Неинвазивный расходомер воды

Разработка неинвазивных расходомеров воды

Неинвазивный расходомер воды использует ультразвуковую технологию измерения расхода; преобразователи расходомера часто представляют собой зажимные устройства, не затрагивающие водопроводные трубы. Часто встречаются портативные ультразвуковые расходомеры, ручные ультразвуковые расходомеры или настенные расходомеры воды с неинвазивным датчиком расхода.

Технология ультразвуковых расходомеров появилась на рынке с 1970 года. Первоначально она в основном основывалась на Доплеровский расходомер Однако на ранних этапах технология неинвазивных расходомеров воды применялась во многих неподходящих областях, что приводило к неудовлетворительным результатам измерений. Спустя годы появились более успешные решения, и ультразвуковое измерение расхода воды с помощью неинвазивной технологии постепенно получило признание пользователей. В то же время, благодаря повышению технического уровня электронной промышленности, за последние несколько десятилетий значительно улучшились возможности электронного процессора ультразвуковых расходомеров. Благодаря непрерывному развитию, эти улучшения не только расширили область применения доплеровских расходомеров, но и позволили использовать ультразвуковые расходомеры с временным переносом в самых разных областях, обеспечивая более высокую точность, что способствовало более широкому распространению технологии неинвазивных ультразвуковых расходомеров.

С 1990 года многие нефтегазовые компании и станции калибровки расходомеров накопили большой объем практических данных, завершив таким образом первый исследовательский отчет по измерению природного газа ультразвуковыми расходомерами в 1996 году, важной частью которого стал отчет AGA 9 1998 года. С тех пор ультразвуковые расходомеры получили широкое распространение в области учета природного газа. В 2005 году, также на основе большого количества практических данных, был официально принят стандарт API 5.8 для измерения жидких углеводородов с помощью жидкостных ультразвуковых расходомеров, что эффективно способствовало применению жидкостных ультразвуковых расходомеров в нефтепереработке и нефтепродуктах.

В настоящее время количество применяемых в мире ультразвуковых расходомеров увеличивается более чем на 10% в год. Китай является страной с самым быстрым ростом, а нефтегазовая отрасль – крупнейшей отраслью применения.

Принцип неинвазивного расходомера воды

Сегодня на рынке распространены две технологии ультразвуковых расходомеров: расходомер с измерением времени прохождения сигнала и доплеровский расходомер. Хотя неинвазивные расходомеры с методом измерения времени прохождения сигнала были изобретены позже, они широко используются и позволяют достичь более высокой точности измерения расхода воды. Несмотря на многочисленные ограничения, доплеровская технология имеет свои уникальные области применения, например, измерение расхода сточных или загрязненных вод.

Доплеровский неинвазивный ультразвуковой расходомер

Расходомер с измерением времени прохождения сигнала и неинвазивным датчиком расхода воды.

Он расходомер с измерением времени прохождения сигнала Метод относится к технике определения скорости потока воды в трубопроводе путем измерения времени между импульсами ультразвукового сигнала, распространяющегося вперед и назад, с помощью двух преобразователей. Каждый преобразователь выступает в роли передатчика, а затем приемника. Расходомеры с измерением времени прохождения сигнала в основном используются для чистой воды, водопроводной воды, грунтовых вод, воды для пожаротушения и т. д., но не подходят для загрязненной воды, сточных вод или промышленных стоков.

При условии, что вода заполняет трубу и находится в неподвижном состоянии, время прохождения ультразвукового импульса до преобразователя и обратно теоретически одинаково. Это объясняется тем, что в неподвижной жидкости скорость распространения ультразвука в разных направлениях постоянна. Если вода течет по трубе, ультразвуковые импульсы распространяются быстрее вниз по течению, чем вверх, и разница во времени между ними пропорциональна скорости воды в трубе. Для измерения расхода воды можно использовать как одноканальные, так и многоканальные ультразвуковые расходомеры, но многоканальные ультразвуковые расходомеры обеспечивают более точные измерения, поскольку получают информацию о расходе из разных точек профиля воды, что ближе к фактической ситуации с расходом. Скорость потока рассчитывается на основе времени прохождения на фиксированном расстоянии и не зависит от таких факторов, как температура воды, давление и состав жидкости.

Ультразвуковой расходомеры воды Ультразвуковые расходомеры обладают очень высокой точностью в очень широком диапазоне расхода без потерь давления в трубопроводе. Благодаря отсутствию движущихся частей, они демонстрируют очень стабильную работу, подобно неинвазивным расходомерам. В целом, неинвазивные расходомеры воды имеют следующие основные преимущества перед другими типами расходомеров: отсутствие движущихся частей, бесконтактный расходомер, отсутствие потерь давления; широкий диапазон измерения; двунаправленный расход; отсутствие необходимости в периодическом техническом обслуживании; простые сантехнические работы, необходимые для установки; стабильная и длительная работа.

Отсутствие потерь давления, отсутствие движущихся частей, бесконтактный расходомер, широкий диапазон измерения расхода.

Ультразвуковой расходомер воды с зажимом

Накладные преобразователи

Ультразвуковые расходомеры, использующие доплеровский метод и метод временной передачи, имеют зажимное крепление; их можно устанавливать на расходомеры воды. Неинвазивные расходомеры не проникают в стенки труб, и их зонды не контактируют с водой. Этот неинвазивный расходомер имеет преимущества при измерении коррозионных жидкостей, но его точность низка и он не может соответствовать требованиям высокой точности.

Накладные расходомеры предъявляют определенные требования к монтажным трубам.

Накладной расходомер должен строго соответствовать следующим требованиям:
✅ Материал измеряемой трубы должен быть пригоден для передачи звуковых волн;
✅ Монтажная поверхность должна быть чистой и ухоженной;
✅Зонд должен быть акустически соединен с внешней стороной трубы (обычно используется смазка или эпоксидная смола);
✅Внутренняя стенка измеряемой трубы должна быть свободна от веществ, способных поглощать звуковые волны.

Например, производители расходомеров предлагают различные способы установки зажимных расходомеров для позиционирования зонда. Некоторые производители крепят зонд к внешней стенке трубопровода с помощью направляющей, ремня, цепей или поверхностного монтажа, чтобы закрепить весь модуль на трубе. Скорость распространения звуковой волны определяется материалом, через который она проходит, и результирующий угол преломления сильно варьируется. Поскольку и труба, и вода могут создавать углы преломления, точное позиционирование зонда представляет собой сложную задачу.

Кроме того, позиционирование зонда, эффективное для одной жидкости, не будет эффективно для других жидкостей из-за изменения угла преломления.
После точного позиционирования зонда его необходимо акустически соединить с внешней стенкой трубы с помощью смазки или эпоксидной смолы. Шероховатые поверхности соединения могут привести к отсоединению зонда от стенки трубы, что повлияет на передачу и прием импульсов между зондами. Для коммерческого учета ультразвуковые расходомеры с зажимным креплением не обладают необходимой точностью и стабильностью.

Шероховатые поверхности муфт могут привести к ухудшению работы ультразвукового расходомера с зажимным креплением.

Технические характеристики неинвазивного расходомера воды

• Неинвазивный расходомер воды может быть настенным, портативным или ручным.
• Измерение и регистрация прямого и обратного потока воды могут осуществляться с помощью неинвазивных расходомеров.
• Неинвазивные расходомеры поддерживают различные протоколы связи, такие как 4-20 мА, импульсный, релейный, RS485, Modbus. Расходомер может передавать данные на ПК или в облако по этому протоколу, реализуя концепцию Интернета вещей. Протокол связи подходит для различных условий окружающей среды.

Здесь представлена ​​техническая информация о настройке MODBUS RS485 неинвазивного ультразвукового расходомера: Настройки MODBUS RS485>>

• В датчик расхода встроен регистратор данных, который сохраняет данные измерений расхода воды и может экспортироваться на компьютер. Данные о расходе воды в трубопроводе могут быть экспортированы при проведении профилактического осмотра. Данные включают время, расход воды, общий расход воды, прямой и обратный поток воды, а также можно установить интервал измерения, что подходит для мониторинга расхода воды в трубопроводах при проведении инспекций.
• Существуют различные способы установки неинвазивного ультразвукового датчика расхода, например, с помощью звена цепи, направляющей или ремня. Бесконтактные расходомеры обеспечивают нулевую потерю давления.

• Неинвазивные расходомеры воды оснащены зажимными преобразователями, которые не повреждают водопровод и не приводят к утечкам.
• Диаметр водопроводных труб от DN32 до DN2000, стандартные размеры для неинвазивных расходомеров: 1 дюйм (1 дюйм), 2”, 3”, 4 дюйма (DN100), 6 дюймов (6 дюймов), а также накладные расходомеры: 8”, 10”, 12 дюймов или DN300.
• Диапазон скорости течения воды: ±0,01 м/с ~ ±12,0 м/с

Здесь мы прикрепляем видеоинструкцию по установке неинвазивного ультразвукового расходомера >>