Upute za instalaciju i puštanje u rad ultrazvučnog mjerača protoka s hvataljkom: terenski vodič za korištenje GE PT878 i Yokogawa ADMAG serije

Zašto točnost podataka o cijevima određuje performanse mjerača

Ultrazvučni mjerači s pričvršćenjem na cijev mjere razliku u vremenu prijenosa između impulsa uzvodno i nizvodno. Ta je razlika proporcionalna brzini fluida. Mjerač pretvara brzinu u volumetrijski protok koristeći poprečni presjek cijevi. Pogreška od 1 mm u debljini stijenke pomiče razmak između pretvornika i uvodi sustavnu pogrešku od 2 do 3%. GE PT878 zahtijeva četiri ulaza: vanjski promjer, debljinu stijenke, materijal cijevi i materijal obloge.

Prvo, izmjerite vanjski promjer pomoću Pi trake — ne pomoću kliješta. Pi trake uzimaju u obzir izobličenje cijevi i pružaju točnost do 0,1 mm. Drugo, izmjerite debljinu stijenke ultrazvučnim mjeračem. Korozija uzrokuje da stvarna debljina stijenke odstupa 1 do 3 mm od podataka iz specifikacije. Treće, odaberite ispravan materijal cijevi. GE PT878 pohranjuje referentne vrijednosti za čelik (5900 m/s), PVC (2340 m/s), lijevano željezo (4500 m/s) i nehrđajući čelik (5800 m/s). Pogrešan unos materijala pomiče geometriju akustičnog puta i proizvodi netočan razmak. Za alternativno mjerenje protoka elektromagnetskim mjeračem u liniji, ABB FSM4000 Elektromagnetski mjerač protoka pruža visokoprecizno mjerenje za vodljive tekućine gdje točnost pričvršćenih mjerača nije dovoljna.

Konfiguracija pretvornika: V-metoda, W-metoda i Z-metoda

V-metoda odgovara promjerima cijevi od 25 do 300 mm. Akustični signal jednom se reflektira od suprotne stijenke cijevi. Ova konfiguracija je zadana za većinu primjena s čistim tekućinama. Razmak pretvornika na čeličnoj cijevi promjera 150 mm (debljina stijenke 10 mm, vodovodna usluga) obično je između 110 i 140 mm. W-metoda koristi dvije refleksije i odgovara malim cijevima od 13 do 50 mm. Međutim, W-metoda zahtijeva minimalnu jačinu signala od 60% na zaslonu GE PT878 — ispod 50% očitanje postaje nepouzdano.

Z-metoda postavlja pretvornike izravno jedan nasuprot drugome bez refleksija. Koristite Z-metodu na velikim cijevima iznad 300 mm, na tekućinama s opterećenjem čestica iznad 3% krutih tvari ili na cijevima s unutarnjim kamencem ili oblogom. Yokogawa ADMAG RSF serija propisuje Z-metodu za sve cijevi iznad DN300. Za horizontalne instalacije, montirajte pretvornike na pozicije 3 sata i 9 sati. Nikada ne montirajte na poziciju 12 sati gdje se nakupljaju plinski džepovi.

Primjena spojnog sredstva i priprema površine

Loša povezanost između pretvornika i površine cijevi najčešći je uzrok niske kvalitete signala. GE isporučuje visokotemperaturni Soundout gel za rad do 90°C i viskozni Couplant D za temperature do 175°C. Nemojte koristiti silikonsku mast za vodoinstalatera — njezina akustična impedancija ne odgovara čeliku i smanjuje prijenos signala za 15 do 25 dB.

• Korak 1: Uklonite labavi kamenac, boju i koroziju s područja mjerenja pomoću žičane četke ili kutne brusilice. Površina cijevi mora biti gola, čista i glatka.
• Korak 2: Nanesite spojno sredstvo u obliku kružnog sloja promjera 5 do 8 mm na sredinu lica pretvornika.
• Korak 3: Čvrsto pritisnite pretvornik i zakrenite ga za 10 stupnjeva prije pričvršćivanja steznog remena. Time se razbijaju mjehurići zraka u sloju spoja i poboljšava ravnomjernost kontakta.

Provjera kvalitete signala i šest koraka izolacije kvara

GE PT878 prikazuje jačinu signala u postocima. Iznad 75% označava dobru povezanost. Između 50% i 75% je granično. Ispod 50% daje nepouzdane podatke. Yokogawa ADMAG prikazuje korelacijski faktor — iznad 0,98 označava pouzdano mjerenje, ispod 0,95 zahtijeva promjenu položaja.

• Korak 1: Ponovno provjerite unesene vrijednosti vanjskog promjera cijevi i debljine stijenke. Pogreška od 2 mm u debljini stijenke pomiče razmak pretvornika za 5 do 8 mm na cijevi promjera 150 mm.
• Korak 2: Očistite lice pretvornika i površinu cijevi. Osušeno spojno sredstvo ili čestice hrđe uzrokuju akustično raspršivanje koje smanjuje signal za 20 dB.
• Korak 3: Provjerite ima li plinova u tekućini ili jake aeracije. Mjehurići plina potpuno raspršuju ultrazvučne signale. Premjestite mjesto mjerenja dalje nizvodno.
• Korak 4: Prebacite se s V-metode na Z-metodu na cijevima s unutarnjim kamencem ili oblogom debljine preko 3 mm. Z-metoda smanjuje križanja akustičnih putova i održava jačinu signala na oštećenim unutrašnjostima cijevi.
• Korak 5: Provjerite očitanje brzine zvuka. Voda na 20°C ima brzinu 1484 m/s. Lagana sirova nafta ima brzinu od 1300 do 1400 m/s. Odstupanje veće od 5% od referentne vrijednosti ukazuje da se pretvornici spajaju na plinski džep ili sloj kamenca, a ne na glavnu masu fluida.
• Korak 6: Provjerite Reynoldsov broj. Specifikacija točnosti GE PT878 od ±1% očitanja zahtijeva Re iznad 10.000. Izračunajte Re = (ρ × v × D) / µ. Ispod Re = 4.000, točnost se smanjuje na ±2 do 5%. Instalirajte mjerač dalje nizvodno ili odaberite mjerač s umetkom za primjene s niskom brzinom.

Zaključak i savjeti za djelovanje

Ultrazvučni mjerači s pričvršćenjem na cijev pružaju pouzdano neinvazivno mjerenje kada su pravilno instalirani. Većina neuspjeha pri puštanju u rad proizlazi iz pogrešnog unosa podataka o cijevima i neadekvatne pripreme površine. Uvijek mjerite debljinu stijenke ultrazvučnim mjeračem umjesto da se oslanjate na nominalne vrijednosti iz specifikacije. Koristite Z-metodu za velike cijevi, kamene unutrašnjosti i tekućine s visokim udjelom krutih tvari. Provjerite kvalitetu signala iznad 75% na GE PT878 i korelacijski faktor iznad 0,98 na Yokogawa ADMAG prije predaje podataka DCS-u. Ove provjere traju 30 minuta i sprječavaju mjesece neobjašnjenih pogrešaka u protoku.

Autor: Liu Yang je inženjer industrijske automatizacije s više od 10 godina iskustva u PLC, DCS i upravljačkim sustavima.