Принцип действия ультразвукового расходомера

Принцип работы ультразвукового расходомера

Принцип работы любого ультразвукового расходомера основан на базовом явлении распространения ультразвука в среде. Сигнал ультразвука одновременно излучается в двух направлениях от одного датчика к другому. Когда ультразвуковой сигнал распространяется в движущейся среде - газе или жидкости, время распространения сигнала в направлении движения среды и против него будут различаться. Это время еще называют временем пролета или временем прохода сигнала, а принцип, соответственно, иногда называют времяпролетным.  Эта разница пропорциональна скорости движения потока.

 V = MD/ sin 2θ × ΔT/ T up •T down

ΔT=Tup-Tdown   ,  где

V- средняя скорость
M - ультразвуковая частота отражений
D - диаметр трубопровода
θ - угол между направлением сигнала и потока
Tup - время пролета во встречном потоку направлении
Tdown  - время пролета  попутном направлении    

Накладные сенсоры не требуют врезки, их можно установить без остановки технологического процесса. При этом не происходит утечек, падения давления  и загрязнения чистых жидкостей.

Преимущества:

• - высокая точность
• - простой монтаж
• - надежная электроника
• - экономичность
• - безопасность 

Применения:

• - регулирование водных ресурсов
• - ирригация
• - производства гидроэнергетики
• - нефтепродукты
• - ультрачистые жидкости
• - пищевые жидкости
• - сточные воды
• - охлаждающая вода
• - коммунальное водоснабжение  

Охлаждающая вода

Расход холодной воды или воды охлаждающих контуров измеряется обычно приборами на принципе позитивного вытеснения, такими как турбинные или овальные расходомеры. С появлением усовершенствованных время - пролетных ультразвуковых расходомеров они все шире применяются для расходометрии охлажденной воды и воды для контуров охлаждения.

Основные преимущества использования время - пролетной технологии:

1. Не требуется останов технологического процесса для установки расходомера
2. Гораздо большая чувствительность в области малых расходов, чем во многих других расходомерах, например на принципе дифференциального давления
3. Среда не влияет на сенсоры

Ультразвуковой расходомер позволяет измерять скорости потока, близкие к действительному нулю. Ограничениями являются лишь заполненность трубопровода, и материал трубопровода должен быть звукопроводящим. 

Коммунальное водоснабжение и сточные воды

Применение ультразвуковых расходомеров для коммунального водоснабжения и сточных вод в таких областях как контроль за неочищенными сточными водами, насосные станции, пульпопроводы, втекающие и вытекающие потоки иригации, все больше вытесняет традиционные магнитные расходомеры или Допплеровские расходомеры по сследующим причинам: 

• Простота установки: важным преимуществом накладных расходомеров является простота установки. Хотя и требуется наличие прямолинейного участка перед расходомером, он не требует остановки процесса для монтажа, что упрощает обслуживание и ремонт измерителя расхода и делает его более привлекательным. Да и само обслуживание гораздо проще, т.к. не требуется замена изношенных со временем лопастей крыльчатки или подшипников, как в турбинном расходомере, или электродов, покрывшихся пленкой от времени, как в магнитных расходомерах.
• Лучшая точность при малых расходах: исторически с точки зрения оборудования для сточных вод рынок ориентировался Допплеровский ультразвуковой расходомер. Однако усовершенствованная обработка сигнала, использующая метод цифровой корелляции наряду с более мощным преобразователями далеко превзошли своих предшественников в задаче измерения "грязных" потоков.  

Являются ли ультразвуковые время-пролетные расходомеры "универсальными" расходомерами для любых применений? Вероятно, нет, также как и любые другие измерители расхода, для них существуют минимальные условия для успешной работы. Необходима заполненная труба, звукопроводящий материал трубы (не резиновые шланги) и прямой участок для формирования профиля потока. Однако при соблюдении этих условий на сегодняшний день ультразвуковые время-пролетные расходомеры по мощности и точности удовлетворят строгим требованиям, которые до этого выполнялись с помощью менее точных и более дорогих расходомеров.

                              Z метод                                                                V метод