Pag-unawa sa mga metro ng daloy ng ultrasonic at gumagana itong prinsipyo sa pagsukat ng daloy ng tubig

Ang pagsukat ng rate ng daloy ay nagsasangkot ng pagpapasiya ng dami ng likido na dumadaan sa isang tinukoy na lugar sa ibabaw ng isang daluyan sa isang partikular na oras. Tulad ng lahat ng anyo ng mga sukat, mayroon itong mga pang-araw-araw na aplikasyon sa buhay mula sa paggamit nito sa pagsubaybay sa pagkonsumo ng tubig at gas para sa pagtatantya ng singil sa mas kritikal na pang-industriya na aplikasyon (hal. Ang paghahalo ng malaking sukat ng maraming mga kemikal) kung saan ang pagsukat ng rate ng daloy ay may mahalagang papel sa pagpapanatili kalidad ng proseso / produkto.

Upang matukoy ang rate ng daloy, nagtatrabaho ang mga espesyal na uri ng metro na tinukoy bilang flow meter. Mayroong maraming iba't ibang mga uri ng Flowmeters, dahil sa magkakaibang mga kinakailangan sa pagsukat ng daloy (linear / non-linear, mass / volumetric rate, atbp). Ang mga metro ay magkakaiba-iba batay sa iba`t ibang mga kadahilanan kabilang ang; ang pamamaraan ng pagsukat na inilalapat nila, ang mga tukoy na parameter ng daloy na sinusubaybayan nila, ang dami ng likido na maaari nilang subaybayan, at ang kanilang mga katangiang pisikal na banggitin ang ilan. Ang YFS201 ay isang tanyag na sensor ng daloy ng tubig, na dati naming ginamit upang sukatin ang daloy ng tubig gamit ang Arduino at kinakalkula ang rate ng daloy at dami ng nagkalat.

Ang ilan sa mga uri / kategorya ng daloy ng metro ay kasama; Turbine, Vortex, Thermal mass, Magnetic, Oval gear, Paddlewheel, Coriolis, Mass flow, Low-flow, at Ultrasonic flow meter na pokus ng artikulong ito. Ang mga metro ng Ultrasonic Flow ay nagbibigay ng isang hindi nagsasalakay, napaka maaasahang paraan ng pagtukoy ng dami ng likido na dumadaloy sa pamamagitan ng isang sisidlan at nakakita sila ng mga aplikasyon sa iba't ibang mga industriya mula sa langis at gas hanggang sa Mga nagbibigay ng utility.

Para sa artikulong ito, titingnan namin ang lahat sa paligid ng Ultrasonic Flow Meter, kung paano sila gumagana, mga pakinabang, at kawalan.

Ang Ultrasonic Flow Meter

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang metro ng daloy ng ultrasonic, isa sa malawak na ginamit na mga metro ng daloy, ay isang hindi mapanghimasok na aparato na kinakalkula ang daloy ng dami ng likido sa pamamagitan ng pagsukat sa bilis nito sa ultrasound. Maaari nitong sukatin ang daloy ng likido sa halos anumang likido kung saan maaaring magpadala ng mga sound wave. Ang ganitong uri ng flow meter ay karaniwang isinasaalang-alang bilang "hybrid" dahil maaari itong gumamit ng prinsipyo ng Doppler o paraan ng oras ng pagbiyahe upang masukat ang daloy, tatalakayin namin ang parehong mga prinsipyo sa susunod sa artikulong ito. Tandaan na ang mga flow meter na ito ay tinatawag ding Doppler flow meter kung nagpapatakbo sila gamit ang prinsipyo ng doppler.

Ang mga metro ng daloy ng Ultrasonic ay pinaka mainam para sa mga aplikasyon ng tubig kung saan kinakailangan ang pagbaba ng mababang presyon, mababang pagpapanatili, at pagiging tugma ng kemikal. Karaniwan silang hindi gagana sa pag-inom o dalisay na tubig ngunit akma para sa mga aplikasyon ng wastewater o kondaktibong maruming likido. Ginagamit ang mga ito sa mga nakasasakit at kinakaing unti-unting likido dahil hindi nila hadlang ang likidong dumadaloy sa mga pipeline.

Paggawa ng prinsipyo ng Ultrasonic Flow Meter

Ang mga metro ng daloy ng ultrasonic ay gumagamit ng mga prinsipyo ng echo, at pagkakaiba-iba sa bilis ng tunog sa iba't ibang mga daluyan upang masukat ang daloy. Ang mga metro ay karaniwang naglalaman ng dalawang ultrasonic transducer na may isang kumikilos bilang transmiter at ang iba pang bilang tatanggap. Ang dalawang transduser ay maaaring mai-mount sa tabi-tabi o sa isang anggulo mula sa bawat isa sa magkabilang panig ng daluyan. Ang nagpapadala ng transducer ay nagpapalabas ng mga tunog ng tunog mula sa ibabaw ng sensor patungo sa likido at natanggap ito ng transducer na itinalaga bilang tatanggap. Ang oras na kinakailangan para sa tunog ng pulso upang maglakbay mula sa transmiter patungo sa tatanggap, na kilala bilang oras ng pagbiyahe, pagkatapos ay tinatantiya at ginagamit sa pagtukoy ng rate ng daloy at iba pang mga parameter.

Para sa pangalawang pagsasaayos, kasama ang transmitter at receiver na nakalagay na magkatabi, ang nagpapadala ay nagpapalabas ng tunog pulse habang sinusubaybayan ng tatanggap ang oras na kinakailangan upang makatanggap ng isang echo ng paghahatid.

Hindi alintana ang pagsasaayos ng sensor, ang pagsukat na may pagkakaiba sa oras ng transit ay batay sa katotohanang; ang mga alon ng tunog na nagpapalaganap sa direksyon ng daloy ng daluyan ay mas mabilis kumilos kaysa sa mga alon na kumakalat laban sa direksyon ng daloy ng daluyan. Samakatuwid, ang pagkakaiba sa oras ng pagbibiyahe ay direktang proporsyonal sa daloy ng daloy ng daluyan at ang prinsipyong ito ay ginagamit upang tumpak na masukat ang dami ng mga gas at likido at upang makuha din ang density at lapot.

Habang ang dalawang pamamaraan sa itaas ay ang mga karaniwang ginagamit, ang iba't ibang mga ultrasonic flowmeter ay gumagamit ng isang nabagong bersyon nito, batay sa uri ng likido at pagsukat na dapat gawin. Ang imahe ng metro ng metro ng tubig sa ibaba ay naglalarawan kung paano inilalagay ang nasa loob at daloy ng mga transduser sa loob ng isang sensor pipe kasama ang ilang mga salamin para sa isang disenyo ng metro ng daloy ng tubig. Ang aktwal na pag-set up ng hardware ng pareho ay ipinakita rin na may parehong marka ng mga transduser.

Kinakalkula ang Rate ng Daloy gamit ang Mga Ultrasonic Flow Sensor

Upang makakuha ng isang mas malinaw na pag-unawa sa mga teknikalidad sa likod nito, isaalang-alang ang imahe sa ibaba na nagtatampok ng unang pagsasaayos kasama ang transmitter (TA) at receiver (TB) transducers na naka-mount sa isang anggulo sa tapat ng isa't isa;

Hayaan ang oras na tumatagal ng isang acoustic wave upang maglakbay mula sa transmitter patungo sa tatanggap, iyon ay, sa direksyon ng daloy ng daluyan na T _{A –B}, at ang oras na kinakailangan upang lumipat ito mula sa tumatanggap na transducer patungo sa nagpapadala na transducer, laban iyon sa direksyon ng daloy ng T _{B –A}.

Ang pagkakaiba sa dalawang oras ng pagbibiyahe ay direktang proporsyonal sa average na bilis ng daloy, v _m ng medium ie;

T _{B –A} - T _{A –B} = v _m ------------- Equation 1

Dahil ang oras ng pagbibiyahe ng signal ay ang distansya sa pagitan ng transmiting transducer at ang pagtanggap ng transmitter na hinati sa bilis na kailangan ng signal ng acoustic na maglakbay mula sa isang transducer patungo sa isa pa na mayroon kaming

T _{A –B} = L / (C _AB + v * cosα) ---------------- Ang equation 2

At;

T _{B –A} = L / (C _BA - v * cos α) ------------- Equation 3

Tinutukoy ng mga equation 2 at 3 ang rate ng daloy sa pagitan ng transducer A upstream at transducer B sa ibaba ng agos. kung saan;

v = daloy ng tulin ng daluyan, L = haba ng landas ng tunog, c = tulin ng tunog sa daluyan, at ang alpha na "α" ay angulo sa tubo kung saan naglalakbay ang tunog ng ultrasonic mula sa transmiter patungo sa tatanggap.

Ipagpalagay na ang bilis ng tunog sa daluyan ay pare-pareho (ibig sabihin walang pagbabago sa mga parameter tulad ng density ng likido, temperatura, atbp.) Mayroon tayo;

(L / (2 * cos)) * (T _{B – A} - T _{A – B}) / (T _{B – A} x T _{A – B})

pagpaparami ng average na tulin sa cross-sectional area ng tubo, nakukuha namin ang rate ng daloy, Q bilang;

Q = (π * D ³) / (4 * sin 2α) * (T _{B – A} - T _{A – B}) / (T _{B – A} x T _{A – B})

Ang cross-sectional area ng tubo ay pare-pareho para sa isang inline na ultrasonic flow meter na may diameter D.

Ang pagpapatupad ng mga equation na ito na walang mga variable tulad ng density, temperatura, presyon, bilis ng tunog, at iba pang mga katangian ng tinukoy ng media / likido, ipinapakita ang mga dahilan sa likod ng kagalingan sa maraming bagay at kawastuhan ng mga metro ng daloy ng ultrasonic.

Mga kalamangan / Kabuluhan ng mga metro ng Ultrasonic

Ang mga pangunahing bentahe ng mga metro ng daloy ng ultrasonic ay dapat na kanilang di-nagsasalakay na likas na katangian at kanilang kakayahang gumana sa anumang uri ng likido (yamang hindi mahalaga ang density at bilis ng tunog sa mga likido). Ang magkakaibang mga sangkap (kabilang ang mga kemikal, solvents, langis, atbp.) Na may iba't ibang mga katangian ay dinadala at ipinamamahagi ng mga system ng piping bawat solong araw na may pangangailangan na subaybayan ang kanilang daloy. Ang di-nagsasalakay na likas na katangian ng mga metro ng daloy ng Ultrasonic ay ginagawa silang mga metro ng goto sa mga sitwasyong tulad nito. Ito ang dahilan kung bakit nakakahanap sila ng mga aplikasyon sa iba't ibang mga sektor ng industriya, mula sa mga industriya na may kaugnayan sa kemikal hanggang sa pagproseso ng pagkain, paggamot sa tubig, at sektor ng langis at gas.

Mga Dehado

Ang pangunahing kawalan ng mga metro ng daloy ng ultrasonic ay dapat na kanilang presyo. Dahil sa pagiging kumplikado ng kanilang disenyo, ang mga ultrasonic flow meter ay karaniwang mas mahal kaysa sa mekanikal o iba pang mga uri ng metro, dahil nangangailangan sila ng mas maraming pagsisikap at mga bahagi,

Bukod sa pagiging kumplikado at gastos ng disenyo, ang mga ultrasonic flowmeter ay nangangailangan din ng isang antas ng kadalubhasaan sa pag-install / paghawak kumpara sa karamihan sa iba pang mga uri ng metro.

Nangungunang mga Ultrasonic Flow Meter sa Market

Habang ang merkado para sa pandaigdigang daloy ng ultrasonic flow ay inaasahan na maabot ang USD $ 2 Bilyon sa pamamagitan ng 2024, ang merkado ay nakasaksi ng malakas na paglago sa nakaraang ilang taon, salamat sa mga aplikasyon nito sa maraming mga industriya ngayon at ang pagpapakilala ng ilang mga bagong pinahusay na mga pagkakaiba-iba. Maraming mga tagagawa ang nakabuo ng mga metro ng daloy ng ultrasonic na may advanced na teknolohiya upang mapabuti ang kawastuhan ng pagsukat. Tulad ng pagsukat ng meter na ito sa mga solusyon na tukoy sa industriya, ang pinakabagong mga pagpapaunlad ay inaasahang magdadala sa merkado sa mga panahon ng pagtataya. Ang nangungunang mga metro ng daloy ng ultrasonic sa merkado ay kasama ang:

Sonic-View Ultrasonic Flow Meters: Ang sonic-view, isa sa mga pinakamahusay na solusyon para sa pagsukat ng mababang likidong daloy ay nagpapatakbo sa prinsipyo ng oras ng pagbiyahe. Ang mga transduser ay hindi nakikipag-ugnay sa daluyan at walang mga gumagalaw na bahagi na ginamit sa loob ng mga instrumento. Ang mga tampok na hindi matatalo tulad ng mababang gastos sa pagmamay-ari, mga taon ng operasyon na walang pagpapanatili, protektadong mga transduser, isang buong buhay na siklo ng matibay na metro at ang hindi pagkasensitibong kalikasan laban sa mga tuktok ng presyon at mga maliit na butil, lahat ay nag-aambag kung bakit ang sonic-view ultrasonic flow meter ay isa sa pinakamahusay na mga solusyon sa pamilihan ng metro.

Mga meter ng tubig na ultrasonic ng shmeters: Sa ilalim ng iba't ibang mga kundisyon ng daloy ng tubo, ang metro ng tubig na ultrasonic para sa pang-industriya at pang-komersyal na layunin ay may kakayahang markahan ang mga sukat ng seksyon ng disenyo na may pinakamataas na posibleng katumpakan sa pagsukat. Ang metro ay pinapatakbo ng baterya at maaaring gumana nang tuluy-tuloy sa loob ng 10 taon na may isang baterya lamang; ang pagkonsumo ng kuryente nito ay mas mababa sa 0.5mW. Maaari itong manatiling nagtatrabaho nang matagal nang hindi apektado ng panghihimasok ng magnetiko. Samantala, ito ay lubos na maaasahan at sensitibo, ang isang bilis ng daloy na kasing baba ng 0.002m / s ay maaaring mabilis na napansin.

Ang Sitrans FS Ultrasonic Flow Meters: Naghahatid sila ng kahanga-hangang pagganap para sa iba't ibang mga gas at likido dahil maaari silang gumana nang nakapag-iisa ng temperatura, lapot, kondaktibiti, presyon, density at sa ilalim ng pinakamahirap na kundisyon. Ipinagmamalaki ng Sitrans FS220 ang sarili nito bilang isang pinakamahusay na solusyon sa klase para sa direktang mga hakbang sa daloy dahil ang mga posibilidad nito ay mukhang walang katapusang.

Lalo na sa mga application ng antas ng consumer lalo na, ang mga metro ng Ultrasonic ay napapagbuti ng mga teknolohiya tulad ng LoRa na nagpapahintulot sa mga awtoridad ng munisipyo at kaugnay na subaybayan ang mga bagay tulad ng gasolina at paggamit ng tubig mula sa malayo. Ang mababang likas na kuryente ng daluyan ng komunikasyon ay nagbibigay-daan sa mga metro na ito upang tumagal ng 5+ taon sa isang solong singil ng baterya, na higit pa sa maaaring makamit gamit ang mga mechanical meter.