Lưu lượng kế siêu âm

Cách hoạt động của lưu lượng kế siêu âm

Lưu lượng kế siêu âm sử dụng sóng âm thanh để xác định vận tốc của chất lỏng chảy trong đường ống. Ở điều kiện không có dòng chảy, tần số của sóng siêu âm truyền vào đường ống và phản xạ của nó từ chất lỏng là như nhau. Trong điều kiện dòng chảy, tần số của sóng phản xạ khác nhau do hiệu ứng Doppler. Khi chất lỏng chuyển động nhanh hơn, sự thay đổi tần số tăng tuyến tính. Máy phát xử lý tín hiệu từ sóng truyền đi và phản xạ của nó để xác định tốc độ dòng chảy.

Lưu lượng kế siêu âm thời gian vận chuyển gửi và nhận sóng siêu âm giữa các đầu dò theo cả hướng lên và xuống trong đường ống. Ở điều kiện không có dòng chảy, phải mất cùng thời gian để di chuyển ngược dòng và hạ lưu giữa các đầu dò. Trong điều kiện dòng chảy, sóng ngược dòng sẽ di chuyển chậm hơn và mất nhiều thời gian hơn sóng xuôi dòng (nhanh hơn). Khi chất lỏng chuyển động nhanh hơn, sự chênh lệch giữa thời gian ngược dòng và hạ lưu tăng lên. Máy phát xử lý thời gian ngược dòng và hạ lưu để xác định tốc độ dòng chảy. Chúng chiếm khoảng 12% tổng số lưu lượng kế đã bán.

Plusses và Minuses

Công nghệ này có thể rất chính xác và được sử dụng để chuyển lưu ký (có nghĩa là tính toán chính xác cho một chất lỏng đắt tiền) khí tự nhiên và chất lỏng dầu mỏ. Thời gian quay đầu cao (có thể đọc thấp theo tỷ lệ phần trăm của thang đo đầy đủ hoặc số đọc trên cùng), xử lý áp suất cao, có thể lặp lại (nhất quán), xử lý nhiệt độ khắc nghiệt, có thể được sử dụng kẹp vào bên ngoài đường ống mà không bị thâm nhập, bảo trì thấp, cao đáng tin cậy và tự chẩn đoán. Các nhược điểm có thể bao gồm chi phí cao, nhạy cảm với dao động của quá trình đi lạc, các vấn đề về thay đổi đường kính ống do tích tụ và các đơn vị kẹp có độ chính xác thấp hơn.

Lưu lượng kế siêu âm không cản trở dòng chảy nên có thể áp dụng cho các chất lỏng vệ sinh, ăn mòn và mài mòn. Một số lưu lượng kế siêu âm sử dụng đầu dò kẹp có thể được gắn bên ngoài vào đường ống và không có bất kỳ bộ phận nào bị thấm ướt. Các phép đo lưu lượng tạm thời có thể được thực hiện bằng cách sử dụng lưu lượng kế siêu âm cầm tay với đầu dò kẹp. Đầu dò kẹp đặc biệt hữu ích khi đường ống không thể bị xáo trộn, chẳng hạn như trong các ứng dụng công nghiệp điện và hạt nhân. Ngoài ra, đầu dò kẹp có thể được sử dụng để đo lưu lượng mà không cần quan tâm đến vật liệu xây dựng, ăn mòn và mài mòn. Tuy nhiên, hấp dẫn, việc sử dụng các đầu dò kẹp giới thiệu các giao diện siêu âm bổ sung có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy và hiệu suất của các lưu lượng kế này. Đặc biệt, nếu không được áp dụng và bảo dưỡng đúng cách,

Lưu lượng kế siêu âm có các kích cỡ đến 72 inch và lớn hơn.

Cách sử dụng lưu lượng kế siêu âm

Lưu lượng kế siêu âm thường được áp dụng để đo vận tốc của chất lỏng cho phép sóng siêu âm đi qua, chẳng hạn như nước, lưu huỳnh nóng chảy, chất lỏng đông lạnh và hóa chất. Thiết kế thời gian vận chuyển cũng có sẵn để đo lưu lượng khí và hơi. Hãy cẩn thận vì chất lỏng không truyền qua năng lượng siêu âm, chẳng hạn như nhiều loại bùn, hạn chế sự xâm nhập của sóng siêu âm vào chất lỏng. Trong lưu lượng kế siêu âm Doppler, chất lỏng đục có thể hạn chế sự xâm nhập của sóng siêu âm quá gần thành ống, điều này có thể làm giảm độ chính xác và / hoặc khiến lưu lượng kế không thể đo được. Lưu lượng kế siêu âm thời gian vận chuyển có thể không hoạt động khi chất lỏng đục làm suy yếu sóng siêu âm đến mức sóng không đến được máy thu.

Các ngành được sử dụng

Các ngành công nghiệp theo thứ tự từ cao hơn đến thấp hơn là dầu khí, nước và nước thải, điện, hóa chất, thực phẩm và đồ uống, dược phẩm, kim loại và khai thác mỏ, bột giấy và giấy.

Lưu ý ứng dụng cho lưu lượng kế siêu âm

Đối với lưu lượng kế siêu âm thời gian vận chuyển, hãy đảm bảo rằng chất lỏng có thể dẫn sóng siêu âm một cách thích hợp, vì lưu lượng kế sẽ không đo khi sóng siêu âm không thể xuyên qua dòng chảy giữa các đầu dò. Tương tự, sóng siêu âm phải có khả năng xuyên qua chất lỏng để lưu lượng kế Doppler hoạt động chính xác. Khi chất lỏng tương đối đục và không thấm vào chất lỏng, lưu lượng kế Doppler có xu hướng đo vận tốc của chất lỏng tại hoặc gần thành ống, điều này có thể gây ra sai số đo đáng kể và / hoặc làm hỏng lưu lượng kế.

Đối với lưu lượng kế siêu âm Doppler, hãy đảm bảo rằng chất lỏng phản xạ đầy đủ sóng siêu âm, vì lưu lượng kế sẽ không hoạt động nếu không có tín hiệu siêu âm phản xạ. Tùy thuộc vào thiết kế, phản xạ có thể xảy ra do các bong bóng khí nhỏ trong dòng chảy hoặc sự hiện diện của các xoáy trong dòng chảy. Nếu chưa có trong dòng chảy, việc tạo ra các nguồn phản xạ này có thể khó khăn trong thực tế. May mắn thay, một số kết hợp của bong bóng khí và / hoặc xoáy có mặt trong hầu hết các ứng dụng.

Vận tốc của các hạt rắn trong bùn có thể khác với vận tốc của chất lỏng mang trong nó. Hãy cẩn thận khi áp dụng công nghệ siêu âm khi các hạt rắn có thể trở nên tập trung ở một phần của dòng chảy, chẳng hạn như trong một đường ống nằm ngang chảy với vận tốc tương đối thấp. Hãy cẩn thận khi áp dụng lưu lượng kế siêu âm Doppler trong các ứng dụng bùn vì các hạt rắn có thể tạo ra tín hiệu mạnh có thể khiến lưu lượng kế Doppler đo vận tốc của chất rắn chứ không phải vận tốc của chất lỏng.

Tránh chất lỏng có thể phủ lên đầu dò ướt hoặc phủ lên thành ống phía trước đầu dò không thấm ướt vì lưu lượng kế sẽ không đo khi sóng siêu âm không thể đi vào dòng chảy. Đảm bảo duy trì các kết nối đáng tin cậy của đầu dò kẹp vào thành ống vì lưu lượng kế sẽ không đo khi sóng siêu âm không thể tiếp cận chất lỏng.

Đảm bảo hiểu quy trình và áp dụng các lưu lượng kế này đúng cách. Ví dụ, quy trình làm sạch định kỳ ngược dòng có thể làm cho lưu lượng kế ngừng hoạt động vì chất bẩn có thể không cho phép năng lượng siêu âm đi qua chất lỏng. Hơn nữa, nếu bụi bẩn làm ướt các đầu dò, lưu lượng kế có thể không hoạt động cho đến khi được làm sạch.