın beyan edilen metrolojik özelliklerini kontrol etme konusuna dikkatli bir şekilde yaklaşmalısınız.
Tablo 4
|
Hacim ve kütle akışının ölçülmesinin doğruluğu, yalnızca ölçüm yönteminden, imalatta kullanılan malzemelerin kalitesinden, uygulanan şematik çözümlerden ve yazılım hesaplama algoritmalarından değil, aynı zamanda doğru kurulum ve konfigürasyondan, bakımın zamanında ve eksiksizliğinden de etkilenir. Bu konular debimetre seçim kılavuzunun son, üçüncü bölümünün konusu olacaktır, çünkü bir debimetre seçimi sürecinde kurulum ve sonraki bakım maliyetleri ile uygulamanın olası teknik özellikleri de dikkate alınmalıdır. |
