Μετάβαση στο περιεχόμενο

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΡΟΗΣ

Ροόμετρα υπερήχων: μέτρηση υγρών και αερίων με ήχο, χωρίς εμπόδιο στη ροή

Το ροόμετρο (ή παροχόμετρο) υπερήχων στέλνει παλμούς ήχου μέσα από το ρευστό και υπολογίζει την ταχύτητα της ροής από τον χρόνο που χρειάζονται για να διασχίσουν τον σωλήνα. Τίποτα δεν προεξέχει μέσα στον σωλήνα και τίποτα δεν κινείται, άρα δεν υπάρχει πτώση πίεσης ούτε φθορά· και, σε αντίθεση με το ηλεκτρομαγνητικό, μετρά και υγρά που δεν άγουν τον ηλεκτρισμό, καθώς και αέρια. Υπάρχουν όργανα ενσωματωμένα στη σωλήνωση για γραμμές διεργασίας και μεγάλους αγωγούς νερού, όργανα πολλαπλών διαδρομών για custody transfer φυσικού αερίου, και όργανα clamp-on που στερεώνονται εξωτερικά στον σωλήνα.

Τα ροόμετρα υπερήχων του καταλόγου μας

Πώς λειτουργεί ένα ροόμετρο υπερήχων

Τα περισσότερα βιομηχανικά ροόμετρα υπερήχων χρησιμοποιούν τη μέθοδο του χρόνου διέλευσης. Δύο αισθητήρες τοποθετούνται σε απέναντι πλευρές του σωλήνα, ο ένας πιο κατάντη από τον άλλο, ώστε η διαδρομή του ήχου ανάμεσά τους να διασχίζει τη ροή υπό γωνία. Κάθε αισθητήρας και εκπέμπει και λαμβάνει: πρώτα ένας παλμός ταξιδεύει από τον Α στον Β, με τη ροή, και μετά από τον Β στον Α, αντίθετα σε αυτήν.

Ο ήχος που ταξιδεύει μαζί με τη ροή φτάνει λίγο νωρίτερα· ο ήχος που ταξιδεύει κόντρα στη ροή φτάνει λίγο αργότερα. Η διαφορά των δύο χρόνων, Δt, είναι ανάλογη της ταχύτητας ροής κατά μήκος της διαδρομής — διπλάσια ταχύτητα, διπλάσια διαφορά. Επειδή ο μετατροπέας χρησιμοποιεί και τους δύο χρόνους, η ταχύτητα του ήχου στο ρευστό απαλείφεται από τον υπολογισμό: η ένδειξη δεν εξαρτάται από αυτήν, ακόμη κι όταν την αλλάζει η θερμοκρασία ή η σύσταση του ρευστού. Οι διαφορές είναι ελάχιστες, γι’ αυτό τα ηλεκτρονικά τις χρονομετρούν με πολύ μεγάλη ακρίβεια.

Μία διαδρομή μετρά τη μέση ταχύτητα σε μία μόνο γραμμή, και ο μετατροπέας τη διορθώνει στη μέση ταχύτητα όλης της διατομής με βάση το αναμενόμενο προφίλ ροής. Τα όργανα με περισσότερες διαδρομές «βλέπουν» μεγαλύτερο μέρος της διατομής, άρα επηρεάζονται λιγότερο από ένα παραμορφωμένο προφίλ και πετυχαίνουν μεγαλύτερη ακρίβεια — το ALTOSONIC V12 του καταλόγου μας, για αέρια, έχει 12 διαδρομές. Η μέση ταχύτητα επί τη διατομή δίνει την παροχή όγκου.

Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι με υπερήχους. Τα όργανα clamp-on δουλεύουν με την ίδια αρχή του χρόνου διέλευσης, αλλά οι αισθητήρες τους στερεώνονται εξωτερικά στον σωλήνα και ο ήχος περνά μέσα από το τοίχωμα. Τα όργανα Doppler δουλεύουν αλλιώς: χρειάζονται σωματίδια ή φυσαλίδες μέσα στο υγρό που να ανακλούν τον ήχο, και μετρούν τη μεταβολή της συχνότητάς του — ταιριάζουν σε βρόμικα υγρά, με μικρότερη ακρίβεια. Και στα ανοιχτά κανάλια, ένας αισθητήρας υπερήχων χωρίς επαφή, πάνω από το νερό, μετρά τη στάθμη ανάντη ενός υπερχειλιστή ή καναλιού μέτρησης (flume), και από αυτήν υπολογίζεται η παροχή.

  • Το υγρό ή το αέριο που κυλά μέσα στον σωλήνα
  • Αισθητήρες Α και Β: ο καθένας στέλνει έναν παλμό και λαμβάνει τον παλμό του άλλου
  • Η διαδρομή του ήχου, διαγώνια μέσα στον σωλήνα, υπό γωνία ως προς τη ροή
  • Οι δύο παλμοί που λαμβάνονται: αυτός που στάλθηκε με τη ροή (συνεχής γραμμή) φτάνει πριν από αυτόν που στάλθηκε αντίθετα (διακεκομμένη)· το κενό ανάμεσά τους είναι το Δt
  • Η διαφορά χρόνου Δt αυξάνεται ανάλογα με την ταχύτητα ροής v

Πού ταιριάζει ένα ροόμετρο υπερήχων — και πού όχι

Ιδανικό για

  • Μεγάλους αγωγούς νερού και σωληνώσεις: αφού δεν υπάρχει τίποτα μέσα στον σωλήνα, δεν υπάρχει πτώση πίεσης, και το OPTISONIC 3400 του καταλόγου μας φτάνει έως DN 4000
  • Υγρά που δεν άγουν τον ηλεκτρισμό — λάδια, καύσιμα, διαλύτες, απιονισμένο νερό — όπου ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο δεν μπορεί να μετρήσει
  • Αέρια, ακόμη και custody transfer φυσικού αερίου, με όργανα πολλαπλών διαδρομών όπως το ALTOSONIC V12
  • Καθαρά ή ελαφρά επιβαρυμένα υγρά διεργασίας σε εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου, σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και στη χημική βιομηχανία
  • Υπάρχουσες γραμμές, όπου ο σωλήνας δεν μπορεί να κοπεί ούτε η λειτουργία να σταματήσει: οι εκδόσεις clamp-on στερεώνονται εξωτερικά — και για προσωρινές ή ελεγκτικές μετρήσεις
  • Ανοιχτά κανάλια και φρεάτια άντλησης ή συλλογής, με αισθητήρα χωρίς επαφή πάνω από το νερό (DMSP900FH)

Χρειάζεται προσοχή όταν

  • Το υγρό έχει πολλές φυσαλίδες αερίου ή στερεά: διαχέουν και απορροφούν τον ήχο, και ένα όργανο χρόνου διέλευσης μπορεί να χάσει το σήμα του
  • Το ευθύ τμήμα μετά από καμπύλες, αντλίες ή βάνες είναι μικρό: ένα παραμορφωμένο προφίλ ή μια ροή που περιστρέφεται ξεγελά ένα όργανο με λίγες διαδρομές
  • Ο σωλήνας μπορεί να μη γεμίζει: ένα ενσωματωμένο όργανο θεωρεί ότι όλη η διατομή είναι γεμάτη. Στα ανοιχτά κανάλια και στους αγωγούς αποχέτευσης, η παροχή μετριέται από τη στάθμη
  • Μετράτε ατμό ή η διεργασία είναι πολύ θερμή: το όριο το βάζουν οι αισθητήρες — για παράδειγμα −40…+120 °C για το OPTISONIC 3400 του καταλόγου μας και έως +175 °C για το ALTOSONIC V12
  • Ο σωλήνας είναι μικρός: η διαδρομή του ήχου είναι μικρή και η διαφορά χρόνου ελάχιστη. Το ενσωματωμένο ροόμετρο υπερήχων του καταλόγου μας ξεκινά από DN 25· για μικρότερες γραμμές ταιριάζει συνήθως καλύτερα ένα ηλεκτρομαγνητικό ή ένα Coriolis
  • Χρειάζεστε παροχή μάζας: το ροόμετρο υπερήχων μετρά όγκο, άρα για μάζα θέλει γνωστή πυκνότητα — ή ροόμετρο Coriolis

Σύγκριση με τις άλλες τεχνολογίες

Τυπική ακρίβεια κάθε τεχνολογίας μέτρησης ροής, ± % της μέτρησης, σε λογαριθμική κλίμακα. Όσο πιο αριστερά, τόσο ακριβέστερη. Τονισμένη είναι η τεχνολογία αυτού του άρθρου.
  • Coriolis±0,1–0,2 %
  • Ηλεκτρομαγνητικά±0,2–0,5 %
  • Υπέρηχοι (η τεχνολογία αυτού του άρθρου)±0,5–2 %
  • Διαφορική πίεση±0,5–2 %
  • Μεταβλητή διατομή±1,6–4 % *
  • Vortex±0,75–2 %
  • Θερμική μέτρηση μάζας±1–3 %
  • Θετική εκτόπιση±0,2–0,5 %
  • Τουρμπίνα±0,5–1 %

Τυπικά εύρη για υγρά (θερμική μέτρηση μάζας: αέρια), ± % της μέτρησης· για μεταβλητή διατομή, η κλάση ακρίβειας (*). Η ακρίβεια ενός συγκεκριμένου οργάνου εξαρτάται από το μοντέλο, το μέγεθος και την εγκατάσταση — την επιβεβαιώνουμε για τη δική σας εφαρμογή.

 Όλες οι τεχνολογίες

Εγκατάσταση ροομέτρου υπερήχων

Ένα ροόμετρο υπερήχων μετρά την ταχύτητα σε μία ή περισσότερες γραμμές, άρα θέλει σταθεροποιημένο προφίλ ροής. Τυπική απαίτηση είναι 10 D ευθύ σωλήνα ανάντη και 5 D κατάντη (D = ονομαστική διάμετρος) — περισσότερο μετά από δύο καμπύλες σε διαφορετικά επίπεδα, μια αντλία ή μια μισάνοιχτη βάνα, που κάνουν τη ροή να περιστρέφεται. Τα όργανα με περισσότερες διαδρομές θέλουν λιγότερο, και ένας ευθυγραμμιστής ροής μπορεί να μικρύνει το ευθύ τμήμα· για κάθε μοντέλο ισχύει η τιμή του κατασκευαστή.

Στα υγρά, ο σωλήνας πρέπει να μένει γεμάτος και η διαδρομή του ήχου μακριά από το αέριο στην κορυφή του σωλήνα και από τις επικαθίσεις στον πυθμένα. Τα όργανα clamp-on έχουν μία ακόμη προϋπόθεση: ο ήχος πρέπει να περάσει μέσα από το τοίχωμα, άρα πρέπει να είναι γνωστά το υλικό, το πάχος τοιχώματος και η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα. Στα ανοιχτά κανάλια, η στάθμη μετριέται εκεί όπου το νερό είναι ήρεμο, ανάντη του υπερχειλιστή ή του καναλιού μέτρησης:

Ευθύ τμήμαΤυπικά τουλάχιστον 10 D ευθύ σωλήνα πριν από το όργανο και 5 D μετά από αυτό, από την πλησιέστερη καμπύλη, βάνα ή συστολή.
Αισθητήρες στον οριζόντιο άξοναΣε οριζόντια γραμμή με υγρό, στρέψτε το όργανο ώστε οι αισθητήρες να βρίσκονται στα πλάγια: οι φυσαλίδες ανεβαίνουν στην κορυφή και τα στερεά κατακάθονται στον πυθμένα, και τα δύο μακριά από τη διαδρομή του ήχου.
Τοποθέτηση clamp-onΟι αισθητήρες clamp-on στερεώνονται εξωτερικά στον σωλήνα, με υλικό σύζευξης ανάμεσα σε αυτούς και στο τοίχωμα — χωρίς κόψιμο και χωρίς διακοπή λειτουργίας. Σε αυτή τη διάταξη ο ήχος ανακλάται στο απέναντι τοίχωμα και επιστρέφει στην ίδια πλευρά.
Ανοιχτά κανάλιαΈνας αισθητήρας χωρίς επαφή, πάνω από το νερό, μετρά τη στάθμη ανάντη ενός υπερχειλιστή ή καναλιού μέτρησης· ο μετατροπέας τη μετατρέπει σε παροχή με τη γνωστή σχέση στάθμης και παροχής της κατασκευής.
  • Στα υγρά, τοποθετήστε το όργανο εκεί όπου ο σωλήνας μένει γεμάτος: σε ανερχόμενη γραμμή ή σε χαμηλό σημείο της, ποτέ στο ψηλότερο σημείο ούτε σε κατερχόμενη γραμμή που μπορεί να αδειάζει.
  • Τοποθετήστε τις βάνες ρύθμισης μετά το όργανο, και κρατήστε το μακριά από πηγές θορύβου υπερήχων, όπως μισόκλειστες βάνες και σταθμούς μείωσης πίεσης, που μπορεί να «σκεπάσουν» το σήμα.
  • Για όργανο clamp-on, διαλέξτε ευθύ κομμάτι σωλήνα σε καλή κατάσταση: τα πολλά άλατα, η εσωτερική διάβρωση ή μια χοντρή επένδυση μπορεί να εξασθενίσουν το σήμα, και κάθε λάθος στην εσωτερική διάμετρο που θεωρεί ο μετατροπέας περνά κατευθείαν στη μέτρηση.
  • Σε ανοιχτό κανάλι, στερεώστε τον αισθητήρα σε άκαμπτο βραχίονα, κάθετα στην επιφάνεια του νερού και μακριά από τα τοιχώματα, σε σημείο όπου η επιφάνεια είναι ήρεμη και αρκετά ανάντη ώστε να μην έχει αρχίσει να χαμηλώνει προς τον υπερχειλιστή — και τόσο ψηλά ώστε η μέγιστη στάθμη να μένει έξω από τη νεκρή ζώνη του.

Ροόμετρα υπερήχων ανά κλάδο

Πετρέλαιο & Φυσικό ΑέριοCustody transfer φυσικού αερίου σε σταθμούς μεταφοράς και διανομής, με όργανα πολλαπλών διαδρομών εγκεκριμένα γι’ αυτό — το ALTOSONIC V12 έχει πιστοποιήσεις AGA, ISO 17089, MI-002 και OIML R137 και αντέχει πίεση έως 450 bar. Ενσωματωμένα όργανα για υδρογονάνθρακες και άλλα υγρά διεργασίας (OPTISONIC 3400).Νερό & ΛύματαΜεγάλοι αγωγοί νερού και γραμμές μεταφοράς, όπου η πτώση πίεσης κοστίζει ενέργεια άντλησης· όργανα clamp-on για τον έλεγχο υπαρχόντων οργάνων και για προσωρινές μετρήσεις· και ανοιχτά κανάλια και φρεάτια σε μονάδες επεξεργασίας και αντλιοστάσια, με αισθητήρα χωρίς επαφή (DMSP900FH).Ενέργεια & ΙσχύςΝερό ψύξης, απιονισμένο νερό και γραμμές καυσίμου στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, όπου το όργανο δεν προσθέτει πτώση πίεσης και δεν έχει μέρη που φθείρονται (OPTISONIC 3400).ΧημικάΔιαλύτες και άλλα υγρά που δεν άγουν τον ηλεκτρισμό, όπου ένα ηλεκτρομαγνητικό όργανο αποκλείεται, και γραμμές διεργασίας όπου τίποτα δεν πρέπει να προεξέχει μέσα στη ροή (OPTISONIC 3400).Τρόφιμα & ΠοτάΝερό διεργασίας και βοηθητικά δίκτυα, καθώς και γραμμές όπου τίποτα δεν πρέπει να αγγίζει το προϊόν: ένα όργανο clamp-on μετρά μέσα από το τοίχωμα, χωρίς επαφή και χωρίς να χρειάζεται καθαρισμό.Ορυχεία, Μεταλλεύματα & ΜέταλλαΓραμμές νερού διεργασίας, ακατέργαστου και ανακτημένου νερού — συχνά με όργανα clamp-on, που μεταφέρονται από γραμμή σε γραμμή για μετρήσεις ελέγχου. Για πολτούς μεταλλεύματος και απορρίμματα εμπλουτισμού, ασφαλέστερη επιλογή είναι συνήθως ένα ηλεκτρομαγνητικό ροόμετρο.

Ροόμετρα υπερήχων: συχνές ερωτήσεις

Ρωτήστε για ροόμετρα υπερήχων

Πείτε μας ποιο είναι το ρευστό (υγρό ή αέριο), τη διάμετρο και το υλικό του σωλήνα, το εύρος παροχής, την πίεση και τη θερμοκρασία — ή, για ανοιχτό κανάλι, τον τύπο του υπερχειλιστή ή του καναλιού μέτρησης — και οι μηχανικοί μας θα σας προτείνουν το κατάλληλο όργανο, με τιμή και χρόνο παράδοσης.