Uzspraužamā ultraskaņas plūsmas mērītāja uzstādīšana un nodošana ekspluatācijā: lauka ceļvedis, izmantojot GE PT878 un Yokogawa ADMAG sēriju

Kāpēc cauruļvada datu precizitāte nosaka mērītāja veiktspēju

Uzspraužamie ultraskaņas mērītāji mēra laika starpību starp impulsu pārejām augšup un lejup pa plūsmu. Šī starpība ir proporcionāla šķidruma ātrumam. Mērītājs pārvērš ātrumu par tilpuma plūsmu, izmantojot cauruļvada šķērsgriezuma laukumu. 1 mm kļūda sienas biezumā maina transduktoru attālumu un ievada 2 līdz 3% sistemātisku kļūdu. GE PT878 prasa četrus ievades datus: ārējo diametru, sienas biezumu, cauruļvada materiālu un oderējuma materiālu.

Pirmkārt, izmēriet ārējo diametru ar Pi lenti — nevis ar skaitītāju. Pi lentes ņem vērā apaļuma novirzes un nodrošina precizitāti līdz 0,1 mm. Otrkārt, sienas biezumu mēriet ar ultraskaņas mērītāju. Korozija izraisa faktisko sienas biezuma novirzi no plānotā datu diapazona par 1 līdz 3 mm. Treškārt, izvēlieties pareizo cauruļvada materiālu. GE PT878 glabā atsauces vērtības tēraudam (5900 m/s), PVC (2340 m/s), lējuma dzelzim (4500 m/s) un nerūsējošajam tēraudam (5800 m/s). Nepareiza materiāla ievade maina akustiskā ceļa ģeometriju un rada nepareizu attālumu. Kā alternatīvu tiešās elektromagnētiskās plūsmas mērīšanai ABB FSM4000 elektromagnētiskais plūsmas mērītājs nodrošina augstas precizitātes mitru mērījumu vadītspējīgiem šķidrumiem, kur uzspraužamā precizitāte ir nepietiekama.

Transduktoru konfigurācija: V-metode, W-metode un Z-metode

V-metode piemērota cauruļvadiem ar diametru no 25 līdz 300 mm. Akustiskais signāls vienreiz atstarojas no tālās cauruļvada sienas. Šī konfigurācija ir noklusējuma lielākajai daļai tīru šķidrumu pielietojumu. Transduktoru attālums uz 150 mm tērauda caurules (10 mm siena, ūdens padeve) parasti ir no 110 līdz 140 mm. W-metode izmanto divas atstarošanas un piemērota mazām caurulēm no 13 līdz 50 mm. Tomēr W-metode prasa minimālu signāla stiprumu 60% uz GE PT878 displeja — zem 50% rādījums kļūst neuzticams.

Z-metode novieto transduktorus tieši viens pret otru bez atstarošanas. Z-metodi izmanto lieliem cauruļvadiem virs 300 mm, šķidrumiem ar virs 3% cietvielu daļiņu saturu vai caurulēm ar iekšēju mērogu vai oderi. Yokogawa ADMAG RSF sērija nosaka Z-metodi visiem cauruļvadiem virs DN300. Horizontālām uzstādēm transduktorus novieto pulksteņa 3 un 9 stundu pozīcijās. Nekad nelieciet pulksteņa 12 stundu pozīcijā, kur uzkrājas gāzes kabatas.

Savienojuma līdzekļa uzklāšana un virsmas sagatavošana

Slikts savienojums starp transduktoru un cauruļvada virsmu ir visbiežākais zemas signāla kvalitātes iemesls. GE piegādā augstas temperatūras Soundout želeju darbībai līdz 90°C un viskozu Couplant D līdz 175°C temperatūrām. Nelietojiet santehniķa silikona smērvielu — tās akustiskā pretestība tēraudam samazina signāla pārraidi par 15 līdz 25 dB.

• 1. solis: Noņemiet vaļēju mērogu, krāsu un koroziju no mērījumu zonas, izmantojot metāla suku vai leņķa slīpmašīnu. Cauruļvada virsmai jābūt tīrai, gludai un bez pārklājumiem.
• 2. solis: Uzklājiet savienojuma līdzekli apļveida līnijā 5 līdz 8 mm diametrā transduktora sejas centrā.
• 3. solis: Stingri piespiediet transduktoru un pagrieziet to par 10 grādiem pirms skavas nostiprināšanas. Tas izjauc gaisa burbuļus savienojuma kārtā un uzlabo kontaktu vienmērīgumu.

Signāla kvalitātes pārbaude un sešu soļu kļūdu izolācija

GE PT878 displejā signāla stiprums tiek rādīts procentos. Virs 75% norāda uz labu savienojumu. No 50% līdz 75% ir robežstāvoklis. Zem 50% dati ir neuzticami. Yokogawa ADMAG rāda korelācijas koeficientu — virs 0,98 norāda uz uzticamu mērījumu, zem 0,95 nepieciešama pārvietošana.

• 1. solis: Pārbaudiet cauruļvada ārējā diametra un sienas biezuma ievades vērtības. 2 mm sienas biezuma kļūda maina transduktoru attālumu par 5 līdz 8 mm uz 150 mm caurules.
• 2. solis: Notīriet transduktora seju un cauruļvada virsmu. Izžuvušais savienojuma līdzeklis vai rūsas daļiņas izraisa akustisko izkliedi, kas samazina signālu par 20 dB.
• 3. solis: Pārbaudiet, vai šķidrumā nav gāzes ieslēgumu vai smagas aerācijas. Gāzes burbuļi pilnībā izkliedē ultraskaņas signālus. Pārvietojiet mērījuma punktu tālāk pa plūsmu.
• 4. solis: Pārejiet no V-metodes uz Z-metodi caurulēm ar iekšēju mērogu vai oderi virs 3 mm. Z-metode samazina akustisko ceļu krustošanos un saglabā signāla stiprumu bojātās cauruļvadu iekšpusēs.
• 5. solis: Pārbaudiet skaņas ātruma rādījumu. Ūdens 20°C temperatūrā ir 1484 m/s. Vieglā jēlnafta ir 1300 līdz 1400 m/s. Novirze vairāk nekā 5% no atsauces vērtības norāda, ka transduktori sazinās ar gāzes kabatu vai mēroga kārtu, nevis ar šķidrumu.
• 6. solis: Pārbaudiet Reilija skaitli. GE PT878 precizitātes specifikācija ±1% no rādījuma prasa Re virs 10 000. Aprēķiniet Re = (ρ × v × D) / µ. Zem Re = 4 000 precizitāte pasliktinās līdz ±2 līdz 5%. Uzstādiet mērītāju tālāk pa plūsmu vai izvēlieties iebūvēto mērītāju zema ātruma pielietojumiem.

Nobeigums un rīcības ieteikumi

Uzspraužamie ultraskaņas mērītāji nodrošina uzticamus neinvazīvus mērījumus, ja tie ir pareizi uzstādīti. Lielākā daļa nodošanas kļūdu rodas no nepareizas cauruļvada datu ievades un nepietiekamas virsmas sagatavošanas. Vienmēr mēriet sienas biezumu ar ultraskaņas mērītāju, nepaļaujoties uz nominālajiem plāna datiem. Lieliem cauruļvadiem, mēroga iekšpusēm un šķidrumiem ar augstu cietvielu saturu izmantojiet Z-metodi. Pārbaudiet signāla kvalitāti virs 75% GE PT878 un korelācijas koeficientu virs 0,98 Yokogawa ADMAG pirms datu nodošanas DCS. Šīs pārbaudes aizņem 30 minūtes un novērš mēnešiem ilgas neizskaidrojamas plūsmas kļūdas.

Autors: Liu Yang ir rūpnieciskās automatizācijas inženieris ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi PLC, DCS un vadības sistēmās.