Ultraäänivirtausmittari vs sähkömagneettinen virtausmittari

Miksi useimmat insinöörit tekevät sen väärin ensimmäisestä päivästä lähtien

Ennen kuin sukellamme, haluan jakaa asiakkaan tarinan: kemiantehtaan ostopäällikkö otti meihin yhteyttä, koska heidän äskettäin asennettusähkömagneettinen virtausmittarijatkoi "hyppäämään kaikkialla". Kun saavuimme paikalle-, huomasimme, että he yrittivät mitata deionisoitua vettä. Johtavuus ei ollut läheskään riittävä-sähkömagneettinen virtausmittariei yksinkertaisesti voinut toimia. Tämä virhe maksoi heille 80 000 dollaria ja kahden päivän seisokit.

Monet ostajat tekevät edelleen virtausmittarin valintoja epätäydellisten tietojen perusteella, ja se osuu lopulta heidän tulokseen.Ultraäänivirtausmittaritjasähkömagneettiset virtausmittaritmolemmat näyttävät "mittaavan virtausta", mutta ne toimivat täysin eri periaatteilla ja sopivat hyvin erilaisiin skenaarioihin. Kysymys ei ole siitä, kumpi on parempi-, vaan se, mikä itse asiassa vastaa prosessiehtojasi.

Miten nämä tekniikat todellisuudessa toimivat?

Sähkömagneettiset virtausmittarittoimivat Faradayn sähkömagneettisen induktion lain mukaan. Kun johtava neste virtaa magneettikentän läpi, se synnyttää virtausnopeuteen verrannollisen jännitteen. Mittarin runkoon asennetut elektrodit sieppaavat tämän jännitesignaalin ja laskevat virtausnopeuden.

Tässä on kova vaatimus: nesteen johtavuuden on oltava yli 5 mikrosiemensiä senttimetriä kohti. Puhdas vesi, hiilivedyt, alkoholit, kaikki kaasut-mikään näistä ei toimi.

Ultraäänivirtausmittarittulee kahta tyyppiä.Liikenne{0}}aikamittaritlähettää ääniaaltoja diagonaalisesti putken poikki{0}}ylä- ja alavirran matka-ajat vaihtelevat, ja aikaero laskee nopeuden. Doppler-mittarit heijastavat ääntä nesteessä olevista hiukkasista tai kuplia ja mittaavat taajuusmuutoksia nopeuden määrittämiseksi.

Molemmat ultraäänitekniikat voivat mitata ei--johtavia nesteitä, jotkasähkömagneettiset virtausmittaritei voi käsitellä. Mutta he ovat nirsoja asennusolosuhteiden suhteen.

Suoran putken vaatimusten vertailu

(D=putken halkaisija)

Huomaat, että ultraäänien kiinnitys{0}}vaatii kaksinkertaisen sähkömagneettisen suorituksen. Tämä ei ole valmistajien vaikeaa,-kaikki virtaushäiriöt tekevät akustisesta signaalista epäluotettavan. Olen nähnyt asiakkaiden asentavan ultraäänimittareita 3 halkaisijan päähän venttiilistä, ja lukuvirhe osui 15 %:iin.

Nesteen ominaisuudet ovat ratkaiseva tekijä

Johtavuus on ensimmäinen portti. alle 5 µS/cm,sähkömagneettiset virtausmittaritovat kuolleita vedessä. Välillä 5-20 µS/cm ne tuskin toimivat – signaali on heikko ja altis häiriöille. Yli 20 µS/cm olet mukavuusalueellasisähkömagneettiset virtausmittarit.

Solids-sisältö kääntää käsikirjoituksen. Jätevesilaitoksen sisäänvirtaus saattaa sisältää 8 % suspendoituneita kiintoaineita-sähkömagneettiset virtausmittaritälä välitä, käsittelee jopa 15 tilavuusprosenttia kiintoaineita. Transit-ultraäänilaitteet alkavat kamppailla yli 1 %:n hiukkasten kanssa, koska ääniaallot hajoavat ja imeytyvät, mikä heikentää signaalin voimakkuutta merkittävästi.

Doppler-ultraäänitekniikka tarvitsee itse asiassa hiukkasia-vähintään 25 ppm suspendoitunutta ainetta heijastaakseen ääniaaltoa. Tämä tekniikka toimii toisinaan lietteen kuljetuksessa, mutta tarkkuus ei ole samasähkömagneettiset virtausmittarit.

Lämpötila ja painealue

Sähkömagneettiset virtausmittarit:

Vakio Alle tai yhtä suuri kuin 180 astetta (356 astetta F)

Korkein{0}}lämpö Alle tai yhtä suuri kuin 200 astetta (390 astetta F)

Paine pienempi tai yhtä suuri kuin 10,2 MPa (1 480 psi)

Ultraäänivirtausmittarit:

Kiinnitys-vähemmän kuin 200 astetta (putken ulkoseinän lämpötila)

InlinePienempi tai yhtä suuri kuin 150 astetta (anturin rajoitus)

Paine enintään 16 MPa (2 320 psi)

(Tiedot on koottu Endress+Hauserin, Krohnen, Emersonin tuotetiedot)

Lämpötilarajat näyttävät samanlaisilta, mutta sähkömagnetiikassa 180 astetta viittaa prosessin lämpötilaan, kun taas ultraäänellä 200 astetta on putken ulkopinta. Jos mittaat 180 asteen kuumaa vettä, ultraääniantureiden kiinnitys-ei ehkä kestä-putken ulkoseinän lämpötila voi ylittää niiden toleranssin.

Viskositeetti ei juurikaan vaikutasähkömagneettiset virtausmittarit. 10 000 senttipoisea raakaöljyä mittaa yhtä tarkasti kuin vesi. Ultraääni toimii hienosti 2 000 senttipoiseen asti, mutta sen jälkeen ääniaallot vaimenevat voimakkaasti ja säteen polku taipuu.

Mitä todella tapahtuu asennuksen aikana

Sähkömagneettiset virtausmittaritvaativat putken leikkaamisen ja hitsauksen. 4-tuuman metrin asennus-sisältäen sammutuksen, leikkauksen, laipan hitsauksen, painetestauksen ja käynnistyksen - kestää vähintään 6-8 tuntia. Jalostamoissa tai kemiantehtaissa tunnin seisokki voi maksaa 50 000 dollaria.

Joskus oikea valinta välttää massiiviset tappiot. Kun teimme jälkiasennuksen lääketehtaalle, heillä oli puhdistettu vesijohto, joka tarvitsi virtausmittarin, mutta tuotantoa ei voitu lopettaa. Asensimme ultraääni-2 tunnin{5}}puristin. Puhdista putken ulkopuoli, kiinnitä liitin, kiinnitä anturit, kytke se, konfiguroi - älä koskaan koskenut putkiin, nolla tuotantovaikutusta.

Jatkuvat paineenpudotuskustannukset

Sähkömagneettiset virtausmittaritkäytä täyttä -reikärakennetta, painehäviö tyypillisesti 0,5–1,5 psi (0,03–0,1 bar). Kuulostaa minimaaliselta, mutta lasketaan 4 tuuman linjan numerot nopeudella 300 GPM (68 m³/h) ja 1 psi:n pudotus:

Pumpun tehohäviö ≈ 0,4 kW

0,10 dollaria/kWh, 8 000 tuntia/vuosi

Vuotuinen energiahinta=320 $

Kymmenen vuoden aikana se on 3 200 dollaria. Ei varsinaisesti taskuvaihtoa.

Kiinnitä{0}}ultraääni aiheuttaa painehäviön nollan.Inline ultraäänivirtausmittariton lieviä esteitä, noin 0,1-0,5 psi-energiakustannukset ovat yksi-kolmasosa - viidesosasähkömagneettiset virtausmittarit.

Jos olet tutkinut molempia tekniikoita, huomaat, että ultraäänihuolto on paljon yksinkertaisempaa, ja kokonaishuoltokustannukset ovat 40 % alhaisemmat kuin sähkömagneettisten laitteiden. Mutta liete- ja jätevesiskenaarioissasähkömagneettiset virtausmittarititse asiassa maksavat 25 % vähemmän, koska ultraäänisignaalin laatu heikkenee liian nopeasti ja vaatii usein huoltoa tai vaihtoa.

Missä jokainen tekniikka hallitsee

Sähkömagneettinen virtausmittariAlue

Jätevesilaitoksen sisäänvirtaavien kiintoaineiden määrä vaihtelee 0,1 %:sta 8 %:iin-sähkömagneettiset virtausmittaritälä räpyttele. Keskikokoisessa -jätevesilaitoksessa on tyypillisesti 40-60sähkömagneettiset virtausmittarit15 vuotta ilman ongelmia. Ultraääni alkaa menettää signaalia yli 2 % kiintoainepitoisuudesta.

Kaivoslietteiden-rautamalmi, kupari, kulta-kiintoainepitoisuus on 30 tilavuusprosenttia. Polyuretaani-vuorattusähkömagneettiset virtausmittaritkäsittele sitä; keraaminen{0}}vuorattu versio voi kestää 50 % kiintoainesta. Ultraääni on täysin epäkäytännöllinen näissä olosuhteissa.

Ruoka- ja juomatoiminnot arvostavat saniteettisuunnittelua. 3A-sertifioituasähkömagneettiset virtausmittarit150{2}}karkeudella sähkökiillotetut ruostumattomat vuoraukset integroituvat suoraan CIP-piireihin. Maidon, mehun, oluen ja viinin mittaus täyttää FDA:n vaatimukset riittävällä tarkkuudella.

UltraäänivirtausmittariAlue

Maakaasun säilytyksen siirto käyttää monia{0}}polkujaultraäänivirtausmittarit kaasulle-4–8 akustista polkua ristiin-mittaavat ±0,15 %:n tarkkuuden saavuttamiseksi. Kymmenien tai satojen miljoonien vuosittaisen kaasun arvoa liikuttava putki tekee investoinnista kannattavan. Plus nolla painehäviö eikä vuotokohtia. OIML- ja AGA-9-sertifioidut mittarit on suunniteltu tähän tarkoitukseen.

Suuret jäähdytystornijärjestelmät tarvitsevat kymmeniä mittauspisteitä. Asennus 30sähkömagneettiset virtausmittarittarkoittaa satoja tuhansia pelkästään hankintoja sekä valtavia putkistojen muutoksia. Vaihda kiinnittämään-ultraääniä ja kustannukset putoavat yhteen-kolmanteen. Ei vaadi sammuttamista-voimalaitosten tai kemiallisten laitosten käytössä, sammutusikkunoita ei yksinkertaisesti ole olemassa.

Syövyttävät materiaalit tai erittäin-puhtaat nesteet vaativat Hastelloy-, platina- tai titaanielektrodejasähkömagneettiset virtausmittarit-4 tuuman mittarilla voi toimia 8 000–15 000 dollaria.UltraäänivirtausmittaritPTFE:stä tai PFA:sta valmistetut kostutetut osat maksavat 40-60 % vähemmän samalla tarkkuudella.

Integrointi ohjausjärjestelmiin

Molemmatvirtausmittarityypit tarjoavat 4-20 mA ulostulon HART-protokollalla, yhteensopiva useimpien PLC- ja DCS-järjestelmien kanssa. Tarvitsetko summauksen? Käytä pulssilähtöä. Modbus RTU ja Profibus ovat nyt standardi-ei integraatioesteitä.

Vastausnopeus vaihtelee.Sähkömagneettiset virtausmittaritpäivitys 10-50 kertaa sekunnissa; Ultrasonics hallitsee 1-5 päivitystä. Jos käytät virtausmittaria suljetun silmukan ohjaukseen, joka vaatii nopeaa vastetta, sähkömagneettiset ominaisuudet sopivat paremmin. Säilytysarvon siirtoarvojen vakaus – hitaammat ultraäänipäivitykset auttavat vähentämään vaihtelua.

Sähkömagneettiset virtausmittaritvalvoa elektrodien impedanssia, hälyttää tyhjän putken olosuhteista, ja jotkin mallit seuraavat vuorauksen kulumista. Ultrasonics näyttää äänen aallon voimakkuuden ja vahvistusarvot-äkillinen vahvistuksen kasvu tarkoittaa, että on aika puhdistaa anturit. Äänennopeuslukemat voivat laskea nesteen tyypin- ja varmistaa, että mittaat todella sitä, mitä luulet mittaavan.

Virtausmittarin valinta: Käytännön lähestymistapa

Aloita johtavuudesta. Alle 5 µS/cm, unohdasähkömagneettiset virtausmittarit. 5-20 välisenä aikana sähkömagneettiset ominaisuudet toimivat, mutta epäluotettavasti – ultraäänellä. Yli 20 µS/cm,sähkömagneettiset virtausmittariton hyvä mennä.

Kiintoainepitoisuus on portti kaksi. Yli 1 % suspendoituneita kiinteitä aineita, sähkömagneettisuus voittaa. Alle 0,1%, kumpikin toimii. Testaa näiden lukujen välillä molempia tekniikoita todellisella nesteelläsi ennen kuin sitoudut laivaston käyttöön. Ja ota huomioon sammutuskustannukset valitessasi.

Uusi rakennus, jossa putkistojen modifikaatiot ovat edullisia? Valitse puhtaasti teknisten vaatimusten perusteella. Toimitilat, joissa sammutus maksaa 10 $,000+ tunnissa? Älä leikkaa putkea, ellei se ole ehdottoman välttämätöntä.

Lopuksi laske kokonaiskustannukset. Käytä todellisia työvoimakustannuksia, energiakustannuksia ja odotettua käyttöikää. Löydä tapaustutkimuksia, jotka vastaavat sovelluksiasi-viiden-vuosien todellisia toimintatietoja.

Sähkömagneettiset virtausmittarittarjoaa täydellisen-reiän mittauksen, alhaisen painehäviön ja erinomaisen suorituskyvyn haastavissa nesteissä. Ultraäänitekniikka estää putken tunkeutumisen, luo nollapainehäviön ja mittaa laajemman nestealueen. Kumpikaan ei ole yleisesti parempi-, tärkeintä on mittausperiaatteen sovittaminen todellisiin tarpeisiisi.

Mihin tekniikka on menossa

Viime vuosien tärkeimmät teknologiatrendit ovat selvät: tuotannon johdonmukaisuus + digitaalinen mallinnus + diagnostiset ominaisuudet kehittyvät rinnakkain.Sähkömagneettiset virtausmittaritottavat yhä enemmän käyttöön "kuivakalibroinnin/mallinnuksen kompensointi" -lähestymistapoja-tiukemmat geometriset toleranssit ja magneetti-/virtauskentän mallinnus parantavat tehtaan yhtenäisyyttä ja vähentävät riippuvuutta yksittäisistä märkistäkalibrointipitäen samalla tarkkuuden suunnittelun{0}}standardin tasolla ±0,5 % ja alentaen kokonaiskustannuksia. Ultraäänitekniikka kehittyy edelleen kohti enemmän polkuja-4-polku 8/12-polkupäivitykset tuovat lisäarvoa paitsi tarkkuuden, myös kestävyyden suhteen ei--ihanteellisiin virtausprofiileihin ja redundanttiseen polun diagnostiikkaan, joka tunnistaa polun poikkeavuuksia, likaantumista tai kuplahäiriöitä parantaa merkittävästi kenttien häiriötä. Huippu{13}}mallit lähestyvät ±0,1 % lukemasta laboratoriokalibrointiolosuhteissa. Samaan aikaan erittäin-vähän virtaa kuluttavan arkkitehtuurin ja akkutekniikan kehittymisen ansiosta akkukäyttöiset ultraäänilaitteet voivat saavuttaa 10 vuoden käyttöiän, mikä tekee tilapäisistä virtaustutkimuksista, putkilinjan etävalvonnasta ja langattomasta käyttöönotosta todella käytännöllistä.