Ултразвуков разходомер срещу електромагнитен разходомер

Защо повечето инженери грешат от първия ден

Преди да се потопим, позволете ми да споделя една клиентска история: Мениджър покупки от химически завод се свърза с нас, защото техният новоинсталиранелектромагнитен разходомерпродължи да „скача навсякъде“. Когато се появихме на-сайта, открихме, че се опитват да измерят дейонизирана вода. Проводимостта не беше достатъчна-електромагнитен разходомерпросто не можеше да функционира. Тази грешка им струва $80 000 и два дни престой.

Много купувачи все още правят избор на разходомер въз основа на непълна информация и това в крайна сметка удря крайния резултат.Ултразвукови разходомерииелектромагнитни разходомериизглежда, че и двете "измерват потока", но работят на напълно различни принципи и отговарят на много различни сценарии. Въпросът не е кой е по-добър-а кой всъщност отговаря на вашите условия на процеса.

Как всъщност работят тези технологии?

Електромагнитни разходомериработят по закона на Фарадей за електромагнитната индукция. Когато проводимата течност тече през магнитно поле, тя генерира напрежение, пропорционално на скоростта на потока. Електродите, монтирани на тялото на измервателния уред, улавят този сигнал за напрежение и изчисляват дебита.

Ето го строгото изискване: проводимостта на течността трябва да надвишава 5 микросименса на сантиметър. Чиста вода, въглеводороди, алкохоли, всички газове-нито едно от тях няма да работи.

Ултразвукови разходомериидват в два вида.Измерватели на транзитно{0}}времеизпращайте звукови вълни диагонално през тръбата-времената за пътуване нагоре и надолу по течението се различават и разликата във времето изчислява скоростта. Доплеровите измервателни уреди отразяват звука от частици или мехурчета във течността, измервайки промените в честотата, за да определят скоростта.

И двете ултразвукови технологии могат да измерват-непроводими течности, коитоелектромагнитни разходомерине може да се справи. Но те са придирчиви към условията за инсталиране.

Сравнение на изискванията за права тръба

(D=диаметър на тръбата)

Ще забележите, че скобата-на ултразвука изисква два пъти повече електромагнитни вълни. Това не е затруднение на производителите-всяко смущение на потока прави акустичния сигнал ненадежден. Виждал съм клиенти да инсталират ултразвукови измервателни уреди на 3 диаметъра надолу по веригата от клапан и грешката при отчитане достига 15%.

Свойствата на течността са решаващият фактор

Проводимостта е първата врата. Под 5 µS/cm,електромагнитни разходомериса мъртви във водата. Между 5-20 µS/cm те почти не работят - сигналът е слаб и податлив на смущения. Над 20 µS/cm вие сте в зоната на комфортелектромагнитни разходомери.

Съдържанието на твърди частици обръща сценария. Входящият поток от инсталацията за отпадъчни води може да носи 8% суспендирани твърди вещества-електромагнитни разходомерине се интересуват, боравят с до 15% твърди частици по обем. Ултразвукът с-време на транзит започва да се бори с частици над 1%, защото звуковите вълни се разпръскват и се абсорбират, намалявайки драстично силата на сигнала.

Доплеровият ултразвук всъщност се нуждае от частици-най-малко 25 ppm суспензия, за да отрази звуковата вълна. Тази технология понякога работи за транспортиране на тор, но точността не може да се сравняваелектромагнитни разходомери.

Диапазон на температура и налягане

Електромагнитни разходомери:

Стандартен По-малко или равно на 180 градуса (356 градуса F)

Висока-температура По-малка или равна на 200 градуса (390 градуса F)

Налягане По-малко или равно на 10,2 MPa (1480 psi)

Ултразвукови разходомери:

Захващане-По-малко от или равно на 200 градуса (температура на външната стена на тръбата)

ВграденПо-малко или равно на 150 градуса (ограничение на сондата)

Налягане По-малко или равно на 16 MPa (2320 psi)

(Данните са събрани от продуктовите спецификации на Endress+Hauser, Krohne, Emerson)

Температурните граници изглеждат подобни, но 180 градуса за електромагнетиката се отнася до температурата на процеса, докато 200 градуса за ултразвука е външната повърхност на тръбата. Ако измервате 180 градуса гореща вода, скобата-на ултразвуковите преобразуватели може да не издържи-температурата на външната стена на тръбата може да надвиши техния толеранс.

Вискозитетът почти не влияеелектромагнитни разходомери. 10,000 сантипоаза суров петрол се измерва толкова точно, колкото водата. Ултразвукът работи добре до 2000 сантипоаза, но след това звуковите вълни отслабват силно и пътят на лъча се огъва.

Какво всъщност се случва по време на инсталацията

Електромагнитни разходомериизисква рязане и заваряване на тръба. Монтаж на 4-инчов метър-включително изключване, рязане, заваряване на фланци, изпитване под налягане, стартиране - отнема поне 6-8 часа. В рафинерии или химически заводи един час престой може да струва $50 000.

Понякога правилният избор избягва огромни загуби. Когато направихме модернизация на фармацевтичен завод, те имаха линия за пречистена вода, която се нуждаеше от разходомер, но производството не можеше да спре. Отидохме със скоба-на ултразвукова-2-часова инсталация. Почистете външната част на тръбата, нанесете съединител, затегнете преобразувателите, окабелете я, конфигурирайте - никога не сте докосвали тръбите, нулево въздействие върху производството.

Текущи разходи за спад на налягането

Електромагнитни разходомериизползвайте конструкция с -пълен отвор, със спад на налягането обикновено 0,5-1,5 psi (0,03-0,1 bar). Звучи минимално, но нека изчислим числата за 4-инчова линия при 300 GPM (68 m³/h) с 1 psi спад:

Загуба на мощност на помпата ≈ 0,4 kW

При $0,10/kWh, 8000 часа/година

Годишни разходи за енергия=$320

За десет години това са 3200 долара. Не точно джобни дребни пари.

Скобата-на ултразвука създава нулев спад на налягането.Вградени ултразвукови разходомериимат лека обструкция, около 0,1-0,5 psi-енергийните разходи са една-една трета до една пета отелектромагнитни разходомери.

Ако сте разгледали и двете технологии, ще откриете, че ултразвуковата поддръжка е много по-опростена, като общите разходи за поддръжка са с 40% по-ниски от електромагнитните. Но в сценарии с тор и отпадъчни води,електромагнитни разходомеривсъщност струва 25% по-малко, защото качеството на ултразвуковия сигнал се влошава твърде бързо, което изисква честа поддръжка или подмяна.

Където всяка технология доминира

Електромагнитен разходомерТеритория

Твърдите вещества, влизащи в инсталациите за отпадъчни води, варират от 0,1% до 8%-електромагнитни разходомерине мигай Средно{1}}съоръжение за отпадни води обикновено работи 40-60електромагнитни разходомери15 години без проблеми. Ултразвукът започва да губи сигнал над 2% твърди вещества.

Минните шламове-желязна руда, мед, злато-съдържат 30% твърди частици по обем. Подплата от-полиуретанелектромагнитни разходомерисправя се с него; керамичните{0}}версии могат да поемат 50% твърди вещества. Ултразвукът е напълно непрактичен при тези условия.

Операциите с храни и напитки ценят санитарен дизайн. 3A-сертифициранелектромагнитни разходомерисъс 150-грайт електрополирани неръждаеми облицовки се интегрират директно в CIP вериги. Измерване на мляко, сок, бира, вино - отговаря на изискванията на FDA с достатъчна точност.

Ултразвуков разходомерТеритория

Прехвърлянето на попечителство на природен газ използва много{0}}пътищаултразвукови разходомери за газ-4 до 8 акустични пътя се пресичат-измервайки за постигане на ±0,15% точност. Тръбопровод, пренасящ десетки милиони или стотици милиони годишна стойност на газ, прави тази инвестиция полезна. Плюс нулев спад на налягането и никакви точки на течове. OIML и AGA-9 сертифицираните измервателни уреди са специално създадени за това.

Големите системи с охладителни кули се нуждаят от десетки точки за измерване. Инсталиране 30електромагнитни разходомериозначава стотици хиляди само в доставки, плюс масивни модификации на тръбопроводи. Преминете към ултразвук-на ултразвук и разходите спадат до една-трета. Не е необходимо спиране-за работещи електроцентрали или химически съоръжения, прозорци за спиране просто не съществуват.

Корозивните среди или ултра{0}}чистите течности изискват електроди от Hastelloy, платина или титанелектромагнитни разходомери-4-инчов метър може да струва 8000-15 000 $.Ултразвукови разходомерис намокрени части от PTFE или PFA струват 40-60% по-малко при същата точност.

Интеграция със системи за управление

И дветеразходомертиповете предлагат 4-20mA изход с HART протокол, съвместим с повечето PLC и DCS системи. Нуждаете се от сумиране? Използвайте импулсен изход. Modbus RTU и Profibus вече са стандарт - няма бариери за интеграция.

Скоростта на реакция е различна.Електромагнитни разходомериактуализиране 10-50 пъти в секунда; ultrasonics управлява 1-5 актуализации. Ако използвате разходомера за управление със затворен контур, което изисква бърза реакция, електромагнитните са по-подходящи. Стойностите за прехвърляне на попечителство - стабилността - по-бавните ултразвукови актуализации всъщност помагат чрез намаляване на колебанията.

Електромагнитни разходомеринаблюдавайте импеданса на електрода, алармирайте при състояние на празна тръба и някои модели проследяват разграждането на обвивката. Ултразвукът показва силата на звуковата вълна и стойностите на усилването-внезапното увеличение на усилването означава, че е време да почистите трансдюсерите. Отчитанията на скоростта на звука могат да-изчислят типа течност, като потвърждават, че действително измервате това, което мислите, че измервате.

Избор на разходомер: Практически подход

Започнете с проводимостта. Под 5 µS/cm, забраветеелектромагнитни разходомери. Между 5-20, електромагнетиката работи, но ненадеждно – играйте безопасно с ултразвука. Над 20 µS/cm,електромагнитни разходомериса готови.

Съдържанието на твърди вещества е вход две. Над 1% суспендирани твърди частици печелят електромагнитите. Под 0,1% работи. Между тези числа, тествайте и двете технологии върху вашата действителна течност, преди да се ангажирате с внедряването на флота. И вземете предвид разходите за спиране, когато правите своя избор.

Ново строителство, където тръбопроводите са евтини? Изберете чисто по технически изисквания. Оперативни съоръжения, при които спирането струва $10,000+ на час? Не режете тръба, освен ако не е абсолютно необходимо.

И накрая, изчислете общата цена на притежание. Използвайте вашите действителни ставки за труд, разходи за енергия, очакван експлоатационен живот. Намерете казуси, съответстващи на вашите приложения-с пет-+ години реални оперативни данни.

Електромагнитни разходомерипредоставят измерване на пълен{0}}отвор, нисък спад на налягането и отлична производителност при трудни течности. Ултразвукът избягва проникването на тръбата, създава нулев спад на налягането и измерва по-широк обхват на флуида. Нито едно от двете не е универсално по-добро-ключът е в съответствието на принципа на измерване с вашите действителни изисквания.

Накъде вървят технологиите

Основните технологични тенденции през последните няколко години са ясни: производствена последователност + цифрово моделиране + диагностични възможности, напредващи паралелно.Електромагнитни разходомеривсе повече възприемат подходи за „компенсация на сухо калибриране/моделиране“-по-строги геометрични толеранси и моделиране на магнитно/поточно поле подобряват фабричната консистенция, намалявайки зависимостта от отделни мокрикалибриранекато същевременно се поддържа точност на инженерно-стандартно ниво ±0,5% и се понижават общите разходи. Ултразвукът продължава да се развива към повече пътища-4-път до 8/12-надстройките на пътя осигуряват стойност не само в точността, но и в устойчивостта срещу не-идеални профили на потока и излишна диагностика на пътя, идентифициране на аномалии в пътя, замърсяване или смущения в мехурчета за драстично подобряване на надеждността на полето. Най-добрите-модели се доближават до ±0,1% от показанията при условия на лабораторно калибриране. Междувременно ултра{15}}архитектурата с ниска мощност и съзряването на технологията на батериите позволяват захранваните с батерии ултразвукови устройства да се доближат до 10-годишен живот, което прави временните проучвания на потока, дистанционното наблюдение на тръбопровода и внедряването без кабели наистина практични.