دليل ميداني لتركيب وتشغيل مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية القابل للتثبيت: استخدام GE PT878 وسلسلة Yokogawa ADMAG

لماذا تحدد دقة بيانات الأنابيب أداء العداد

تقيس العدادات فوق الصوتية المثبتة على الأنابيب فرق زمن العبور بين النبضات الصادرة والصادرة في الاتجاه المعاكس. هذا الفرق يتناسب مع سرعة السائل. يحول العداد السرعة إلى تدفق حجمي باستخدام مساحة المقطع العرضي للأنبوب. خطأ بمقدار 1 مم في سمك الجدار يغير تباعد المحول ويُدخل خطأ منهجي بنسبة 2 إلى 3%. يتطلب جهاز GE PT878 أربعة مدخلات: القطر الخارجي، سمك الجدار، مادة الأنبوب، ومادة البطانة.

أولاً، قِس القطر الخارجي بشريط باي — وليس بمقياس الفرجار. تأخذ أشرطة باي في الاعتبار عدم استدارة الأنبوب وتوفر دقة تصل إلى 0.1 مم. ثانياً، قِس سمك الجدار بجهاز قياس فوق صوتي. يسبب التآكل انحراف سمك الجدار الفعلي بمقدار 1 إلى 3 مم عن بيانات الجدول. ثالثاً، اختر المادة الصحيحة للأنبوب. يخزن GE PT878 قيم مرجعية للصلب (5900 م/ث)، PVC (2340 م/ث)، الحديد الزهر (4500 م/ث)، والفولاذ المقاوم للصدأ (5800 م/ث). إدخال مادة خاطئة يغير هندسة مسار الصوت وينتج تباعداً غير صحيح. لقياس التدفق الكهرومغناطيسي الخطي كبديل، يوفر عداد التدفق الكهرومغناطيسي ABB FSM4000 قياساً مبللاً عالي الدقة للسوائل الموصلة حيث تكون دقة التثبيت الخارجي غير كافية.

تكوين المحول: طريقة V، طريقة W، وطريقة Z

تتناسب طريقة V مع أنابيب قطرها من 25 إلى 300 مم. ينعكس الإشارة الصوتية مرة واحدة عن جدار الأنبوب البعيد. هذا التكوين هو الإعداد الافتراضي لمعظم تطبيقات السوائل النظيفة. عادةً ما يكون تباعد المحولات على أنبوب فولاذي قطره 150 مم (سمك جدار 10 مم، خدمة مياه) بين 110 و140 مم. تستخدم طريقة W انعكاسين وتناسب الأنابيب الصغيرة من 13 إلى 50 مم. ومع ذلك، تتطلب طريقة W قوة إشارة لا تقل عن 60% على شاشة GE PT878 — أقل من 50% تصبح القراءة غير موثوقة.

تضع طريقة Z المحولات مقابل بعضها البعض مباشرة بدون انعكاسات. استخدم طريقة Z للأنابيب الكبيرة التي تزيد عن 300 مم، أو للسوائل التي تحتوي على جزيئات تزيد عن 3% من المواد الصلبة، أو للأنابيب ذات التكلس الداخلي أو البطانة. تحدد سلسلة Yokogawa ADMAG RSF طريقة Z لجميع الأنابيب التي تزيد عن DN300. للتركيبات الأفقية، ركب المحولات في موضعي الساعة 3 و9. لا تركبها أبداً في موضع الساعة 12 حيث تتجمع جيوب الغاز.

تطبيق مركب التوصيل وتحضير السطح

سوء التوصيل بين المحول وسطح الأنبوب هو السبب الأكثر شيوعاً لانخفاض جودة الإشارة. توفر GE جل Soundout عالي الحرارة للخدمة حتى 90°C وCouplant D اللزج لدرجات حرارة تصل إلى 175°C. لا تستبدل بشحم السيليكون الخاص بالسباك — فاختلاف مقاومة الصوتية مع الفولاذ يقلل من انتقال الإشارة بمقدار 15 إلى 25 ديسيبل.

• الخطوة 1: أزل التكلس والطلاء والتآكل السائب من منطقة القياس باستخدام فرشاة سلكية أو طاحونة زاوية. يجب أن يكون سطح الأنبوب معدنًا عارياً، نظيفًا، وناعمًا.
• الخطوة 2: ضع مركب التوصيل على شكل خرزة دائرية قطرها من 5 إلى 8 مم في مركز وجه المحول.
• الخطوة 3: اضغط المحول بقوة ودوّره 10 درجات قبل تثبيت حزام المشبك. هذا يكسر فقاعات الهواء في طبقة المركب ويحسن تماس الاتصال.

التحقق من جودة الإشارة وعزل الأعطال بخطوات ست

يعرض GE PT878 قوة الإشارة كنسبة مئوية. فوق 75% يشير إلى توصيل جيد. بين 50% و75% يعتبر هامشياً. أقل من 50% ينتج بيانات غير موثوقة. يعرض Yokogawa ADMAG عامل الترابط — فوق 0.98 يشير إلى قياس موثوق، وأقل من 0.95 يتطلب إعادة وضع.

• الخطوة 1: أعد التحقق من قيم قطر الأنبوب الخارجي وسمك الجدار المدخلة. خطأ 2 مم في سمك الجدار يغير تباعد المحولات بمقدار 5 إلى 8 مم على أنبوب 150 مم.
• الخطوة 2: نظف وجه المحول وسطح الأنبوب. المركب الجاف أو جزيئات الصدأ تسبب تشتتاً صوتياً يقلل الإشارة بمقدار 20 ديسيبل.
• الخطوة 3: تحقق من وجود غاز محبوس أو تهوية ثقيلة في السائل. فقاعات الغاز تشتت الإشارات فوق الصوتية تماماً. انقل نقطة القياس إلى أسفل التيار.
• الخطوة 4: انتقل من طريقة V إلى طريقة Z في الأنابيب ذات التكلس الداخلي أو البطانة التي تزيد عن 3 مم. تقلل طريقة Z من تقاطعات مسار الصوت وتحافظ على قوة الإشارة في داخل الأنابيب المتدهورة.
• الخطوة 5: تحقق من قراءة سرعة الصوت. الماء عند 20°C يقرأ 1484 م/ث. النفط الخام الخفيف يقرأ بين 1300 و1400 م/ث. انحراف أكثر من 5% عن القيمة المرجعية يشير إلى أن المحولات تتصل بجوف غازي أو طبقة تكلس بدلاً من السائل الكلي.
• الخطوة 6: تحقق من رقم رينولدز. تتطلب مواصفة دقة GE PT878 ±1% من القراءة رقم رينولدز فوق 10,000. احسب Re = (ρ × v × D) / µ. تحت Re = 4,000، تنخفض الدقة إلى ±2 إلى 5%. ركب العداد في موقع أبعد أسفل التيار أو اختر عداد إدخال للتطبيقات منخفضة السرعة.

الخلاصة ونصائح العمل

توفر العدادات فوق الصوتية المثبتة على الأنابيب قياسًا غير تدخلي موثوقًا عند تركيبها بشكل صحيح. تعود معظم حالات فشل التشغيل إلى إدخال بيانات أنبوب خاطئة وتحضير سطح غير كافٍ. دائماً قِس سمك الجدار بجهاز قياس فوق صوتي بدلاً من الاعتماد على قيم الجدول الاسمية. استخدم طريقة Z للأنابيب الكبيرة، والداخلية المتكلسة، والسوائل عالية المواد الصلبة. تحقق من جودة الإشارة فوق 75% على GE PT878 وعامل الترابط فوق 0.98 على Yokogawa ADMAG قبل تسليم البيانات إلى نظام التحكم الموزع (DCS). تستغرق هذه الفحوصات 30 دقيقة وتمنع أشهراً من أخطاء التدفق غير المفسرة.

المؤلف: ليو يانغ مهندس أتمتة صناعية لديه أكثر من 10 سنوات من الخبرة في PLC وDCS وأنظمة التحكم.