debitmetre cu ultrasunete

Principiul funcționării debitmetre ultrasonice bazate pe măsurarea depinde de viteza de curgere a unui anumit efect acustic generat prin trecerea undelor ultrasonice prin curgerea controlată de fluid sau gaz.

Utilizate recent două tipuri de debitmetre cu ultrasunete. debitmetre, pe baza deplasarea vibrația ultrasonică a unui mediu de mișcare și Doppler. Cea mai răspândită primul grup de dispozitive. In astfel de debitmetre, vibrațiile ultrasonice generate de elemente piezoelectrice, sunt trimise la un lichid și să curgă împotriva acestuia. Diferența de timp de ultrasunete impulsuri distanța dintre emițător și receptor din amonte și în aval este proporțională cu viteza de curgere, adică, cu ultrasunete a vitezei în raport cu peretele țevii depinde de debitul.

Dificultatea principală în utilizarea metodei cu ultrasunete, datorită faptului că viteza de ultrasunete în mediu depinde de proprietățile fizico-chimice ale acesteia: temperatura, presiunea, și este o viteză mult mai mare a mediului, astfel încât viteza reală de ultrasunete într-un mediu în mișcare diferă puțin de rata în mediul staționar. Diferența dintre timpii de propagare este de 10 -6. 10 -7 s chiar și la debite de 10 până la 15 m / s, măsurată cu precizia necesară a 10 -8. 10 -9 s. Aceste circumstanțe necesită utilizarea unor circuite electronice sofisticate, în combinație cu o tehnologie de microprocesor, oferind compensații pentru influența factorilor de mai sus.

debitmetre cu ultrasunete în ultimii ani sunt din ce în ce mai răspândite, datorită următoarelor caracteristici pozitive:

• interval dinamic considerabil, 25-30;

• componente de înaltă precizie de măsurare ± (1; 2)%;

• capacități de măsurare a fluxului media neconductive (ulei) medii contaminate, suspensii;

• o gamă largă de diametre de conducte de 10 mm sau mai mare, fără restricție;

• absența pierderii de presiune;

• o gamă largă de temperaturi (-220 la 600 ° C) și presiuni.

Dezavantajele acestei măsurare a debitului includ:

• nevoie pentru lungimi semnificative ale pieselor liniare înainte și după conversie;

• influența citirile de bule de aer în fluxul;

• nevoia de control sedimente în conducta de la postul său de lucru;

• complexitatea și costurile ridicate ale dispozitivelor, care ceteris paribus este de 3-4 ori mai mare decât tahometru costurilor și debitmetre electromagnetice;

• limitări privind debitul minim.

Toate contoarele cu ultrasunete sunt microprocesor, curentul de ieșire și au un semnal de ieșire în impulsuri, afișaj digital, RS-232, RS-485, un circuit de alarmă, valoarea ratei totalizate este arhivată împreună cu situațiile anormale. Multe dispozitive pot măsura debitul de curgere inversă.

Fig. 1. Schema de traductoare debitmetre cu ultrasunete:

și - un singur canal; b - cu reflectoare; în - două canale

Debitmetre prin concepție împărțit în una și cu două canale. În schema singur canal (fig. 1, a) fiecare element piezoelectric funcționează alternativ în modul transmițător și receptor, care asigură un sistem de comutatoare. Pentru a mări sensibilitatea cursul a fasciculului în mediu poate fi crescută prin utilizarea reflectoare (Fig. 1b). Sensibilitatea traductoarele ultrasonice de asemenea, crește odată cu scăderea unghiului dintre debitul și cu ultrasunete. În circuitul cu două canale (. Figura 1c) fiecare element piezoelectric funcționează într-un singur mod - emițător sau receptor. schema cu două canale cu un singur canal mai ușor (fără circuite de comutare complicate), dar precizia lor este mai puțin posibilă datorită asimetriei dintre cele două canale acustice.

Indicații debitului ultrasonic depinde de viteza de curgere medie de-a lungul fasciculului, și nu de diametrul țevii, care este o trăsătură caracteristică a debitmetrele cu flux de radiații. În același timp, pentru a determina debitul volumetric necesar pentru măsurarea diametrului mediu al țevii. Pentru țevi cu secțiune circulară, chiar și pentru debitul axisimetric viteza medie de curgere de-a lungul razei nu este egal cu diametrul mediu al țevii, iar raportul dintre ele depinde de diagrama vitezei de curgere. Acest fapt este debitmetre cu ultrasunete dezavantajoase, care determină componenta cea mai esențială a erorilor sistematice.

In debitmetre cu ultrasunete SITRANS compania F Siemens, datorită reflectoarelor, cursul grinzii este împărțit în cinci segmente, dintre care trei sunt direcționate de-a lungul corzilor care scanează profilul fluxului și măsurarea ratei medii de curgere pe o gamă largă de măsurare a vitezei sale. Cu un debit maxim de 10 m / s este realizată prin eroarea de măsurare a debitului de ± 0,5% într-un interval dinamic de 25 ± 1%, iar în intervalul de 100. În funcție de tipul de rezistență locală la lungimea secțiunii liniare a conductei este (10 40) convertor D și 5D după.

Prin metoda de determinare a timpului de deplasare a impulsului între emițător și debitmetre cu ultrasunete receptor sunt împărțite în tranzit în timp, frecvență și fază.

In tranzit timp debitmetre se efectuează periodic măsurarea duratei impulsului scurt de 0,1. 0,2 microsecunde, care determină apoi volumetric G0 debit. Microprocesor debitmetrele UFM 005 (ZAO „Tsentropribor“ PO „Promprylad“) sunt proiectate pentru măsurarea debitului de apă și montat pe tubulatura 15. Diametrul de 1600 mm. Ele conțin de diametre de pana la 200 mm traductor NRM, peste 200 mm - traductoare piezoelectrice pentru tăierea în conductă și un calculator cu ultrasunete undă de șoc. Traductor OLA este un tub cu două traductoare piezoelectrice încorporate și sudate la capetele flanșelor. In metoda de turnare de verificare a fluxului în costurile tranziției la limita superioară 25 au o eroare de interval dinamic ± 1,5%, și a tranziției la minimum - ± 4%, iar Gmax / Gmin este 70-75. Debitmetrul are un ecran digital, în plus față de un curent de ieșire 0. 5 mA, RS-232 si RS-485, fișierul este stocat pe oră și cantitatea medie zilnică de adâncime a apei de 5000 ore în ROM.

Frecvența debitmetrele fiecare impuls ulterior este trimis de către transmițător numai după pulsul precedent primirea elementului piezoelectric.

Diferența dintre frecvența de repetiție a impulsurilor determinată printr-un circuit de diferential legat cu viteza și debitul volumic.

debitmetre Indicațiile de frecvență nu depind de viteza de propagare cu ultrasunete într-un mediu staționar, și în consecință, asupra proprietăților fizico-chimice și a parametrilor de mediu. Este un avantaj de metri de frecvență.

Diferența de fază măsurată debitmetrele frecvență fază oscilatii ultrasonice de înmulțire în aval și în amonte. Dezavantajul acestor flux - indicații dependente de modificarea vitezei sunetului.

Debitmetrul ultrasonic Doppler folosind vibrația ultrasonică reflectate de particule care se deplasează în flux. debitmetre Doppler măsoară viteza sunetului locală. Tuburile de diametre mici și mijlocii, aceste debitmetre pot măsura viteza medie sau diametrul zonei tubului. Tuburile cu diametru mare în prezența unor secțiuni drepte de lungime suficientă reflector trebuie să fie amplasat la o distanță D de 0.12 peretele țevii, în care viteza corespunde vitezei medii de curgere. În caz contrar, necesită calibrare individuală a contorului.

Fig. traductor 2. Schema Doppler

Senzorii de corelație DRC Efectul Doppler este utilizat pentru a determina timpul de deplasare al fluctuațiilor aleatorii (turbulente) între cele două deplasate de-a lungul perechilor lungime tub de traductoare ultrasonice. Microprocesorul efectuează prelucrarea statistică a semnalelor recepționate de către receptoarele de oscilații ultrasonice fiecare dintre secțiuni. Debitul determinat de timpul corespunde maximului funcției de corelare privind semnalele recepționate la ambele receptoare. Fig. 3 este o schemă bloc a corelare RDC flowmeter f. "Metran".

Fig. 3. Schema bloc a corelării Doppler flowmeter

Semnalele de frecvență cu ultrasunete primite de la generatoarele GUCH1 GUCH2 pe traductoare acustice AP1- semnale AP4 care cauzează, datorită efectului Doppler, oscilațiile secundare care sunt suprapuse fundamentale. detectori de faza PD1, PD2 și corelarea discriminator CD, controlat cu un microprocesor, furnizează un semnal proporțional cu debitul în impulsuri. Aceste semnale pot fi însumate și afișate pe un ecran digital, furnizate la transmițător terminale RDC-30P sau energie. Astfel de debitmetre pot fi instalate în diametrul tubulaturii 5-40 mm la o viteză medie de 0,1 până la 10 m / s, limita de eroare relativă de ± 1,5; 2%.