Neden Çoğu Mühendis İlk Günden itibaren Yanlış Anlıyor?
Konuya dalmadan önce bir müşteri hikayesini paylaşayım: Bir kimya fabrikasının satın alma müdürü, yeni kurulan fabrikaları nedeniyle bize ulaştı.elektromanyetik akış ölçer"her yere atlamaya" devam etti. Sahaya geldiğimizde-deiyonize suyu ölçmeye çalıştıklarını gördük. İletkenlik yeterince-yakınlarda değildielektromanyetik akış ölçerbasitçe çalışamadı. Bu hata onlara 80.000 dolara ve iki günlük kesintiye mal oldu.
Birçok alıcı hala eksik bilgilere dayanarak akış ölçer seçimleri yapıyor ve bu sonuçta onların kârına ulaşıyor.Ultrasonik akış ölçerlerVeelektromanyetik akış ölçerlerher ikisi de "akışı ölçüyor" gibi görünüyor, ancak tamamen farklı prensiplerle çalışıyorlar ve çok farklı senaryolara uyuyorlar. Sorun hangisinin daha iyi olduğu değil-hangisinin süreç koşullarınıza gerçekten uyduğudur.
Bu Teknolojiler Aslında Nasıl Çalışıyor?
Elektromanyetik akış ölçerlerFaraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasasına göre çalışır. İletken sıvı manyetik alandan aktığında akış hızıyla orantılı bir voltaj üretir. Sayaç gövdesine monte edilen elektrotlar bu voltaj sinyalini yakalar ve akış hızını hesaplar.
İşte zor gereklilik: sıvı iletkenliği santimetre başına 5 mikrosiemens'i geçmelidir. Saf su, hidrokarbonlar, alkoller, tüm gazlar-bunların hiçbiri işe yaramaz.
Ultrasonik akış ölçerleriki tipte gelir.Transit-süre ölçerlerses dalgalarını boru boyunca çapraz olarak gönderir-yukarı ve aşağı yönde hareket süreleri farklılık gösterir ve zaman farkı hızı hesaplar. Doppler ölçüm cihazları, sesi sıvıdaki parçacıklardan veya kabarcıklardan yansıtarak hızı belirlemek için frekans değişimlerini ölçer.
Her iki ultrasonik teknoloji de-iletken olmayan sıvıları ölçebilirelektromanyetik akış ölçerleridare edemiyor. Ancak kurulum koşulları konusunda seçici davranıyorlar.
Düz Boru Gereksinimleri Karşılaştırması
| Akış Ölçer Tipi | Yukarı akış | Aşağı akış | Birincil Faktör |
|---|---|---|---|
| Elektromanyetik Akış Ölçer | 5-10D | 2-3D | Manyetik alan kararlılığı |
| Kelepçeyi-açıkUltrasonik | 10-20D | 5D | Akustik sinyal kalitesi |
| Hat İçi Ultrasonik Akış Ölçer | 10D | 5D | Akış profili bütünlüğü |
(D=boru çapı)
Ultrasoniklerdeki kelepçelemenin-iki kat daha fazla elektromanyetik işlem gerektirdiğini fark edeceksiniz. Bu, üreticilerin zorlayıcı bir durumu değildir-herhangi bir akış bozukluğu akustik sinyali güvenilmez hale getirir. Müşterilerin bir vananın 3 çap aşağısına ultrasonik ölçüm cihazları taktıklarını ve okuma hatasının %15'e ulaştığını gördüm.
Akışkan Özellikleri Belirleyici Faktördür
İletkenlik ilk kapıdır. 5 µS/cm'nin altında,elektromanyetik akış ölçerlersuda öldüler. 5-20 µS/cm arasında zar zor çalışırlar; sinyal zayıftır ve girişime açıktır. 20 µS/cm'nin üzerinde konfor bölgesindesinizelektromanyetik akış ölçerler.
Katı içeriği betiği çevirir. Atık su tesisi girişi %8 oranında askıda katı madde taşıyabilir-elektromanyetik akış ölçerlerumursamayın, hacimce %15'e kadar katı madde taşıyor. Geçiş-zamanlı ultrasonikler %1'in üzerindeki parçacıklarla mücadele etmeye başlar çünkü ses dalgaları dağılır ve emilir, bu da sinyal gücünü büyük ölçüde azaltır.
Doppler ultrasoniklerin, ses dalgasını yansıtmak için aslında parçacıklara{0}}en az 25 ppm asılı maddeye ihtiyacı vardır. Bu teknoloji bazen bulamaç taşıma için işe yarar, ancak doğruluk eşleşemezelektromanyetik akış ölçerler.
Sıcaklık ve Basınç Aralığı
Elektromanyetik akış ölçerler:
Standart 180 dereceden küçük veya ona eşit (356 derece F)
Yüksek-sıcaklık 200 dereceden (390 derece F) az veya ona eşit
Basınç 10,2 MPa'dan (1.480 psi) az veya ona eşit
Ultrasonik akış ölçerler:
Kelepçeyi-200 dereceye eşit veya daha az (boru dış duvar sıcaklığı)
Çizgide150 dereceye eşit veya daha az (dönüştürücü sınırlaması)
Basınç 16 MPa'dan (2.320 psi) az veya ona eşit
(Veriler Endress+Hauser, Krohne, Emerson ürün özelliklerinden derlenmiştir)
Sıcaklık sınırları benzer görünmektedir ancak elektromanyetik için 180 derece proses sıcaklığını ifade ederken, ultrasonik için 200 derece borunun dış yüzeyidir. 180 derecelik sıcak su ölçüyorsanız, ultrasonik dönüştürücülerdeki kelepçe-hayırlı kalmayabilir-boru dış duvar sıcaklığı toleranslarını aşabilir.
Viskozite çok az etkilerelektromanyetik akış ölçerler. 10.000 centipoise ham petrolü su kadar doğru ölçüm yapar. Ultrasonikler 2.000 santipuaz'a kadar iyi performans gösterir, ancak bunun ötesinde ses dalgaları ciddi şekilde zayıflar ve ışın yolu bükülür.
Kurulum Sırasında Gerçekte Ne Olur?
Elektromanyetik akış ölçerlerkesme ve kaynak borusu gerektirir. Kapatma, kesme, flanş kaynağı, basınç testi ve başlatmayı içeren 4-inçlik kurulum- en az 6-8 saat sürer. Rafinerilerde veya kimya tesislerinde bir saatlik kesinti 50.000 dolara mal olabilir.
Bazen doğru seçim büyük kayıpları önler. Bir ilaç fabrikasının tadilatını yaptığımızda, bir akış ölçere ihtiyaç duyan arıtılmış bir su hattı vardı ancak üretim duramıyordu. Kelepçeyle-2 saatlik-kuruluma gittik. Borunun dışını temizleyin, bağlayıcı uygulayın, transdüserleri kelepçeleyin, kablolayın, yapılandırın; borulara asla dokunmayın, sıfır üretim etkisi.
Devam Eden Basınç Düşüşü Maliyetleri
Elektromanyetik akış ölçerlerbasınç düşüşünün tipik olarak 0,5-1,5 psi (0,03-0,1 bar) olduğu tam{0}}geçişli tasarımı kullanın. Minimal gibi görünüyor, ancak 1 psi düşüşle 300 GPM'de (68 m³/saat) 4 inçlik bir hat için rakamları çalıştıralım:
Pompa güç kaybı ≈ 0,4 kW
0,10 ABD Doları/kWh, 8.000 saat/yıl
Yıllık enerji maliyeti=$320
On yılda bu 3.200 dolar eder. Tam olarak cep değişimi değil.
Ultrasonikteki-kelepçe sıfır basınç düşüşü yaratır.Hat içi ultrasonik akış ölçerlerhafif bir engel var, yaklaşık 0,1-0,5 psi-enerji maliyetlerielektromanyetik akış ölçerler.
Her iki teknolojiye de baktıysanız, ultrasonik bakımın çok daha basit olduğunu ve toplam bakım maliyetlerinin elektromanyetiklere göre %40 daha düşük olduğunu göreceksiniz. Ancak bulamaç ve atık su senaryolarında,elektromanyetik akış ölçerleraslında %25 daha az maliyetlidir çünkü ultrasonik sinyal kalitesi çok çabuk bozulur ve sık bakım veya değiştirme gerektirir.
Her Teknolojinin Hakim Olduğu Yer
Elektromanyetik Akış ÖlçerBölge
Atık su tesisine giren katı maddeler %0,1 ila %8 arasında salınır-elektromanyetik akış ölçerlergöz kırpmayın. Orta-ölçekli bir atık su tesisi genellikle 40-60elektromanyetik akış ölçerler15 yıldır sorunsuz. Ultrasonikler %2 katının üzerinde sinyal kaybetmeye başlar.
Madencilik çamurları-demir cevheri, bakır, altın-hacim olarak %30 katı maddeye ulaşır. Poliüretan-astarlıelektromanyetik akış ölçerlerhalledin; seramik-kaplı versiyonlar %50 katı madde alabilir. Ultrasonik bu koşullarda tamamen pratik değildir.
Yiyecek ve içecek operasyonları hijyenik tasarıma değer verir. 3A-sertifikalıelektromanyetik akış ölçerler150-gritli, elektro-parlatılmış paslanmaz astarlar doğrudan CIP devrelerine entegre olur. Süt, meyve suyu, bira ve şarabın ölçülmesi FDA gerekliliklerini yeterli doğrulukla karşılar.
Ultrasonik Akış ÖlçerBölge
Doğal gaz saklama aktarımı çoklu-yol kullanırgaz için ultrasonik akış ölçerler±%0,15 doğruluk elde etmek için -4 ila 8 akustik yol kesişir-. Yıllık gaz değerinde on milyonlarca, yüz milyonlarca doları taşıyan bir boru hattı bu yatırımı değerli kılıyor. Ayrıca sıfır basınç kaybı ve sızıntı noktası yok. OIML ve AGA-9 sertifikalı sayaçlar bunun için özel olarak üretilmiştir.
Büyük soğutma kulesi sistemleri onlarca ölçüm noktasına ihtiyaç duyar. 30 yüklemeelektromanyetik akış ölçerlerBu, yalnızca yüzbinlerce tedarikin yanı sıra devasa boru tesisatı değişiklikleri anlamına gelir. Ultrasonikte kelepçeye-geçtiğinizde maliyetler-üçte bire düşer. Enerji santrallerinin veya kimyasal tesislerin çalıştırılması için-kapatmaya gerek yoktur; kapatma aralıkları mevcut değildir.
Aşındırıcı ortamlar veya ultra-saf sıvılar, Hastelloy, platin veya titanyum elektrotları gerektirir.elektromanyetik akış ölçerler-4 inçlik bir ölçüm cihazı 8.000-15.000 ABD dolarını çalıştırabilir.Ultrasonik akış ölçerlerPTFE veya PFA'dan yapılmış ıslak parçalarla aynı doğrulukla %40-60 daha az maliyetlidir.
Kontrol Sistemleriyle Entegrasyon
İkisi birdenakış ölçertürleri, çoğu PLC ve DCS sistemiyle uyumlu olan HART protokolüyle 4-20mA çıkış sunar. Toplamaya mı ihtiyacınız var? Darbe çıkışını kullanın. Modbus RTU ve Profibus artık standart, entegrasyon engeli yok.
Tepki hızı farklılık gösterir.Elektromanyetik akış ölçerlersaniyede 10-50 kez güncellenir; ultrasonikler 1-5 güncellemeyi yönetir. Hızlı yanıt gerektiren kapalı döngü kontrolü için akış ölçeri kullanıyorsanız elektromanyetikler daha uygundur. Velayet aktarım değerlerinin istikrarı - daha yavaş ultrasonik güncellemeler aslında dalgalanmayı azaltarak yardımcı olur.
Elektromanyetik akış ölçerlerelektrot empedansını izler, boş boru koşullarında alarm verir ve bazı modeller astar bozulmasını izler. Ultrasonikler, ses dalgası gücünü ve kazanç değerlerini gösterir-kazançtaki ani artış, dönüştürücüleri temizleme zamanının geldiği anlamına gelir. Ses hızı okumaları sıvı türünü geri-hesaplayabilir ve ölçtüğünüzü düşündüğünüz şeyi gerçekten ölçtüğünüzü doğrulayabilir.
Akış Ölçer Seçimi: Pratik Bir Yaklaşım
İletkenlikle başlayın. 5 µS/cm'nin altında, unutunelektromanyetik akış ölçerler. 5-20 arasında, elektromanyetikler çalışır ancak ultrasoniklerle pek güvenilir olmaz. 20 µS/cm'nin üzerinde,elektromanyetik akış ölçerlerGitmeye hazırız.
Katı madde içeriği ikinci kapıdır. Askıda katı madde oranı %1'in üzerinde olduğunda elektromanyetikler kazanır. %0,1'in altında her ikisi de işe yarar. Bu rakamlar arasında, filo dağıtımına başlamadan önce her iki teknolojiyi de gerçek akışkanınız üzerinde test edin. Ve seçiminizi yaparken kapatma maliyetlerini de hesaba katın.
Boru modlarının ucuz olduğu yeni inşaat mı? Tamamen teknik gereksinimlere göre seçim yapın. Kapanmanın saat başına 10$000+$ olduğu tesisler mi işletiyorsunuz? Kesinlikle gerekmedikçe boruyu kesmeyin.
Son olarak toplam sahip olma maliyetini hesaplayın. Gerçek işçilik oranlarınızı, enerji maliyetlerinizi ve beklenen hizmet ömrünü kullanın. Beşten fazla-yıllık gerçek operasyonel verilerle-uygulamalarınızla eşleşen örnek olay çalışmalarını bulun.
Elektromanyetik akış ölçerlerzorlu sıvılarda tam kapsamlı ölçüm, düşük basınç düşüşü ve mükemmel performans sunar. Ultrasonikler boruya nüfuz etmeyi önler, sıfır basınç düşüşü yaratır ve daha geniş bir sıvı aralığını ölçer. İkisi de evrensel olarak daha iyi değildir-önemli olan ölçüm ilkesini gerçek gereksinimlerinizle eşleştirmektir.
Teknoloji Nereye Gidiyor?
Geçtiğimiz birkaç yıldaki ana teknoloji trendleri açık: üretim tutarlılığı + dijital modelleme + paralel ilerleyen teşhis yetenekleri.Elektromanyetik akış ölçerler"kuru kalibrasyon/modelleme telafisi" yaklaşımlarının giderek daha fazla benimsenmesi-daha sıkı geometrik toleranslar ve manyetik/akış alanı modelleme, fabrika tutarlılığını iyileştirerek bireysel ıslak ortamlara bağımlılığı azaltırkalibrasyondoğruluğu mühendislik standardı ±%0,5 düzeyinde tutarken ve genel maliyetleri düşürürken. Ultrasonik, daha fazla yol-4-8/12'ye giden yol-yol yükseltmelerine doğru gelişmeye devam ediyor, yalnızca doğruluk açısından değil, aynı zamanda ideal olmayan akış profillerine ve gereksiz yol teşhislerine karşı dayanıklılık açısından da değer sağlıyor; yol anormalliklerini, kirlenmeyi veya kabarcık girişimini belirleyerek saha güvenilirliğini önemli ölçüde artırıyor. En iyi{13}}son modeller, laboratuvar kalibrasyon koşullarında okumanın ±%0,1'ine yaklaşır. Bu arada, ultra düşük güç mimarisi ve pil teknolojisinin olgunlaşması, pille çalışan ultrasonik cihazların 10 yıllık kullanım ömrüne yaklaşmasını sağlayarak geçici akış araştırmalarını, uzaktan boru hattı izlemeyi ve kablosuz dağıtımı gerçekten pratik hale getirir.
