Ưu điểm của việc sử dụng phép đo chất lỏng bằng siêu âm
Đồng hồ đo lưu lượng siêu âm cung cấp nhiều ưu điểm hơn so với các loại đồng hồ đo lưu lượng khác. Ưu điểm chính được cung cấp là các phép đo siêu âm là không xâm lấn. Lưu lượng của chất lỏng được đo bằng cách kẹp một bộ đầu dò trên đường ống. Bởi vì trong hầu hết các trường hợp, đầu dò được đặt ở bên ngoài, chúng không tiếp xúc với chất lỏng. Có nhiều ứng dụng công nghiệp yêu cầu phép đo lưu lượng chính xác. Tuy nhiên, các phương pháp truyền thống không phải lúc nào cũng là một lựa chọn, do đó cần phải có các công nghệ và phương pháp không phá hủy, không xâm lấn. Máy đo lưu lượng siêu âm là thiết bị được lựa chọn bất cứ khi nào không thể tiếp xúc với chất lỏng được đo. Phép đo siêu âm được thực hiện bằng cách gắn hai đầu dò vào bên ngoài đường ống.
Phương pháp lắp đặt này là hoàn hảo cho tất cả các trường hợp không thể cắt đường ống hoặc tắt quá trình. Các đồng hồ đo lưu lượng áp dụng bên ngoài này không chịu bất kỳ hao mòn cơ học nào. Chúng không làm giảm áp suất và có thể được sử dụng để đo hai chiều. Phương pháp này khác với các đồng hồ đo lưu lượng khác. Nó hoàn hảo khi không thể tắt ứng dụng hoặc không thể cắt đường ống trong khi cài đặt. Không có hiện tượng sụt áp nào với đồng hồ đo lưu lượng dạng kẹp. Đồng hồ đo lưu lượng sẽ không bị hao mòn bình thường.
Đo chất lỏng siêu âm theo thời gian vận chuyển
Máy đo lưu lượng siêu âm thời gian vận chuyển đo chênh lệch thời gian giữa xung siêu âm đi ngược dòng và xung siêu âm lan truyền xuống phía dưới. Những sóng âm thanh này được tạo ra bởi một cặp đầu dò. Sự khác biệt giữa hai khoảng thời gian là một hàm của hướng dòng chảy và vận tốc, và nó thể hiện một thước đo chính xác cho vận tốc trung bình của chất lỏng chảy qua một đường ống. Vận tốc của chất lỏng được đo gián tiếp bằng cách chiếu một xung siêu âm từ đầu dò này sang đầu dò thứ hai, rồi quay trở lại. Thời gian cần thiết để đến nơi được đo trong cả hai tình huống. Sự khác biệt giữa hai khoảng thời gian này tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình của chất lỏng. Ngoài ra, nó sẽ xác định hướng của dòng chảy với sự hỗ trợ của chùm tia siêu âm.
Đây là thông số đang được sử dụng bởi lưu lượng kế siêu âm để tính tốc độ dòng chất lỏng. Các tính toán này cũng xem xét một số dữ liệu do người dùng nhập. Các đầu dò kiểu piezo này có thể được gắn ở bên ngoài hoặc bên trong đường ống. Trong hầu hết các tình huống, việc lắp đặt bên ngoài hoạt động rất tốt. Tuy nhiên, trong trường hợp độ dày thành không đồng đều hoặc các vấn đề ăn mòn, các đầu dò phải được đưa qua đường ống, để có thể thực hiện đúng công việc của chúng. Các công nghệ tiên tiến về xử lý tín hiệu kỹ thuật số đã làm cho nó có thể gắn mã hóa kỹ thuật số vào các sóng âm thanh chùm tia. Đây là một phương pháp tốt để loại bỏ rất nhiều vấn đề như nhiễu và biến thể mật độ.
Các đồng hồ đo lưu lượng truyền thống sử dụng phương pháp thời gian vận chuyển chỉ được sử dụng trong điều kiện chất lỏng sạch, hầu như không có bọt khí hoặc chất rắn lơ lửng. Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ thời gian vận chuyển làm giảm bớt một số điều kiện chất lỏng này. Sơ đồ dưới đây mô tả kỹ thuật thời gian vận chuyển.
Đo chất lỏng siêu âm Doppler
Lưu lượng kế siêu âm Doppler dựa trên sự dịch chuyển Doppler hoặc hiện tượng trong đó bước sóng của nguồn âm thanh đến gần ngắn hơn bước sóng của nguồn âm thanh đó khi nó đang di chuyển ra xa. Đầu dò phát ra chùm âm thanh vào quá trình này và các hạt hoặc bong bóng bị cuốn theo phản xạ chùm tia trở lại đầu dò. Sự khác biệt đo được trong các bước sóng (câu phản xạ được truyền qua) tỷ lệ với vận tốc của quá trình. Các thiết bị đo lưu lượng siêu âm này được sử dụng trên các đường ống đầy kín và bộ chuyển đổi có thể được gắn ở bên ngoài đường ống hoặc được lắp vào (vòi nóng) vào đường ống. Tuy nhiên, kỹ thuật Doppler ngày càng ít được sử dụng do công nghệ Transit-time không ngừng được cải tiến để đo chất lỏng bẩn với độ chính xác tốt hơn kỹ thuật Doppler. Sơ đồ dưới đây mô tả lý thuyết hoạt động của kỹ thuật Doppler.
Thời gian vận chuyển so với phép đo chất lỏng siêu âm Doppler
Máy đo lưu lượng siêu âm theo thời gian vận chuyển thường chính xác hơn đáng kể so với phép đo Doppler. Tuy nhiên, Thời gian vận chuyển không thể đo chính xác lưu lượng chất lỏng khi có bong bóng và các hạt trong dòng chất lỏng chặn sóng âm thanh truyền qua đường ống để đo thời gian vận chuyển của nó. Hầu hết các nhà sản xuất siêu âm sử dụng xung âm thanh tần số thấp để đo thời gian vận chuyển ở đó bằng cách giới hạn nghiêm trọng độ chính xác của chúng khi bọt / hạt đạt nồng độ từ 1-2%. Các sản phẩm này thường có chi phí thấp và cho chất lỏng tương đối sạch và ổn định mang đến cho người dùng một giải pháp thông minh về tỷ lệ chi phí lợi nhuận. Rất ít công nghệ siêu âm nhân viên của nhà sản xuất có thể đo dưới 5-10%, trong khi chỉ có một nhà sản xuất, Smartmeasurement Inc. từ Hoa Kỳ có kỹ thuật được cấp bằng sáng chế có thể đo chính xác lưu lượng chất lỏng lên đến 30% bong bóng / chất rắn trong siêu âm thời gian vận chuyển đồng hồ đo lưu lượng được sử dụng trong phần lớn các ứng dụng lưu lượng do công nghệ vượt trội của nó trong việc đạt được độ chính xác tuyệt vời so với công nghệ Doppler cũng như khả năng đo chất lỏng có tới 30% chất rắn và bong bóng trong dòng chảy.
Dòng đồng hồ đo lưu lượng siêu âm alsonicDSP của SmartMeasurement sử dụng kỹ thuật Xử lý tín hiệu kỹ thuật số và “công nghệ đo thời gian tốt” đã được cấp bằng sáng chế của họ liên quan đến sóng âm thanh được chiếu ở pico giây để đảm bảo đo chính xác chất lỏng có chứa chất rắn hoặc bọt khí. Dòng sản phẩm alsonicDSP được sử dụng trong cả ứng dụng cố định và di động cũng như các kỹ thuật kênh mở Area Velocity phức tạp hơn cho cống rãnh, kênh nhỏ và sông.
Lưu lượng kế dsppl cũngnic
Bộ truyền lưu lượng dòng sản phẩm alsonicDSP sử dụng Tương quan chéo để xóa nhiễu và tạo mặt cắt 3-d về tốc độ di chuyển của cấu hình dòng chảy qua đường ống. Nó cũng cho phép người dùng sử dụng công nghệ Fast Fourier Transform, cho phép hai tín hiệu sử dụng cùng một tần số. Điều này làm tăng độ chính xác của phép đo tốc độ dòng chảy. Cuối cùng, dòng sản phẩm siêu âm đồng hồ đo lưu lượng của dòng sản phẩm cũng có thể được sử dụng để đo chất lỏng có chứa đến 30% bọt khí hoặc chất rắn.
Công nghệ Doppler chỉ được sử dụng khi chất lỏng có nồng độ chất rắn và bọt cao trong dòng chảy và đôi khi không thể đo dòng chất lỏng một cách chính xác, do kỹ thuật độc đáo của nó trong việc sử dụng vận tốc hạt hoặc bong bóng trong dòng chảy để đo lưu lượng tổng thể tỷ lệ của chất lỏng. Vì các hạt hoặc bong bóng trong dòng chảy có tốc độ khác nhau, nên công nghệ này không thể đo tất cả các hạt / vận tốc bong bóng để tính lưu lượng trung bình thực trong dòng chảy. Công nghệ Doppler chỉ được sử dụng khi kỹ thuật Transit-time không thành công, tức là nơi có nồng độ hạt / bong bóng rất cao.
Cả hai kỹ thuật Doppler và Transit-time đều có đầu dò có thể được lắp vào đường ống hoặc bên ngoài đường ống. Thông thường, đầu dò được lắp vào đường ống khi đường ống không có kích thước đồng đều hoặc đường ống quá dày do bị ăn mòn hoặc do cách nhiệt đường ống. Xử lý tín hiệu kỹ thuật số đã làm cho nó có thể sử dụng một tín hiệu được truyền thông qua việc sử dụng mã hóa tín hiệu kỹ thuật số. Xử lý tín hiệu kỹ thuật số làm giảm bớt nhiều vấn đề do môi trường ồn ào gây ra. Hầu hết các đồng hồ đo lưu lượng siêu âm thời gian vận chuyển yêu cầu quá trình phải sạch, nghĩa là có ít chất rắn hoặc bọt khí trong chất lỏng, hoặc không có chất lỏng bị mắc kẹt trong khí và đường ống phải được đóng lại. Tuy nhiên, để giảm bớt một số điểm không chính xác của nó, máy đo siêu âm thời gian vận chuyển cũng có thể sử dụng trong nhiều cấu hình đường đi để đạt được độ chính xác cao hơn.
Về mặt lịch sử, thị trường đang chuyển từ Doppler sang các công nghệ thời gian vận chuyển vì các kỹ thuật thời gian vận chuyển đang tiếp tục được cải thiện trong khi công nghệ Doppler vẫn còn trì trệ. Hiện nay, hơn 90% phép đo chất lỏng siêu âm sử dụng công nghệ siêu âm thời gian chuyển tiếp với các tần số quét khác nhau, các thuật toán độc đáo, kỹ thuật loại bỏ tiếng ồn. Các phép đo thời gian vận chuyển được sử dụng từ đồng hồ nước nóng / lạnh giá rẻ đến các kênh và sông lớn trong phép đo kênh hở phức tạp hơn bằng kỹ thuật đa đường. Ứng dụng đa dạng của phép đo thời gian vận chuyển có nghĩa là chúng được sản xuất hàng loạt khiến chúng rẻ hơn nhiều so với Doppler vì chỉ còn lại một số nhà sản xuất. Hầu hết các ứng dụng đo lưu lượng siêu âm là chất lỏng tương đối sạch với nồng độ bọt hoặc chất rắn ít hơn 1-2% trong dòng chảy. Tuy nhiên, người dùng thường không biết liệu họ có bong bóng hoặc hạt dư thừa trong dòng chảy của họ hay không và thường sử dụng công nghệ quét cao hơn với độ chính xác cao hơn. Smartmeasurement là nhà sản xuất duy nhất sử dụng cả công nghệ thời gian truyền tần số thấp và công nghệ tần số cao cũng như kỹ thuật Doppler.
Lợi ích của công nghệ siêu âm
- Tắc nghẽn dòng chảy ít hơn – kẹp bên ngoài đường ống
- Áp suất giảm tương đương với chiều dài tương đương của đường ống thẳng
- Khả năng dòng chảy hai hướng
- Ngắt dòng chảy thấp
- Chống ăn mòn
- Độ chính xác khoảng 1% của tiêu chuẩn tốc độ dòng chảy và 0.5% với đường dẫn kép
- Tiêu thụ điện năng tương đối thấp
Lợi ích của công nghệ siêu âm Thời gian vận chuyển
- Giá rẻ
- Được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ứng dụng siêu âm.
- Khả năng sử dụng các kỹ thuật đa đường để định hình dòng chảy trong các đường ống lớn hoặc các ứng dụng kênh mở.
- Nhiều nhà cung cấp
- Độ chính xác cao hơn Doppler
- Công nghệ không ngừng được cải tiến
- Tốc độ quét đa dạng, loại bỏ tiếng ồn, Xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP), … mang đến cho người dùng nhiều sự lựa chọn
Lợi ích của công nghệ siêu âm Doppler
- Các hạt hoặc bong bóng quá mức trong dòng chảy lên đến 40% hoặc hơn.
- Tuyệt vời cho hệ thống cống rãnh và các kênh nhỏ để đo vận tốc kênh mở khu vực.
- Đo kênh mở Doppler có thể sử dụng một đầu dò để đo vận tốc, mức độ và độ dẫn chất lỏng
Đọc thêm về các loại Máy đo lưu lượng siêu âm:
Kẹp trên đồng hồ đo lưu lượng siêu âm
Mở đồng hồ đo lưu lượng kênh
Máy đo lưu lượng siêu âm cầm tay
Máy đo BTU siêu âm