Монтаж и пускане в експлоатация на ултразвуков дебитомер с прищипващ монтаж: Полево ръководство с използване на GE PT878 и Yokogawa ADMAG серия

Защо точността на данните за тръбата определя работата на метъра

Ултразвуковите метри с прищипване измерват разликата във времето на преминаване между импулсите нагоре и надолу по потока. Тази разлика е пропорционална на скоростта на течността. Метърът преобразува скоростта във волуменен поток, използвайки напречното сечение на тръбата. Грешка от 1 мм в дебелината на стената променя разстоянието между трансдюсерите и въвежда систематична грешка от 2 до 3%. GE PT878 изисква четири входни данни: външен диаметър, дебелина на стената, материал на тръбата и материал на облицовката.

Първо, измерете външния диаметър с Pi лента — не с шублер. Pi лентите отчитат неправилната форма на тръбата и осигуряват точност до 0,1 мм. Второ, измерете дебелината на стената с ултразвуков уред. Корозията причинява реалната дебелина на стената да се отклонява с 1 до 3 мм от данните по график. Трето, изберете правилния материал на тръбата. GE PT878 съхранява референтни стойности за стомана (5900 m/s), PVC (2340 m/s), чугун (4500 m/s) и неръждаема стомана (5800 m/s). Неправилният избор на материал променя геометрията на акустичния път и води до неправилно разстояние. За алтернативно измерване с електромагнитен поток в линия, ABB FSM4000 електромагнитен потокомер осигурява високоточни измервания на влажни проводими течности, когато точността на прищипване е недостатъчна.

Конфигурация на трансдюсерите: V-метод, W-метод и Z-метод

V-методът е подходящ за тръби с диаметър от 25 до 300 мм. Акустичният сигнал се отразява веднъж от далечната стена на тръбата. Тази конфигурация е по подразбиране за повечето приложения с чисти течности. Разстоянието между трансдюсерите на стоманена тръба с диаметър 150 мм (10 мм дебелина на стената, водоснабдяване) обикновено е между 110 и 140 мм. W-методът използва две отражения и е подходящ за малки тръби от 13 до 50 мм. Въпреки това, W-методът изисква минимална сила на сигнала от 60% на дисплея на GE PT878 — под 50% показанията стават ненадеждни.

Z-методът поставя трансдюсерите директно един срещу друг без отражения. Използвайте Z-метод при големи тръби над 300 мм, при течности с над 3% твърди частици или при тръби с вътрешна корозия или облицовка. Серията Yokogawa ADMAG RSF препоръчва Z-метод за всички тръби над DN300. За хоризонтални инсталации монтирайте трансдюсерите в позициите 3 и 9 часа. Никога не монтирайте на 12 часа, където се събират газови джобове.

Нанасяне на свързващия състав и подготовка на повърхността

Лошата връзка между трансдюсера и повърхността на тръбата е най-честата причина за ниско качество на сигнала. GE доставя високотемпературен гел Soundout за работа до 90°C и вискозен Couplant D за температури до 175°C. Не използвайте силиконова грес за водопроводчици — нейното акустично несъответствие със стоманата намалява предаването на сигнала с 15 до 25 dB.

• Стъпка 1: Отстранете люспеста корозия, боята и ръждата от зоната за измерване с телена четка или ъглошлайф. Повърхността на тръбата трябва да е чист метал, гладка и без замърсявания.
• Стъпка 2: Нанесете свързващия състав в кръгла ивица с диаметър 5 до 8 мм в центъра на лицето на трансдюсера.
• Стъпка 3: Натиснете трансдюсера здраво и го завъртете на 10 градуса преди да фиксирате скобата. Това разбива въздушните мехурчета в слоя и подобрява равномерността на контакта.

Проверка на качеството на сигнала и шестстепенна изолация на повреди

GE PT878 показва силата на сигнала като процент. Над 75% означава добра връзка. Между 50% и 75% е гранично. Под 50% дава ненадеждни данни. Yokogawa ADMAG показва коефициент на корелация — над 0.98 означава надеждно измерване, под 0.95 изисква пренастройка.

• Стъпка 1: Проверете отново външния диаметър и дебелината на стената. Грешка от 2 мм в дебелината променя разстоянието между трансдюсерите с 5 до 8 мм при тръба 150 мм.
• Стъпка 2: Почистете лицето на трансдюсера и повърхността на тръбата. Засъхнал свързващ състав или ръждясали частици причиняват акустично разсейване, което намалява сигнала с 20 dB.
• Стъпка 3: Проверете за наличие на газ или силно аериране в течността. Газовите мехурчета напълно разсейват ултразвуковите сигнали. Преместете точката на измерване по-надолу по потока.
• Стъпка 4: Превключете от V-метод на Z-метод при тръби с вътрешна корозия или облицовка над 3 мм. Z-метод намалява пресичанията на акустичния път и поддържа силата на сигнала при влошени вътрешности на тръбата.
• Стъпка 5: Проверете показанието за скоростта на звука. Вода при 20°C показва 1484 m/s. Лека суровина показва 1300 до 1400 m/s. Отклонение над 5% от референтната стойност показва, че трансдюсерите са свързани към газов джоб или слой корозия, а не към основната течност.
• Стъпка 6: Проверете числото на Рейнолдс. Спецификацията за точност на GE PT878 от ±1% изисква Re над 10 000. Изчислете Re = (ρ × v × D) / µ. Под Re = 4 000 точността намалява до ±2 до 5%. Инсталирайте метъра по-надолу по потока или изберете инсерционен метър за приложения с ниска скорост.

Заключение и препоръки за действие

Ултразвуковите метри с прищипване осигуряват надеждно неинвазивно измерване при правилен монтаж. Повечето неуспехи при пускане се дължат на неправилно въвеждане на данни за тръбата и недостатъчна подготовка на повърхността. Винаги измервайте дебелината на стената с ултразвуков уред, а не разчитайте на номинални стойности. Използвайте Z-метод за големи тръби, корозирали вътрешности и течности с високо съдържание на твърди частици. Проверявайте качеството на сигнала над 75% на GE PT878 и коефициента на корелация над 0.98 на Yokogawa ADMAG преди да предадете данните на DCS. Тези проверки отнемат 30 минути и предотвратяват месеци на необясними грешки в потока.

Автор: Лю Янг е инженер по индустриална автоматизация с над 10 години опит в PLC, DCS и системи за управление.