Klasifikacija zadataka mjerenja protoka

By funkcionalna namjena Zadaci mjerenja protoka u industriji mogu se uslovno podijeliti u dva glavna dijela:
ra?unovodstveni zadaci:

- komercijalno;

- operativni (tehnolo?ki);

Poslovi kontrole i upravljanja tehnolo?kim procesima:

– odr?avanje datog protoka;
- mije?anje dva ili vi?e medija u odre?enom omjeru;
– procesi doziranja/punjenja.

Ra?unovodstveni zadaci postavljaju visoke zahtjeve u pogledu gre?ke mjerenja protoka i stabilnosti mjera?a protoka, budu?i da su njegova o?itavanja osnova za operacije obra?una izme?u dobavlja?a i potro?a?a. Operativni ra?unovodstveni zadaci uklju?uju aplikacije kao ?to su intershop, intrashop ra?unovodstvo, itd. U zavisnosti od zahtjeva za ove zadatke, mogu?e je koristiti mjera?e protoka jednostavnije izvedbe sa ve?om gre?kom mjerenja nego u komercijalnom ra?unovodstvu.

Zadaci kontrole i upravljanja tehnolo?kim procesima su veoma raznovrsni, pa izbor tipa mera?a protoka zavisi od stepena va?nosti i zahteva za ovaj proces.

Prema uslovima merenja, zadaci odre?ivanja protoka mogu se klasifikovati na slede?i na?in:
mjerenje protoka u potpuno napunjenim (tla?nim) cjevovodima;
mjerenje protoka u nepotpuno napunjenim (netla?nim) cjevovodima, otvorenim kanalima i tacnama.

Zadaci mjerenja protoka u potpuno napunjenim cjevovodima su standardni i ve?ina mjera?a protoka je dizajnirana za ovu primjenu.
Zadaci druge grupe su specifi?ni, jer zahtevaju, pre svega, odre?ivanje nivoa te?nosti. ?tavi?e, u zavisnosti od tipa posude ili kanala, mogu?e je odrediti protok kroz izmereni nivo na osnovu teorijski dokazanih i eksperimentalno potvr?enih zavisnosti protoka te?nosti od nivoa. Me?utim, postoje primjene u kojima je pored mjerenja nivoa te?nosti u kanalu, ?lebu ili nepotpuno napunjenom cevovodu potrebno odrediti i protok.

Merenje protoka te?nosti

Za merenje protoka te?nosti u industrijsko okru?enje preporu?ljivo je koristiti elektromagnetne, ultrazvu?ne, masene Coriolisove protokomjere i rotametre.
Osim toga, u nekim slu?ajevima, kori?tenje vrtlo?nih mjera?a protoka i mjera?a protoka promjenjivog pada tlaka mo?e biti optimalno rje?enje.

Prilikom odabira ure?aja za mjerenje protoka elektri?no provodljivih teku?ina i muljnih tvari, prije svega se preporu?uje razmotriti mogu?nost kori?tenja elektromagnetnih mjera?a protoka.

Na osnovu njihovog karakteristike dizajna, raznih materijala za oblaganje i elektroda, ovi ure?aji imaju ?iroku primjenu i koriste se za mjerenje protoka sljede?ih medija:
op?ti tehni?ki mediji (voda, itd.);
visoko korozivni mediji (kiseline, alkalije, itd.);
abrazivni i ljepljivi (ljepljivi) mediji;
ka?e, paste i suspenzije sa sadr?ajem vlakana ili ?vrstih materija ve?im od 10% (te?.).

Visoka ta?nost merenja (± 0,2 ... 0,5% od izmerene vrednosti), kratko vreme odziva (do 0,1 s u zavisnosti od modela), bez pokretnih delova, visoka pouzdanost i dug radni vek, minimalno odr?avanje - sve to ?ini potpuno proto?ni elektromagnetni mjera?i protoka su optimalno rje?enje za probleme mjerenja protoka i obra?una koli?ine elektroprovodljivih medija u cjevovodima malog i srednjeg pre?nika.

Potopni elektromagnetni mjera?i protoka imaju ?iroku primjenu u operativnim zadacima upravljanja i tehnolo?kim procesima gdje nije potrebna visoka preciznost mjerenja, kao i pri mjerenju protoka u cjevovodima velikih pre?nika (>DN400) i brzine protoka u otvorenim kanalima i tacnama.

Ultrazvu?ni mjera?i protoka se uglavnom koriste za mjerenje protoka neprovodnih medija (ulja i rafiniranih proizvoda, alkohola, rastvara?a, itd.). Mjera?i punog protoka koriste se i u komercijalnim mjernim jedinicama i u kontroli procesa. Gre?ka mjerenja ovih ure?aja, ovisno o izvedbi, iznosi oko ± 0,5% od izmjerene vrijednosti. U zavisnosti od principa mjerenja, medij mora biti ?ist (vremenski pulsni mjera?i protoka) ili sadr?avati neotopljene ?estice i/ili neotopljeni zrak (dopler mjera?i protoka). Kao primjer medija za drugi slu?aj, mo?e se navesti mulj, suspenzije, teku?ine za bu?enje itd.

Mjera?i protoka sa senzorima koji se pri?vr??uju lako se instaliraju i po pravilu se koriste za operativno ra?unovodstvo iu nekriti?nim tehnolo?kim procesima (gre?ka reda ± 1 ... 3% skale) ili u aplikacijama gdje nije mogu?a ugradnja mjera?a punog protoka.
Coriolisovi mjera?i masenog protoka, na osnovu svog principa mjerenja, mogu mjeriti protok gotovo svih medija. Ovi ure?aji se odlikuju visokom precizno??u mjerenja (± 0,1…0,5% izmjerene vrijednosti pri mjerenju masenog protoka) i visokom cijenom. Stoga se Coriolisovi mjera?i protoka prvenstveno preporu?uju za upotrebu u jedinicama za nadzor, procesima doziranja/punjenja ili kriti?nim tehnolo?kim procesima gdje je potrebno mjeriti maseni protok medija ili kontrolisati nekoliko parametara odjednom (maseni protok, gustina i temperatura).

Osim toga, mjera?i masenog protoka mogu se koristiti kao mjera?i gusto?e kada se instaliraju, na primjer, u obilazni vod. U svim drugim slu?ajevima, uz jednostavnije primjene, mjera?i masenog protoka mo?da ne?e biti konkurentni u pore?enju sa volumetrijskim mjera?ima protoka koji se mogu koristiti za rje?avanje istih problema.
Mjera?i masenog protoka obi?no koriste nehr?aju?i ?elik ili leguru Hastelloy kao materijale za mjerne cijevi, tako da ovi ure?aji nisu prikladni za mjerenje visoko korozivnih medija. Mogu?nost direktnog mjerenja masenog protoka omogu?ava kori?tenje mjera?a masenog protoka u mjerenju protoka dvofaznih medija sa mogu?no??u odre?ivanja koncentracije jednog medija u drugom. Postoje i ograni?enja. U pravilu se nehr?aju?i ?elik i legura Hastelloy koriste kao materijali za mjerne cijevi u mjera?ima masenog protoka, stoga ovi ure?aji nisu prikladni za mjerenje protoka visoko korozivnih medija. Tako?e, na ta?nost mjerenja protoka mjera?ima masenog protoka sna?no uti?e prisustvo neotopljenog gasa u mjerenom mediju.
Rotametri se op?enito koriste za mjerenje niskih brzina protoka. Klasa ta?nosti ovih ure?aja, zavisno od verzije, varira u granicama od 1,6 ... 2,5, pa se upotreba ovih ure?aja preporu?uje u zadacima operativnog ra?unovodstva i kontrole tehnolo?kih procesa.
Ner?aju?i ?elik i PTFE se koriste kao materijali za merne cevi, ?to omogu?ava kori??enje rotmetara za merenje protoka korozivnih medija. Metalni rotametri omogu?avaju i mjerenje protoka visokotemperaturnih medija.Treba napomenuti da je pomo?u rotametara nemogu?e izmjeriti protok adhezivnih, abrazivnih medija i medija sa mehani?kim ne?isto?ama. Osim toga, postoji ograni?enje za ugradnju ovog tipa mjera?a protoka: dozvoljeno ih je instalirati samo na okomite cjevovode sa smjerom protoka mjerenog medija odozdo prema gore. Moderni rotametri, pored indikatora, mogu biti opremljeni mikroprocesorskim elektronskim modulom sa izlaznim signalom od 4 ... 20 mA, totalizatorom i grani?nim prekida?ima za rad u re?imu proto?nog releja.

Iako su vrtlo?ni mjera?i razvijeni posebno za mjerenje protoka plina/pare, mogu se koristiti i za mjerenje protoka teku?ih medija. Me?utim, zbog njihovih konstrukcijskih karakteristika, najpreporu?ljivije primjene ovih ure?aja u poslovima operativnog ra?unovodstva i kontrole tehnolo?kih procesa su:
merenje protoka visokotemperaturnih te?nosti sa temperaturama do +450 °S;
mjerenje protoka kriogenih teku?ina sa temperaturama do -200 °C;
pri visokom, do 25 MPa, procesnom pritisku u cjevovodu;
mjerenje protoka u cjevovodima veliki pre?nik(potopni vrtlo?ni mjera?i protoka).
U tom slu?aju, teku?ina mora biti ?ista, jednofazna, viskoziteta ne vi?e od 7 cP.

Merenje protoka gasa i pare

Za razliku od te?nosti, koje se uslovno mogu smatrati prakti?no nesti?ljivim medijima, zapremina gasovitih medija zna?ajno zavisi od temperature i pritiska. Stoga, kada se uzme u obzir koli?ina gasova, oni rade sa zapreminom i protokom, svedenim ili na normalne uslove (T = 0 °C, P = 101,325 kPa aps.), ili na standardnim uslovima(T = +20 °C, P = 101,325 kPa aps.).

Dakle, za mjerenje koli?ine plina i pare, uz mjera? zapreminskog protoka, senzore pritiska i temperature, bilo mjera? gusto?e ili mjera? masenog protoka, kao i ra?unski ure?aj (korektor ili drugi sekundarni ure?aj s odgovaraju?im matemati?kim funkcijama) su obavezne. Kontrola protoka gasa u procesnim aplikacijama ?esto je ograni?ena samo na merenje zapreminskog protoka, ali za preciznu kontrolu tako?e je potrebno odrediti brzinu protoka u normalnim uslovima, posebno u slu?aju velikih fluktuacija u gustini gasa.

Naj?e??e kori??ena metoda za merenje protoka gasa i pare je metoda promenljivog pada pritiska (RPD), a ure?aji za su?avanje tradicionalno se koriste kao primarni pretvara?i protoka, prvenstveno standardni otvor. Glavne prednosti PPD mjera?a protoka su provjera bez izlivanja, niska cijena, ?irok raspon primjena i veliko iskustvo u radu. Me?utim, ova metoda ima i vrlo ozbiljne nedostatke: kvadratnu ovisnost pada tlaka o brzini protoka, velike gubitke tlaka na ograni?avaju?im ure?ajima i stroge zahtjeve za ravne dijelove cjevovoda. Kao rezultat toga, trenutno, kako u Rusiji tako i ?irom svijeta, postoji jasan trend zamjene sistema za mjerenje protoka sa otvorima sa mjera?ima protoka sa drugim principima mjerenja. Za cjevovode malih i srednjih promjera sada postoji ?irok izbor razne metode i instrumente za mjerenje protoka, ali za cjevovode promjera 300 ... 400 mm i vi?e, prakti?ki ne postoji alternativa metodi zadr?avanja pritiska. Da bi se rije?ili nedostataka tradicionalnih PPD mjera?a protoka sa otvorom, uz zadr?avanje prednosti same metode, omogu?ava se kori?tenje usrednjenih tla?nih cijevi serije Torbar kao primarnih pretvara?a protoka i digitalnih senzora razlike tlaka serije EJA/EJX kao sredstvo za merenje diferencijalnog pritiska (manometri diferencijalnog pritiska). Istovremeno, gubici pritiska se smanjuju za desetine i stotine puta, ravnim sekcijama se smanjuju u prosjeku 1,5 ... 2 puta, dinami?ki raspon protoka mo?e dose?i 1:10.

AT novije vrijeme Vrtlo?ni mjera?i protoka nalaze ?iru primjenu za mjerenje protoka plina i pare. U pore?enju sa mjera?ima protoka s promjenjivim pritiskom, oni imaju ?iri pad, manji pad tlaka i ravne staze. Ovi ure?aji su najefikasniji u mjerenju, prvenstveno komercijalnom, iu kriti?nim zadacima kontrole protoka. Upotreba mera?a protoka sa ugra?enim temperaturnim senzorom ili standardnog mera?a protoka u kombinaciji sa senzorima temperature i pritiska omogu?ava odre?ivanje masenog protoka medija, ?to je posebno va?no pri merenju protoka pare.

Me?utim, ovi ure?aji se, zbog posebnosti principa mjerenja, ne koriste za:
mjerenje protoka vi?efaznih, ljepljivih medija i medija sa ?vrstim inkluzijama;
mjerenje protoka medija sa malim brzinama protoka.

Za niske do srednje brzine protoka za mjerenje protoka tehni?ki gasovi Rotametri se ?iroko koriste. Ovi ure?aji su dizajnirani da rade i sa visokotemperaturnim i sa korozivnim medijima i na?iroko se koriste u razli?itim dizajnima. Me?utim, kao ?to je gore spomenuto, rotametri se montiraju samo na vertikalne cjevovode sa smjerom protoka odozdo prema gore i ne koriste se za mjerenje brzine protoka ljepljivih medija i medija koji sadr?e ?vrste tvari, uklju?uju?i abrazivne.

Ako je potrebno direktno izmjeriti maseni protok plina, koriste se i maseni Coriolisovi mjera?i protoka. Me?utim, prilikom kori??enja ovih ure?aja merenje gustine i, shodno tome, prora?un zapreminskog protoka nije mogu?e, jer je gustina gasova ispod minimalne vrednosti opsega merenja gustine ovih merila protoka. Uzimaju?i u obzir visoku cijenu ovih ure?aja, preporu?uje se njihova upotreba u najkriti?nijim procesima, gdje je kriti?ni parametar maseni protok medija.

Tabela sa?etka aplikacija razne vrste mjera?i protoka

Ultrazvu?ni mjera?i protoka su ure?aji zasnovani na mjerenju efekta ovisnog o protoku koji se javlja kada akusti?ne vibracije prolaze kroz protok teku?ine ili plina. Gotovo svi akusti?ni mjera?i protoka koji se koriste u praksi rade u ultrazvu?nom frekvencijskom opsegu i stoga se nazivaju ultrazvu?nim.

Ultrazvu?ni mera? protoka je ure?aj ?ija je direktna namena merenje akusti?kih efekata koji se javljaju tokom kretanja supstance ?iji se protok meri. Odluka o kupovini ultrazvu?nog mjera?a protoka je idealna ako ?elite izmjeriti volumen ili protok bilo koje teku?ine koja se prenosi kroz cjevovod pod pritiskom. Ako se stroga kontrola i obra?un takvih pokazatelja kao ?to su potro?nja hladnog ili vru?a voda, obima isporuke raznih naftnih derivata, plina ili otpada, najbolja opcija bi bila naru?iti ultrazvu?ne mjera?e protoka koji ?e vam pomo?i da brzo i jednostavno kontrolirate ove parametre.

Ve?ina poslovnih lidera danas se sla?e da je cijena mjera?a protoka od malog zna?aja kada je rije? o korporativnoj ekonomiji obima. Savremeni ultrazvu?ni mera? protoka je ure?aj koji je jednostavan i pouzdan u radu, kao i visoke preciznosti, ?to ga ?ini odli?nim re?enjem po niskoj ceni.

Dijele se na mjera?e protoka zasnovane na kretanju akusti?nih vibracija pokretnim medijem i na mjera?e protoka zasnovane na Doplerovom efektu, koji se pojavio kasnije. Glavnu raspodjelu primili su mjera?i protoka na osnovu mjerenja razlike u vremenu prolaska akusti?nih vibracija du? toka i naspram njega. Mnogo rje?i su ultrazvu?ni mjera?i protoka kod kojih su akusti?ne vibracije usmjerene okomito na tok i mjeri se stepen odstupanja tih vibracija od prvobitnog pravca. Ultrazvu?ni mjera?i protoka zasnovani na Dopleru prvenstveno su namijenjeni za lokalno mjerenje brzine, ali nalaze primjenu i u mjerenju protoka. Njihove mjerne sheme su jednostavnije.

Uz tri navedena tipa ultrazvu?nih mjera?a protoka, postoje akusti?ni mjera?i protoka, koji se nazivaju dugovalni mjera?i, koji rade u opsegu zvu?nih frekvencija akusti?nih vibracija.

Ultrazvu?ni mjera?i protoka se obi?no koriste za mjerenje volumetrijskog protoka jer su efekti koji se javljaju kada akusti?ne vibracije prolaze kroz protok teku?ine ili plina povezane sa brzinom potonjeg. Ali dodavanjem akusti?nog pretvara?a koji reagira na gustinu mjerene tvari, tako?er se mo?e izvr?iti mjerenje masenog protoka. Zadata gre?ka ultrazvu?nih mjera?a protoka je u ?irokom rasponu od 0,1 do 2,5%, ali se u prosjeku mo?e procijeniti na 0,5-1%. Mnogo ?e??e se ultrazvu?ni mjera?i protoka koriste za mjerenje brzine protoka teku?ine, a ne plina, zbog niskog akusti?kog otpora potonjeg i te?ko?e dobivanja intenzivnih zvu?nih vibracija u njemu. Ultrazvu?ni mjera?i protoka su pogodni za cijevi bilo kojeg promjera, od 10 mm ili vi?e.

Postoje?i ultrazvu?ni mjera?i protoka su vrlo raznoliki kako u pogledu dizajna primarnih pretvara?a tako iu pogledu mjernih krugova koji se koriste. Prilikom mjerenja protoka ?istih teku?ina obi?no se koriste visoke frekvencije (0,1-10 MHz) akusti?nih vibracija. Prilikom mjerenja zaga?enih materija, frekvencije oscilacija moraju se zna?ajno smanjiti na nekoliko desetina kiloherca kako bi se izbjeglo raspr?ivanje i apsorpcija akusti?nih oscilacija. Neophodno je da talasna du?ina bude za red veli?ine ve?a od pre?nika ?vrstih ?estica ili vazdu?nih mehuri?a. Niske frekvencije se koriste u ultrazvu?nim mjera?ima protoka plina.

Emiteri i prijemnici akusti?nih vibracija.

Za uvo?enje akusti?nih vibracija u tok i njihovo primanje na izlazu protoka potrebni su emiteri i prijemnici vibracija - glavni elementi primarnih pretvara?a ultrazvu?nih mjera?a protoka. Kada se komprimiraju i raste?u u odre?enim smjerovima nekih kristala (piezoelektri?nih elemenata), njihove povr?ine formiraju elektri?nih naboja, i obrnuto, ako se na ove povr?ine primijeni razlika u elektri?nim potencijalima, tada ?e se piezoelektri?ni element rastezati ili skupljati, ovisno o tome koja ?e od povr?ina imati ve?i napon - inverzni piezoelektri?ni efekat. Potonji se zasniva na radu emitera koji pretvaraju naizmjeni?ni elektri?ni napon u akusti?ne (mehani?ke) vibracije iste frekvencije. Direktni piezoelektri?ni efekat koriste prijemnici koji pretvaraju akusti?ne vibracije u naizmjeni?ne elektri?ne napone.

Piezoelektri?ni efekat je prona?en prvenstveno u prirodnom kvarcu. Ali sada se, gotovo svuda, samo piezokerami?ki materijali koriste kao emiteri i prijemnici akusti?nih vibracija u ultrazvu?nim mjera?ima protoka, uglavnom barij titanat i olovo-titanat cirkonat - ?vrsta otopina cirkonata i titanata, olova, koji imaju veliki piezomodulus i visoku dielektri?nu konstantu. , nekoliko stotina puta ve?i od kvarca. Nakon posebne povr?inske obrade emitera i prijemnika, oni se prekrivaju slojem metala (u ve?ini slu?ajeva posrebrenjem). Spojne ?ice su zalemljene na ovaj sloj.

Da bi se dobile intenzivne akusti?ne vibracije, potrebno je raditi na rezonantnoj frekvenciji piezoelektri?nog elementa. Kod ?istih teku?ina preporu?ljivo je raditi na visokim rezonantnim frekvencijama i stoga treba koristiti tanke piezokerami?ke plo?e. Za supstance koje sadr?e mehani?ke ne?isto?e ili mjehuri?e plina, kada je potrebna mala frekvencija, potrebno je koristiti debelu piezokeramiku ili debele metalne plo?e koje se lijepe na obje strane tanke piezokerami?ke plo?e. Emiteri i prijemnici u ve?ini slu?ajeva izra?uju se u obliku okruglih diskova promjera 10-20 mm, ponekad i manje.

Princip rada i vrste ultrazvu?nih mjera?a protoka sa oscilacijama usmjerenim du? toka i protiv njega.

U ve?ini slu?ajeva, ravnine emituju?ih i prijemnih piezoelektri?nih elemenata nalaze se pod nekim kutom u odnosu na os cijevi. Prolazak ultrazvuka usmjerenog du? toka i protiv njega karakterizira vrijednost brzine prolaska potrebne udaljenosti i vrijeme provedeno na njegovom prolasku.

Dakle, vremenska razlika je direktno proporcionalna brzini.

Postoji nekoliko na?ina za mjerenje vrlo male vrijednosti vremena: faza, koja mjeri razliku u faznim pomacima akusti?nih oscilacija usmjerenih du? toka i protiv njega (mjeri protoka faza); vremenski impulsna metoda zasnovana na direktnom mjerenju razlike izme?u vremena prolaska kratkih impulsa uzvodno i nizvodno (mjeri protoka vremenskih impulsa); frekvencijska metoda, u kojoj se mjeri razlika izme?u frekvencija ponavljanja kratkih impulsa ili paketa akusti?nih vibracija usmjerenih du? i protiv strujanja (mjeri frekvencije protoka). Potonja metoda i njene varijante postale su ?iroko rasprostranjene.

Prema broju akusti?kih kanala, ultrazvu?ni mjera?i protoka se dijele na jednosnopne ili jednokanalne, dvosnopne ili dvokanalne i vi?esnopne ili vi?ekanalne. Prvi imaju samo dva piezoelektri?na elementa, od kojih svaki zauzvrat obavlja funkciju zra?enja i prijema. Njihova su?tinska prednost je odsustvo prostorne asimetrije akusti?kih kanala, koja zavisi od razlike u njihovim geometrijskim dimenzijama, kao i razlike u temperaturi i koncentraciji protoka u njima. Potonji imaju dva emitera i dva prijemnika, formiraju?i dva nezavisna akusti?na kanala koja su paralelna ili ukr?tena jedan s drugim. Vi?ekanalni se koriste kada je potrebno izmjeriti brzinu protoka deformiranih tokova ili posti?i pove?anu ta?nost, posebno u slu?aju kori?tenja ultrazvu?nog mjera?a protoka kao referentnog.

Utjecaj profila brzine.

Profil brzine ima zna?ajan uticaj na o?itavanja ultrazvu?nih mjera?a protoka i njihovu gre?ku. Razmotrimo ovaj efekat za naj?e??e mera?e protoka sa ugaonim unosom akusti?nih vibracija u jednoj ta?ki. U ovom slu?aju, ultrazvu?ni snop ?e odgovoriti na brzinu prosje?nu po promjeru, koja ?e uvijek biti ve?a od prosje?ne brzine prosje?ne po povr?ini popre?nog presjeka cjevovoda. Ako se akusti?ne vibracije ?alju ne u dijametralnoj ravni, ve? u ravni koja prolazi kroz bilo koju od akorda. Zaista, kako se tetiva udaljava od pre?nika, prosje?na brzina preko tetive ?e se smanjiti, a na odre?enoj udaljenosti izme?u pre?nika i tetive, jednakoj (0,5-0,54) D / 2, brzina u turbulentnoj zoni ?e postanu jednaki proseku. Sondiranje akorda pobolj?ava to?nost mjerenja protoka, posebno ako se izvodi du? nekoliko tetiva, ali u isto vrijeme, dizajn ultrazvu?nog mjera?a protoka postaje slo?eniji. Sondiranje du? nekoliko tetiva korisno je, prije svega, u oglednim instalacijama, kao i pri mjerenju deformiranih tokova, posebno u cijevima ve?eg promjera, gdje je te?ko osigurati dovoljnu du?inu pravog dijela. Ovo daje smanjenje gre?ke na 0,1%, ali ovdje, u laminarnom modu, gre?ka se pove?ava na 3,5%. Ve?a preciznost se posti?e kada se zvu?i du? ?etiri (sl. 1, b, c) ili pet akorda. Postoji nekoliko opcija za lokaciju ?etiri akorda. U jednoj od njih dvije paralelne tetive nalaze se na udaljenosti od 0,5D/2 od horizontalnog promjera, a dvije paralelne tetive nalaze se na istoj udaljenosti od vertikalnog promjera (slika 1, b). Ovdje su du?ine svih tetiva jednake, ?to pojednostavljuje obradu rezultata mjerenja. U drugoj verziji (sl. 1, c), sve ?etiri tetive su paralelne, od kojih su dvije na udaljenosti od 0,309D/2, a druge dvije na udaljenosti od 0,809D>/2 od pre?nika.

Slika 1. ?eme rasporeda akorda za akusti?no sondiranje u ultrazvu?nom mjera?u protoka.

Mo?e se izvr?iti sondiranje du? pet akorda razli?ite opcije. Sondiranje du? pet paralelnih tetiva, ?ija se lokacija bira prema kvadraturnoj Gaussovoj formuli.

Slika 2. Ultrazvu?ni mera? protoka sa akusti?nim sondiranjem du? tri prostorna akorda.

Sondiranje se mo?e izvoditi uzastopno du? pet tetiva raspore?enih na udaljenosti od 0,5D/2 od centra cijevi i smje?tenih ne u istoj ravni, ve? u prostoru (slika 2). U prirubnicama 1 i 8 postavljena su dva piezoelektri?na elementa 3 i 6 i dva reflektora 2 i 7. Druga dva reflektora 4 i 5 nalaze se na suprotnim stranama zida cijevi. Piezoelektri?ni element 3 je uvu?en kako bi se smanjio efekat akusti?nih smetnji. Projekcije tetiva du? kojih prolaze akusti?ki kanali na presjek okomit na osu cijevi ?ine jednakostrani?ni trokut. Sa sekvencijalnim sondiranjem, krug za obradu signala je pojednostavljen i reverberantne smetnje su eliminisane, jer su radni i reflektovani signali vremenski razdvojeni. Vi?ekanalni akusti?ni mjera?i protoka mogu pru?iti visoku preciznost, ne zahtijevaju eksperimentalnu kalibraciju i mogu se koristiti kao uzorni, ali su slo?eni i relativno rijetki.

Za konvencionalne ultrazvu?ne mjera?e protoka sa sondiranjem u dijametralnoj ravni, potrebna je ili eksperimentalna kalibracija, ili odre?ivanje faktora korekcije sa dovoljnom precizno??u. Na?alost, to nije tako lako u?initi.

Zapravo, vibracije se ?ire u uskom prostoru ome?enom ravninama koje prolaze kroz dvije tetive, od kojih je svaka odvojena od dijametralne ravni na udaljenosti d/2 u oba smjera (d je promjer zra?ivog piezoelektri?nog elementa). Osim toga, zbog razlike u brzinama preko popre?nog presjeka cijevi, putanja ultrazvu?nog snopa se razlikuje od pravog.

Da bi se pobolj?ala ta?nost ultrazvu?nog mera?a protoka, ispred pretvara?a protoka mo?e se ugraditi mlaznica ili konvergentni konus (konfuzer), koji stvara veoma ujedna?en profil brzine na izlazu, pri ?emu se mno?ilac mo?e uzeti jednakim jedan. Ovo je posebno potrebno kada je du?ina ravnog dijela nedovoljna, a samim tim i deformirani profil brzine. Ako postoje otpori u cjevovodu koji kovitlaju tok, tada treba postaviti ispravlja? ispred mlaznice ili konfuzora.

Kod malih promjera cijevi, hidrodinami?ka gre?ka se mo?e eliminirati ako se napravi pretvara? protoka s pravokutnim kanalom i pravokutnim piezoelektri?nim elementima koji stvaraju akusti?ne vibracije po cijelom popre?nom presjeku toka.

Pretvara?i ultrazvu?nih mjera?a protoka.

Pretvornik ultrazvu?nog mjera?a protoka sastoji se od segmenta cijevi na koji su ugra?ena dva ili ?etiri piezoelektri?na elementa. Uz rijetke izuzetke, koriste se diskovi koji daju usmjereno zra?enje.

Ako su piezoelektri?ni elementi ugra?eni izvan cijevi, tada se snop lomi u njenim zidovima, ali i kada unutra?nja instalacija piezoelektri?nim elementima, ponekad se smatra korisnim da se unutra?nja ?upljina kutnih d?epova ispuni zvu?nim kanalima od metala ili organskog stakla, u kojima se snop tako?er lomi. Drift treba uzeti u obzir samo kod pretvara?a sa refrakcijom snopa, a efekat brzine protoka se mo?e zanemariti.

Obi?no se promjer piezoelektri?nih elemenata uzima u rasponu od 5-20 mm. a njihova debljina zavisi od frekvencije. U frekventnim i vremensko-pulsnim mjera?ima protoka bira se visoka frekvencija od 5-10 MHz, a ponekad i 20 MHz, jer pove?anje pobolj?ava ta?nost mjerenja. Kod faznih mjera?a protoka, frekvencija se bira tako da se pri maksimalnom protoku mo?e dobiti najve?a razlika faza, koja se mo?e mjeriti fazomjerom. Obi?no se koristi frekvencija od 50 kHz do 2 MHz. Ovo se odnosi na te?nosti. U plinovitim medijima potrebno je smanjiti frekvenciju na stotine i desetine kiloherca zbog te?ko?e stvaranja intenzivnih akusti?kih oscilacija u plinovima, posebno na visokim frekvencijama.

Za male promjere cijevi ponekad se koriste ne diskovi, ve? prstenasti emiteri i prijemnici.

Na sl. 3 prikazana su glavna kola pretvara?a ultrazvu?nih mjera?a protoka. U prve dvije sheme (sl. 3, a, b) koriste se prstenasti piezoelektri?ni pretvara?i koji stvaraju ne usmjereno, ve? sferno zra?enje. Prvi od ovih kola (a) je jednokanalni, u kojem svaki od dva piezoelektri?na elementa zauzvrat emituje i prima akusti?ne vibracije. Drugo kolo (b) je dvokanalno, srednji piezoelektri?ni element emituje, a dva krajnja su prijemni.

Slika 3. ?eme pretvara?a ultrazvu?nih mjera?a protoka.

Sferni pretvara?i zra?enja koriste se samo u cijevima vrlo malog promjera kako bi se dobila dovoljna du?ina mjernog dijela, koja bi bila vrlo mala za male pre?nike da se usmjereno zra?enje uvodi pod kutom. Ve?a du?ina se mo?e dobiti i kod disk pretvara?a ako je zra?enje usmjereno du? ose cijevi (sl. 3, c, d), ako postoji vi?estruka refleksija vala od stijenke cijevi (slika 3, g) , ako se koriste reflektori (sl. 3, e ) ili specijalni talasovodi (slika 3, f). Potonji su posebno prikladni kada je potrebno za?tititi piezoelektri?ni pretvara? od agresivnog okru?enja. ?ema prema sl. 3, d - dvokanalni, ostatak - jednokanalni. Mnogo se ?e??e koriste sheme s kutnim unosom usmjerenih akusti?nih vibracija. Na sl. 3, zh-k prikazuje jednokanalni, a na sl. 3, l, m - dvokanalne sheme. U ve?ini slu?ajeva (sl. 3. g-i, l, m) cjevovodi su opremljeni posebnim udubljenjima - d?epovima, u dubinama kojih se postavljaju piezoelektri?ni elementi. ?upljine d?epova mogu biti slobodne (sl. 3, g, h, l, l) ili ispunjene akusti?nim provodnikom od metala ili organskog stakla (sl. 3, i). U nekim slu?ajevima (slika 3, j) piezoelektri?ni elementi se nalaze izvan cevovoda. Oni prenose akusti?ne vibracije kroz metalnu, a ponekad i te?nu, akusti?nu cijev zida cijevi i dalje do mjerene tvari. Pretvara?i prema dijagramima na sl. 3, i, k rade sa lomom zvu?nog snopa. Posebno kolo pretvara?a sa vi?estrukom refleksijom prikazano je na sl. 3, f. Da bi pove?ao putanju, zvu?ni snop se kre?e cik-cak, odbijaju?i se od suprotnih zidova kanala. Takav pretvara? je prou?avan kada radi u malim kvadratnim i okruglim kanalima.

Transduktori sa slobodnim d?epovima koriste se samo za ?iste i neagresivne medije kako bi se izbjeglo za?epljenje. Me?utim, neke kompanije obezbje?uju vodosnabdijevanje za ?i??enje. Njihov drugi nedostatak je mogu?nost formiranja vrtloga i uticaj na profil brzine.

Refraktorski pretvara?i (sl. 3, i, j) nemaju ovih nedostataka. Osim toga, poma?u u smanjenju gre?ke reverberacije, jer sprje?avaju da reflektirane vibracije do?u do prijemnog elementa. Ali s promjenom temperature, tlaka i sastava mjerene tvari mijenjat ?e se ugao prelamanja i brzina zvuka u materijalu zvu?nog kanala.

Primjer jednostavnog dizajna sklopa piezoelektri?nog elementa za pretvara? potro?nje benzina prikazan je na sl. ?etiri.

Slika 4. Pretvornik mjera?a protoka.

Unutar cijevi 3, pri?vr??ene na re?etku 2, prolaze provodnici 4, od kojih je jedan spojen na centar piezoelektri?nog elementa diska 7, a drugi je spojen na njegove rubove pomo?u kontakata 6 od folije. Sve je to ispunjeno epoksidnom smjesom 5 i za?ti?eno fluoroplasti?nim omota?em 1. Vi?egodi?nji rad u fabrici potvrdio je pouzdanost ovog ure?aja.

Slo?eniji je dizajn sklopa pretvara?a s teku?im zvu?nim vodom koji se nalazi izvan cjevovoda. Takav pretvara? je dizajniran za cijevi promjera 150 mm, a koristi se za mjerenje protoka teku?ine u rasponu od 20-200 m3 / h pri pritisku od 0,6 MPa; koristi se u mjera?ima protoka za male cijevi.

Slika 5. Pretvornik sa prstenastim piezoelektri?nim elementima za cijevi malog promjera.

Unutar izolacijske ?ahure nalazi se disk piezoelektri?ni element promjera 20 mm. Pritisnut je uz membranu od pleksiglasa. Nadalje, akusti?ne vibracije se prenose kroz ulje kompresora i zid cjevovoda do mjerene tvari. Ulje se puni u ?upljinu koju ?ine tijelo i platforma polirana u zidu cjevovoda.

Fazni ultrazvu?ni mjera?i protoka nazivaju se ultrazvu?ni mjera?i protoka na temelju ovisnosti faznih pomaka ultrazvu?nih vibracija koje nastaju pri prijemu piezoelemenata, o razlici u vremenu koje ove vibracije putuju na istu udaljenost du? strujanja teku?ine ili plina u pokretu i naspram njega. Zaista, pod uslovom da su po?etne faze obe oscilacije, koje imaju period i frekvenciju, potpuno iste.

Predlo?ene su i implementirane mnoge ?eme jednokanalnih i dvokanalnih faznih mjera?a protoka. U jednokanalnim mjera?ima protoka, krugovi za prebacivanje piezoelektri?nih elemenata sa zra?enja na prijem su vrlo raznoliki, a posebno su kola s istovremenim slanjem kratkih ultrazvu?nih paketa i simultanim prebacivanjem piezoelektri?nih elemenata sa zra?enja na prijem. Sli?na shema se koristi u jednokanalnom mjera?u protoka dizajniranom za mjerenje brzine protoka suspenzije polietilena u benzinu u cijevi promjera 150 mm, Q = 180 m/h, frekvencija oscilacija od 1 MHz. Ugao snopa 22°. Zadata gre?ka je ±2%. Piezoelektri?ni elementi se nalaze izvan cijevi (vidi sliku 3, j). Elektronsko kolo mjera?a protoka uklju?uje sklopni ure?aj; glavni oscilator; dva generatora amplitudno modulisanih oscilacija napajanih piezoelektri?nim elementima; ure?aj za pode?avanje faze, koji se sastoji od grani?nog poja?ala, poja?iva?a snage, reverzibilnog motora, faznog pomera?a i faznog razdjelnika; mjerni fazometar i sinhronizacijski fazometar, od kojih se svaki sastoji od katodnog sljedbenika, selektorskih poja?ala, faznog detektora i kola automatsko pode?avanje poja?anje.

U mjera?u protoka dizajniranom za kontrolu nafte i naftnih derivata, piezoelektri?ni elementi se prebacuju sa zra?enja na prijem pomo?u multivibratora koji kontrolira modulatore glavnog oscilatora. Poseban generator stvara niskofrekventni sinusoidni napon, iz kojeg se formiraju pravokutni impulsi u ure?aju za okidanje. Zadnja ivica ovih impulsa se koristi za uklju?ivanje multivibratora.

U krugu mjera?a protoka ultrazvu?ne vibracije frekvencije 2,1 MHz u trajanju od 500 µs ?ire se jedna prema drugoj s faznim pomakom od 180°, nakon ?ega multivibrator prebacuje piezoelektri?ne elemente iz emitivnog u prijemni na?in. U drugom stranom mjera?u protoka, prebacivanje se vr?i posebnim generatorom koji stvara signale dva oblika. Jedan od signala uklju?uje generator koji pobu?uje oscilacije piezoelektri?nih elemenata, drugi signal prebacuje piezoelektri?ne elemente na prijem. Primljene oscilacije nakon poja?anja se pretvaraju u pravokutne impulse. Nakon prolaska kroz detektor faznog pomaka, ?irina izlaznog impulsa je proporcionalna ovom pomaku. Na izlazu nakon ispravljanja imamo napon jednosmerna struja proporcionalno potro?nji. Frekvencija oscilovanja je 4,2 MHz, frekvencija prebacivanja piezoelektri?nih elemenata je 4,35 kHz. Ugao nagiba piezoelektri?nih elemenata je 300. Promjer cijevi je 100 mm.

Zbog slo?enosti ve?ine shema za prebacivanje piezoelektri?nih elemenata sa zra?enja na prijem, stvoreni su fazni jednokanalni mjera?i protoka koji ne zahtijevaju prebacivanje. U takvim mjera?ima protoka oba piezoelektri?na elementa kontinuirano emituju ultrazvu?ne vibracije dvije razli?ite, ali vrlo bliske frekvencije, na primjer, 6 MHz i 6,01 MHz.

Slika 6. ?ema faznog ultrazvu?nog mera?a protoka.

Jednostavnija elektronska kola imaju dvokanalne fazne mjera?e protoka. Na sl. 6 prikazuje dijagram dizajniran za mjerenje protoka teku?ina u cijevima ?iji je D jednak 100 i 200 mm, a projektovan za Qmax jednak 30; pedeset; 100; 200 i 300 m3/h. Frekvencija 1 MHz, maksimalna fazna razlika (2-2,1) rad. Gre?ka mjera?a protoka +2,5%. Generator G je pomo?u odgovaraju?ih transformatora spojen na piezoelektri?ne elemente I1 i I2. Ultrazvu?ne vibracije koje emituju ove poslednje prolaze kroz te?ne talasovode 1, membrane 3, hermeti?ki postavljene u zidove cevovoda 4, prolaze kroz merenu te?nost 2, a zatim kroz membrane 5 i te?ne talasovode 6 ulaze u prijemne piezoelemente P1 i P2. Potonji na izlazu su povezani na fazno-metri?ko kolo kao dio FV faznog regulatora; dva identi?na poja?ala U1 i U2 upravljana automatskim upravlja?kim jedinicama AGC1 i AGC2; fazni detektor PD i mjerni ure?aj (potenciometar) RP. PV fazni regulator je dizajniran da podesi po?etnu ta?ku detektora faze i korekciju nule. Smanjena gre?ka mera?a protoka je ±2,5%.

Fazni mjera?i protoka su nekada bili naj?e??i ultrazvu?ni mjera?i protoka, ali se sada prete?no koriste drugi mjera?i protoka, pomo?u kojih se mo?e posti?i ve?a preciznost mjerenja.

Frekvencijski ultrazvu?ni mjera?i protoka.

Frekvencijski ultrazvu?ni mjera?i protoka nazivaju se ultrazvu?ni mjera?i protoka zasnovani na ovisnosti razlike u frekvencijama ponavljanja kratkih impulsa ili paketa ultrazvu?nih vibracija o razlici u vremenu koje ove vibracije putuju na istu udaljenost du? protoka teku?ine ili plina u pokretu i protiv toga.

U zavisnosti od toga da li se mjere frekvencijske razlike paketa ultrazvu?nih vibracija ili kratkih impulsa koji prolaze kroz teku?inu ili plin, mjera?i protoka se nazivaju frekvencijski burst ili frekvencijski impuls. ?ematski dijagram potonjeg sa dva akusti?na kanala prikazan je na sl. 7. Generator G stvara visokofrekventne oscilacije (10 MHz), koje nakon prolaska kroz modulatore Ml i M2 odlaze do piezoelektri?nih elemenata I1 i I2. ?im prve elektri?ne oscilacije koje stvaraju piezoelektri?ni elementi P1 i P2, pro?av?i kroz poja?ala U1 i U2 i detektore D1 i D2, stignu do modulatora M1 i M2, potonji, koji rade u re?imu okida?a, blokiraju prolaz. oscilacija od generatora G do piezoelektri?nih elemenata I1 i I2. Modulatori se ponovo otvaraju kada ih dostigne posljednja oscilacija. Instrument spojen na stepen mije?anja Cm mjerit ?e razliku frekvencije.

Slika 7. Dvokanalni mjera? protoka s frekvencijskim udarom.

U frekventno-pulsnim mjera?ima protoka, generator ne generi?e kontinuirane oscilacije, ve? kratke impulse. Potonji dolaze do zra?e?ih piezoelektri?nih elemenata u intervalima jednakim vremenu prolaska ultrazvuka du? i protiv brzine protoka. Imaju frekvencije dvostruko ve?e od frekvencijskih mjera?a protoka.

Bezna?ajna razlika u frekvenciji kod frekventnih mjera?a protoka je zna?ajan nedostatak koji ote?ava precizno mjerenje.

Stoga je predlo?eno nekoliko metoda za pove?anje frekvencijske razlike, implementirane u frekventnim mjera?ima protoka, izgra?enim u ve?ini slu?ajeva prema jednokanalnoj shemi. Ove metode uklju?uju izdvajanje harmonika iz frekvencija i mjerenje frekvencije razlike, kao i mno?enje razlike k puta prije ulaska u mjerni ure?aj. Metode mno?enja diferencijalne frekvencije mogu biti razli?ite.

Slika 8. ?ema jednokanalnog frekventnog mjera?a protoka.

Na sl. Na slici 8 prikazan je dijagram na kojem se mjeri frekvencijska razlika dva upravljana generatora, ?iji se periodi, kori?tenjem automatske kontrole frekvencije, postavljaju na puta manje od vremena ?irenja ultrazvu?nih vibracija u smjeru brzine strujanja i protiv nje. Jednokanalni pretvara? protoka ima piezoelektri?ne elemente 1 i 2, na koje se naizmjence primaju impulsi: na prvi od generatora 4 s periodom ponavljanja T1, a na drugi od generatora 8 s periodom ponavljanja T2. Vrijeme prolaska akusti?kih impulsa u cjevovodu du? toka t1 i prema njemu t2 je k puta du?e od perioda T1 i T2, respektivno. Stoga ?e u toku istovremeno biti k impulsa. Prilikom slanja akusti?nih impulsa du? toka, prekida? 5 istovremeno povezuje piezoelektri?ni element 1 na generator 4, a piezoelektri?ni element 2 na poja?alo prijemnih signala 6. Kada se impulsi ?alju nazad, generator 8 se priklju?uje na piezoelektri?ni element 2, a poja?alo 6 piezoelektri?ni element 1. Sa izlaza poja?ava?a 6 impulsi sti?u na ulaz vremenskog diskriminatora 10, koji istovremeno prima impulse od generatora 4 ili 8 preko prekida?a 9, koji stvaraju referentni napon na diskriminatoru. Napon na izlazu diskriminatora je nula ako impulsi iz poja?iva?a 6 stignu istovremeno s impulsima iz generatora. U suprotnom, na izlazu diskriminatora ?e se pojaviti napon ?iji polaritet zavisi od toga da li zaostaju ili zaostaju referentni impulsi iz poja?ala 6. Ovaj napon se preko prekida?a 11 preko poja?iva?a dovodi do reverzibilnih motora 3 ili 7, koji mijenjaju frekvencija impulsa generatora 4 i 8 sve dok napon na izlazu diskriminatora ne postane nula. Frekvencijska razlika izme?u impulsa generiranih od strane generatora 4 i 8 mjeri se frekventnim mjera?em 12. Mjera?i protoka sli?ni onome o kojem se raspravlja ponekad se nazivaju mjera?i vremenske frekvencije.

Drugi na?in mno?enja razlike frekvencije je mjerenje frekvencijske razlike dva visokofrekventna generatora, od kojih je period oscilacije jednog proporcionalan vremenu prolaska akusti?nih oscilacija u smjeru strujanja, a drugi proporcionalan vrijeme prolaska akusti?kih oscilacija protiv strujanja. Nakon prolaska kroz razdjelnik, ?alju se dva impulsa svakih 6 ms, razdvojena vremenom. Prvi impuls prolazi du? toka (ili protiv njega) i nakon poja?anja ulazi u kolo pore?enja, gdje se i drugi impuls dovodi bez prolaska kroz akusti?ki put. Ako ova dva impulsa ne stignu istovremeno, tada se uklju?uje ure?aj koji reguli?e frekvenciju jednog generatora sve dok oba impulsa ne stignu u kolo za upore?ivanje u isto vrijeme. I to ?e biti kada ?e period ovih impulsa biti jednak. Gre?ka mjerenja protoka ne prelazi ±1%.

U razmatranim jednokanalnim frekvencijsko-impulsnim mjera?ima protoka dolazi do naizmjeni?nog prebacivanja impulsa usmjerenih du? toka i protiv njega. Ovo zahtijeva precizno mjerenje i pohranjivanje autocirkulacijskih frekvencija impulsa uzvodno i nizvodno sa naknadnim mjerenjem razlike. Osim toga, neistovremeno sondiranje uzvodno i nizvodno mo?e dati gre?ku zbog promjena u hidrodinami?kim svojstvima toka.

Ovi nedostaci su li?eni jednokanalnih mjera?a protoka u kojima se ultrazvu?ni signali istovremeno autokru?e du? protoka i protiv njega, koji su potpuno neinercijski.

Ovo isklju?uje velike gre?ke svojstvene metodama pohranjivanja frekvencija autocirkulacije ultrazvu?nih signala du? toka i protiv njega, nakon ?ega slijedi izdvajanje signala razlike u frekvencijama autocirkulacije, izdvajanje signala razlike frekvencije na osnovu pode?avanja frekvencije generatora, o obrnutom brojanju impulsa, itd. Osim toga, mjera?i protoka omogu?avaju automatski nastavak rada u slu?aju kvara u krugu zbog pojave akusti?ne neprozirnosti tvari u cijevi (pojava gasne faze , potpuni ili djelomi?ni gubitak teku?ine), mjera?i protoka pokazuju smjer protoka i mjere protok u oba smjera protoka. Mera? protoka je pokazao dobre performanse u dugotrajnom fabri?kom radu, smanjena gre?ka mera?a protoka ne prelazi ±0,5%. Mjera? protoka dizajniran za dinami?ko mjerenje potro?nje goriva u motorima aviona, kao i za mjerenje goriva u kamioni. Rezultati ispitivanja su pokazali da se mjerenja mjera?em protoka ne mijenjaju naglim okretanjem protoka pod uglom od 90° na udaljenosti od jednog nominalnog pre?nika ispred pretvara?a u ravnini ose pretvara?a i ose pretvara?a. piezoelektri?ni elementi, odnosno du?ine ravnih dijelova cijevi uop?e nisu potrebne. Prijelazno podru?je protoka u pretvara?u nalazilo se u po?etnom dijelu kalibracijske karakteristike mjera?a protoka. Nije bilo o?trog savijanja ili prekida karakteristike u po?etnom presjeku; po?etni dio kalibracijske karakteristike je bio isti. Ure?aj ima vrlo visoku konvergenciju mjerenja. AT razli?ite ta?ke opsega mjerenja pri stalnom protoku, sve ?etiri cifre rezultata dva ili tri uzastopna mjerenja su ponovljene.

Vremenski pulsni ultrazvu?ni mjera?i protoka.

Nazivaju se vremenski pulsni ultrazvu?ni mjera?i protoka, u kojima se mjeri razlika u vremenima kretanja kratkih impulsa u smjeru protoka i naspram njega du? du?ine puta.

Vremenski impulsni mjera?i protoka su u ve?ini slu?ajeva jednokanalni i rade na vrlo kratkim impulsima u trajanju od 0,1-0,2 ms, koji se ?alju jedan prema drugom naizmjeni?no ili istovremeno sa frekvencijom od, na primjer, 0,5 kHz.

Slika 9. ?ema jednokanalnog vremensko-pulsnog mjera?a protoka.

Na sl. 9 prikazuje pojednostavljeni dijagram jednog vremenskog impulsnog mera?a protoka. Generator G stvara impulse amplitude 700 V, trajanja od 0,2 ms i stope ponavljanja od 800 Hz, koji se zauzvrat napajaju piezoelektri?nim elementima P1 i P2 pomo?u vibratora V1 i V2, koji rade na frekvenciji od 400 Hz. . Potonji ?alju brzo opadaju?e ultrazvu?ne impulse u teku?inu, a vibratori B1 i B2 uklju?uju punja?e ZU1 ili ZU2. Iz generatora G, impuls se istovremeno dovodi na piezoelektri?ni element P1 i impuls na okida? ZU2. postavljaju?i ga u aktivno stanje provodljivosti. Time se uklju?uje ure?aj C2, koji generi?e pilasti napon za vrijeme prolaska ultrazvuka kroz mjerenu supstancu. Maksimalna vrijednost ovog napona je proporcionalna vremenu. U trenutku dolaska ultrazvu?nog impulsa na piezoelektri?ni element P2, ure?aj C2 se isklju?uje. Na isti na?in, tokom prolaska ultrazvu?nog impulsa uzvodno od P2 do P1, ure?aj C1 generi?e napon proporcionalan vremenu. Razliku napona mjeri DUT. Ovaj ciklus se ponavlja 400 puta u sekundi. Ukupna gre?ka mjerenja protoka je ±0,5%.

U jednom doma?em vremenskom pulsnom mjera?u protoka, kako bi se pobolj?ale dinami?ke karakteristike i eliminirala mogu?nost gre?ke zbog asimetrije, kratki impulsi se istovremeno primjenjuju na oba piezoelektri?na elementa, koji pobu?uju ultrazvu?ne vibracije koje se kre?u jedna prema drugoj. Nakon ?to do?u do suprotnih piezoelektri?nih elemenata, u njima se formiraju elektri?ni impulsi, koji zajedno s impulsima iz generatora prolaze kroz poja?ala i oblikovalce, nakon ?ega ulaze u ure?aj koji stvara napon proporcionalan vremenu.

Ultrazvu?ni mjera?i protoka sa korekcijom za brzinu zvuka i gustinu mjerene tvari.

Prethodno razmatrani ultrazvu?ni mjera?i protoka koriste se za mjerenje volumetrijskog protoka. Za mjerenje masenog protoka potrebno je imati poseban dodatni piezoelektri?ni element pobu?en na rezonantnoj frekvenciji, koji ?alje akusti?ne vibracije u mjerenu tvar. Napon koji se uklanja iz njega proporcionalan je specifi?nom akusti?kom otporu tvari, ako je potonji mnogo manji od otpora generatora. Mno?enjem elektri?nog signala koji generira ovaj piezoelektri?ni element sa signalom proporcionalnim zapreminskom protoku, dobijamo izlazni signal proporcionalan masenom protoku. Sli?an ure?aj, koji se koristi u mjera?u protoka sa akusti?nim vibracijama okomitim na protok, prikazan je ispod na Sl. 13.

Da bi se uklonila gre?ka zbog promjene brzine ultrazvuka c u mjerenoj tvari u faznim i vremenskim impulsnim mjera?ima protoka, koriste se posebne sheme korekcije. U tu svrhu se na suprotnim krajevima promjera cjevovoda ugra?uje dodatni par piezoelektri?nih elemenata. Vrijeme prolaska akusti?nih oscilacija izme?u njih obrnuto je proporcionalno brzini. Odgovaraju?i korektivni mjerni signal je proporcionalan brzini. Postavljen je na kvadrat i glavni signal mjera?a protoka je podijeljen na njega. O?igledno je da ?e rezultiraju?i signal biti proporcionalan brzini i ne?e ovisiti o brzini ultrazvuka. Slika 10 prikazuje dijagram takvog jednokanalnog faznog mjera?a protoka. Softverski ure?aj PU obezbe?uje naizmeni?no napajanje elektri?nih oscilacija frekvencije 1/3 MHz sa generatora G i na piezoelektri?ne elemente P1 i P2 preko prekida?a K. Primljene vibracije od ovih piezoelemenata dolaze preko prekida?a K, prijemnog ure?aja. P i frekventni pretvara? CH2, koji smanjuje frekvenciju na 1/3 kHz, u IF metar faznog pomaka izme?u njih i originalnih oscilacija koje dolaze od generatora G preko frekventnog pretvara?a CH1. Ure?aj And mjeri razliku faznog pomaka proporcionalnu vremenskoj razlici izme?u prolaska ultrazvuka uzvodno i nizvodno i generi?e signal proporcionalan brzini.

Slika 10. ?ema faznog jednokanalnog mjera?a protoka sa korekcijom brzine zvuka.

Piezoelektri?ni elementi PZ i P4 imaju svoj generator-poja?alo GU i proizvode signal proporcionalan vremenu prolaska ultrazvuka izme?u njih i, stoga, proporcionalan brzini zvuka. Kod IC ure?aja signal se dijeli s kvadratom signala, a signal proporcionalan brzini ulazi u IP mjerni ure?aj. Njegova relativna gre?ka je 1%.

Postoje ?eme s kompenzacijom za utjecaj brzine ultrazvuka za mjera?e protoka vremenskih impulsa.

O?itavanja frekvencijskih mjera?a protoka ne zavise od vrijednosti brzine zvuka i stoga ovdje nije potrebna korekcija brzine ultrazvuka. Ali ako mjera? protoka frekvencije mjeri maseni protok, tada je potreban piezoelektri?ni element koji radi na rezonantnoj frekvenciji. Uz njegovu pomo? formira se signal proporcionalan otporu tvari, iz kojeg se mora isklju?iti mno?itelj brzine. Da bi se to postiglo, u kolo se uvodi blok za dodavanje frekvencija ponavljanja impulsa ili paketa akusti?kih oscilacija du? toka i protiv njega, imaju?i u vidu da je zbir frekvencija proporcionalan brzini. Dijagram takvog frekventnog mjernog protoka prikazan je na Sl. jedanaest.

Slika 11. ?ema mjera?a masenog protoka frekvencijskog paketa.

Ultrazvu?ni mjera?i protoka sa vibracijama okomitim na kretanje.

Ovi ultrazvu?ni mjera?i protoka se zna?ajno razlikuju od onih koji su prethodno razmatrani po tome ?to nema akusti?nih vibracija usmjerenih du? toka i protiv njega. Umjesto toga, ultrazvu?ni snop se usmjerava okomito na protok i mjeri se stepen odstupanja zraka od okomitog smjera, ovisno o brzini i tvari koja se mjeri. Samo jedan piezoelektri?ni element emituje akusti?ne vibracije. Ove vibracije percipiraju jedan ili dva piezoelektri?na elementa.

Slika 12. ?ema mjera?a protoka sa zra?enjem okomitim na osu cijevi: a) - sa jednim prijemnim piezoelektri?nim elementom, b) - sa dva prijemna piezoelementa;
(1- generator; 2 - emituju?i piezoelektri?ni element; 3, 5 - prijemni piezoelementi; 4 - poja?alo)

Sa jednim prijemnim elementom (slika 12, a), koli?ina akusti?ne energije koja ulazi u njega ?e se smanjivati sa pove?anjem brzine, a izlazni signal poja?ala ?e pasti. U jednom radu je nazna?eno da signal postaje jednak nuli pri brzini = 15 m/s (pre?nik piezoelektri?nih elemenata 20 mm, frekvencija 10 MHz). Sa dva prijemna piezoelektri?na elementa 3 i 5 (slika 12, b), smje?tena simetri?no u odnosu na emiter 2, izlazni signal diferencijalnog poja?ala 4 raste sa pove?anjem brzine. Pri brzini = 0, ovdje je izlazni signal jednak nuli zbog jednakosti akusti?ne energije dovedene piezoelektri?nim elementima 3 i 5. uklju?enim jedan prema drugom. Razmatrani mjera?i protoka su jednostavnog dizajna. Bolja je shema s diferencijalnim uklju?ivanjem piezoelektri?nih elemenata. Pobolj?ava stabilnost o?itavanja, ?to je naru?eno u kolu s jednim prijemnim piezoelektri?nim elementom. promjena koeficijenta apsorpcije pod utjecajem slu?ajnih uzroka. Me?utim, ta?nost mjerenja protoka ograni?ena je niskom osjetljivo??u same metode.

Slika 13—?ema mera?a protoka sa vi?e refleksije.

U tom smislu predla?u se mjera?i protoka s brojnim refleksijama akusti?nih vibracija sa stijenki cijevi. Vibracije nisu usmjerene okomito na osu cijevi, ve? sa njom formiraju mali kut (Sl. 13). Putanja ultrazvu?nog snopa pri brzini = 0 prikazana je kao puna linija. U ovom slu?aju oba prijemna piezoelektri?na elementa primaju istu koli?inu akusti?ne energije, a na izlazu diferencijalnog poja?ala UD nema signala. Putanja zraka kada se pojavi brzina v prikazana je isprekidanom linijom. ?to je ve?a brzina, to vi?e energije prima lijevi prijemni piezoelektri?ni element u odnosu na desni, a signal ?e biti ve?i na izlazu UD poja?ala. Iz generatora G signali sti?u do emitera 3 i prekida?a K. Pomo?ni piezoelektri?ni element, pobu?en na rezonantnoj frekvenciji, daje signal proporcionalan zvu?noj impedanciji tvari koja se mjeri. Ovaj signal kroz kolo i detektor DC korekcije ulazi u ra?unski ure?aj VU. Ovdje se mno?i glavnim signalom, koji je proporcionalan brzini, koji dolazi iz UD poja?iva?a preko detektora D. Rezultiraju?i signal, koji je proporcionalan brzini, odnosno protoku mase, mjeri MP ure?aj . Osjetljivost takvog mjera?a protoka je prili?no visoka, ali njegova o?itanja ovise o stanju (korozija i kontaminacija) reflektiraju?ih povr?ina cijevi.

Ultrazvu?ni mjera?i protoka za posebne namjene.

Ultrazvu?na metoda nalazi primenu ne samo za merenje protoka te?nosti i gasova koji se kre?u u cevovodima, ve? i za merenje brzina i protoka ovih materija u otvorenim kanalima i rekama, u rudarskim radovima i meteorolo?kim instalacijama. Osim toga, postoje razvoji prijenosnih mjera?a protoka dizajniranih za ugradnju izvan cjevovoda.

Slika 14. Prijenosni ultrazvu?ni pretvara? protoka.

Mjerenje protoka zraka u rudnicima. Dva piezoelektri?na elementa postavljena na istom zidu rudnika rade direktno akusti?ko zra?enje niske frekvencije (16-17 kHz) u suprotnim smjerovima. Prijemni piezoelektri?ni elementi nalaze se na drugom zidu na velikim (5-6 m) udaljenostima od emitera magnetostriktivnog tipa.

Mjerenje brzine zraka u meteorolo?kim instalacijama. Akusti?ke metode za mjerenje brzine zraka sve se vi?e uvode u meteorolo?ku praksu. Razvijaju se posebni dizajni pretvara?a za upotrebu u meteorolo?kim instalacijama. U jednom od njih, piezokerami?ki radijalno polarizirani prsten stvara neusmjereno zra?enje u ravni okomitoj na os simetrije.

Gre?ke mjera?a protoka zasnovane na pomaku akusti?nih vibracija.

Neta?no obra?unavanje profila brzine. Ova gre?ka proizlazi iz nejednakosti prosje?ne brzine protoka mjerene tvari prosje?ne brzine du? putanje akusti?kih vibracija. Ovu nejednakost uzima u obzir faktor korekcije, ?iju je ta?nu vrijednost te?ko odrediti. U podru?ju prijelaza iz laminarnog u turbulentni re?im, promjena faktora korekcije je jo? zna?ajnija. Stoga, ako se tokom kalibracije ure?aja usvoji konstantna vrijednost faktora korekcije, koja odgovara prosje?noj ili drugoj vrijednosti protoka, tada se pri drugim brzinama protoka javlja dodatna gre?ka mjerenja. Kod deformisanih tokova, pravu vrijednost faktora korekcije je posebno te?ko odrediti. U tom slu?aju treba koristiti pretvara?e protoka, u kojima se akusti?ne vibracije usmjeravaju du? ?etiri tetive (vidi sliku 1), ili treba ugraditi mlaznicu ili konfuzer koji ispravlja dijagram brzina.

Promjena brzine ultrazvuka. Brzina ultrazvuka u te?nostima i gasovima zavisi od gustine ovih potonjih, koja se menja sa temperaturom, pritiskom i sastavom ili sadr?ajem (koncentracijom) pojedinih komponenti. Za te?nosti, brzina prakti?no zavisi samo od temperature i sadr?aja. Promjena brzine je od su?tinskog zna?aja za fazne i vremensko-pulsne mjera?e protoka. Za njih, gre?ka u mjerenju brzine protoka od promjene c mo?e lako dose?i 2-4% ili vi?e, jer kada se brzina promijeni za 1%, gre?ka se pove?ava za 2%. Za mjera?e protoka sa zra?enjem okomitim na osu cijevi, gre?ka je dva puta manja. Kod frekventnih mjera?a protoka, promjena vrijednosti brzine ima vrlo mali utjecaj na rezultate mjerenja.

Mogu?e je eliminisati uticaj promene brzine na o?itavanja faznih i vremensko-pulsnih mera?a protoka, kao i mera?a protoka sa zra?enjem okomitim na osu cevi, bilo primenom odgovaraju?ih ?ema korekcije ili prelaskom na merenje masenog protoka.
U prvom slu?aju uvodi se dodatni akusti?ni kanal, okomito na os cijevi. Za fazne mjera?e protoka, odgovaraju?i krug je dat na sl. 10. Prilikom mjerenja masenog protoka uvodi se dodatni piezoelektri?ni element za mjerenje akusti?kog otpora medija, koji je proporcionalan otporu tvari (vidi slike 11 i 13).

Kod pretvara?a sa refrakcijom djelomi?na kompenzacija utjecaja c je mogu?a odabirom materijala eudukta i ugla a njegove lokacije. Kompenzacija nastaje zbog temperaturnog efekta mjerenja indeksa loma na vremensku razliku u fazi i vremenskom impulsu. mera?a protoka je suprotan direktnom uticaju na vreme promene brzine. Ali sa zna?ajnim promjenama temperature, ova metoda je neu?inkovita zbog nestabilnosti. temperaturni koeficijenti. Nekoliko velike prilike ova metoda ima kod postavljanja piezoelektri?nih elemenata izvan cijevi i kori?tenja teku?ih zvu?nih vodova.

Asimetrija elektronsko-akusti?kih kanala. Kod dvosmjernih mjera?a protoka neizbje?na je odre?ena asimetrija akusti?nih kanala, ?to mo?e uzrokovati zna?ajnu gre?ku u mjerenju razlike u vremenima kretanja u smjeru protoka i protiv njega. Vremenska gre?ka je zbir vremenske gre?ke uzrokovane razlikom u geometrijskim dimenzijama kanala, zbog razlike u gusto?i mjerene tvari u njima.

Gre?ke geometrijske asimetrije mogu se kompenzovati pri nultom protoku. Ali ako brzine pri kojima je ova kompenzacija odstupaju, gre?ka ?e se ponovo pojaviti, iako u znatno manjoj mjeri. Da bi se smanjila gre?ka, oba akusti?na kanala su postavljena ?to bli?e jedan drugom. U tom smislu, kola sa kanalima raspore?enim paralelno (vidi sliku 3, k), bolje ?eme sa akusti?nim kanalima koji se ukr?taju (vidi sliku 3, l). Najve?a gre?ka se mo?e pojaviti u kolu sa tri piezoelektri?na elementa (vidi sliku 3, b). Sa malim promjerima cijevi i niskofrekventnim, a samim tim i slabo usmjerenim zra?enjem, kada je te?ko koristiti pretvara? ugaoni tip, potrebno je primijeniti posebne mjere kako bi se odr?ala jednakost temperatura u oba kanala. Dakle, pri mjerenju malog protoka katrana ugljena koji sadr?i ?vrste ?estice i vlagu, frekvencija akusti?nih oscilacija je uzeta jednakom 0,1 MHz, a pretvara? protoka je napravljen prema krugu prikazanom na sl. 194, g. Da bi se izjedna?ila temperatura u kanalima udaljenim jedan od drugog, oni se bu?e u masivnom metalnom bloku prekrivenom toplotnom izolacijom.

Dopler ultrazvu?ni mjera?i protoka.

Doplerovi mjera?i protoka su zasnovani na mjerenju doplerove frekvencijske razlike ovisno o protoku koje se javlja kada se akusti?ne vibracije reflektiraju nehomogenostima protoka. Frekvencijska razlika ovisi o brzini ?estice koja reflektira akusti?ne vibracije i brzini ?irenja tih vibracija.

Kod simetri?nog rasporeda emituju?ih i prijemnih piezoelektri?nih elemenata (slika 15) u odnosu na brzinu ili, ?to je isto, osu cijevi, uglovi nagiba su me?usobno jednaki.

Slika 15. ?ema Doplerovog pretvara?a protoka (1,2 - emituju?i i prijemni piezoelektri?ni element)

Dakle, izmjerena frekvencijska razlika mo?e poslu?iti za mjerenje brzine reflektorske ?estice, odnosno za mjerenje lokalne brzine strujanja. Ovo dovodi dopler ultrazvu?ne mjera?e protoka bli?e drugim lokalnim mjera?ima protoka zasnovanim na brzini. Za njihovu primjenu potrebno je poznavati odnos izme?u brzine i ?estica reflektora i prosje?ne brzine strujanja. U jednom radu razmatra se mogu?nost mjerenja brzina Doplerovom metodom na vi?e ta?aka u dijametralnom presjeku toka, odnosno dobijanje profila brzine. Da bi to u?inio, emiter u tok ?alje akusti?ne impulse u trajanju od 0,1-1 ms i frekvencijom od 15-23 kHz. Prijemnik se otvara samo na trenutak nakon vremena ka?njenja nakon slanja impulsa. Mjerenjem vremena ka?njenja mo?e se dobiti informacija o brzini ?estica koje se nalaze u razli?itim ta?kama popre?nog presjeka strujanja.

Kod malih promjera cijevi (manje od 50-100 mm) postoje Dopler mjera?i protoka, u kojima su du?ine emituju?ih i prijemnih piezoelektri?nih elemenata jednake unutra?njem promjeru cijevi. Oni ne odgovaraju na jednu, ve? na nekoliko lokalnih brzina ?estica koje se nalaze u dijametralnoj ravnini dijela cijevi. Primjer takvog ure?aja prikazan je na sl. 16. Piezoelektri?ni elementi barijum titanata, du?ine 20 mm, ?irine 6-5 mm, frekvencije zra?enja 5 MHz, Doplerov pomak frekvencije oko 15 kHz. Izmjerena supstanca je 1% suspenzija bentonita ?iji pre?nik ?estica ne prelazi 0,1 mm. Da bi se eliminisala nesigurnost o?itavanja u prijelaznoj zoni, piezoelektri?ni elementi u srednjem dijelu su za?ti?eni. Zbog toga se omjer brzina u laminarnoj zoni naglo pove?ao i prakti?ki postao isti kao u turbulentnoj zoni, a nagib kalibracijske prave linije postao je isti u obje zone. Kako bi se sprije?ilo stvaranje vrtloga u relativno velikim d?epovima gdje su ugra?eni piezoelektri?ni elementi, slobodni prostor u njima se popunjava polistirenskom folijom, koja ima istu akusti?ku otpornost kao i voda.

Sada se u ve?ini slu?ajeva piezoelektri?ni elementi u Doplerovim mjera?ima protoka postavljaju izvan cijevi. Ovo je posebno potrebno u slu?aju mjerenja kontaminiranih i abrazivnih tvari, ali se u tom slu?aju moraju uzeti u obzir dodatne gre?ke, posebno zbog prelamanja zraka u zidu cijevi.

Slika 16. ?ema Doplerovog mera?a protoka u radu malog pre?nika (1,2 - emituju?i i prijemni piezoelektri?ni elementi; 3 - oscilator frekvencije 5 MHz; 4 - ispravlja?ki filter; 5 - poja?ava?; 6 - Doplerov mera? pomaka frekvencije )

U pore?enju sa drugim ultrazvu?nim mjera?ima protoka, Doplerovi imaju najni?u ta?nost zbog ?injenice da izlazni signal predstavlja cijeli spektar frekvencija koji je rezultat pomaka po?etne frekvencije ne za jednu ?esticu - reflektor, ve? za odre?eni broj ?estica koje imaju razli?ite brzine. Stoga, relativna gre?ka mjerenja protoka obi?no nije manja od 2-3%.

Dopler ultrazvu?ni mjera?i protoka postaju sve rasprostranjeniji. Uglavnom se koriste za mjerenje brzine protoka razli?itih suspenzija, uklju?uju?i muljke, suspenzije i emulzije koje sadr?e ?estice koje se razlikuju po gusto?i od okolne tvari. Ali ?ak i prirodne nehomogenosti (uklju?uju?i mjehuri?e plina) prisutne u razli?itim teku?inama dovoljne su za ispoljavanje Doplerovog efekta. U njihovom nedostatku, preporu?uje se uduvavanje zraka ili plina u protok kroz cijev s otvorima od 0,25-0,5 mm na udaljenosti ispred pretvara?a protoka. Brzina protoka uduvanog gasa je 0,005 0,1% od protoka merene supstance.

Akusti?ni dugotalasni mjera?i protoka (niske frekvencije).

Za razliku od svih prethodno razmatranih ultrazvu?nih mjera?a protoka, dugotalasni akusti?ni mjera?i protoka rade na niskoj (zvu?noj) frekvenciji. Krug pretvara?a protoka prototip takav mjera? protoka je prikazan na sl. 17.

Slika 17. Niskofrekventni akusti?ni mjera? protoka.

Izvor akusti?nih vibracija je zvu?nik 1, postavljen na ulaznom dijelu mesingane cijevi pre?nika 50 mm. Ovaj dio je spojen sa cijevi 3 pomo?u spojnice 2, koja sprje?ava prijenos vibracija i drugih smetnji, na cijev 3, na kojoj su postavljena dva mikrofona 4 na udaljenosti od 305 mm jedan od drugog. Njihovo pri?vr??ivanje opremljena je zaptivkama 5 od porozne gume. Prijemne dijafragme mikrofona su u ravni sa unutra?njim zidovima cijevi. Akusti?ne vibracije koje generi?e izvor 1 imaju talasnu du?inu koja je nekoliko puta ve?a od pre?nika cevovoda, ?to je povoljno za eliminisanje visokofrekventnih smetnji. Ovaj val se reflektira s oba kraja cijevi, zbog ?ega se dva vala kre?u jedan prema drugom u potonjem. Ova dva talasa formiraju staja?i talas u cevovodu. Amplituda potonjeg u ?vorovima nije jednaka nuli, jer amplitude talasa koji se kre?u jedan prema drugom nisu jednake jedna drugoj. Dakle, ako je izvor zvuka 1 instaliran prije mikrofona, tada se val koji se kre?e nizvodno formira zbrajanjem talasa koji formira izvor 1 i vala koji se reflektuje od prednjeg kraja cijevi, dok se povratni val odbija samo od izlazni kraj i lokalni otpori izme?u njega i mikrofona. Mikrofone treba izbjegavati u blizini ?vorova stoje?eg talasa. Pri protoku = 0, faze sinusoidnih signala oba mikrofona su iste. Sa pojavom brzine dolazi do pomaka faze, koji se pove?ava sa pove?anjem brzine. Udaljenost L izme?u mikrofona je odabrana tako da bude jednaka talasnoj du?ini ili njenoj polovini.

Zaklju?ci.

Od ?etiri tipa razmatranih akusti?nih mjera?a protoka najve?a primena primljeni ure?aji sa ultrazvu?nim vibracijama usmjerenim du? toka i protiv njega. Drift ultrazvu?ni mjera?i protoka se rijetko koriste. Oni su mnogo manje osetljivi od prvih. Dopler instrumenti se prvenstveno koriste za mjerenje lokalnih brzina protoka. Dugovalni akusti?ni mjera?i protoka pojavili su se nedavno i jo? uvijek nema dovoljno iskustva u njihovoj primjeni.

Od tri metode za mjerenje razlike u vremenu prolaska ultrazvu?nih vibracija du? strujanja i naspram njega, najvi?e se koristi frekvencijsko-pulsna metoda sa jednokanalnim pretvara?em protoka. Mo?e da obezbedi najve?u ta?nost merenja, a data gre?ka merenja se mo?e smanjiti na (0,5-1)%. Stvoreni su ure?aji sa jo? manjim gre?kama, do ±(0,1 0,2)%, ?to omogu?ava da se takvi ure?aji koriste kao uzorni. Mjerni krugovi dvokanalnih mjera?a protoka su jednostavniji, ali je njihova preciznost ni?a. Fazni mjera?i protoka imaju prednost u odnosu na frekventne mjera?e kada je potrebno mjeriti male brzine do 0,02%, kao i kod mjerenja zaga?enih medija.

Kod deformisanog polja brzine, zbog nedovoljne du?ine pravog dijela cjevovoda, mo?e do?i do velike dodatne gre?ke. Da biste uklonili gre?ku, potrebno je koristiti mlaznicu ili konfuzer koji poravnava profil, ili pretvara? protoka u kojem su akusti?ne vibracije usmjerene ne u dijametralnoj ravnini, ve? du? nekoliko tetiva.

Glavno podru?je primjene ultrazvu?nih mjera?a protoka je mjerenje protoka razli?itih teku?ina. Posebno su pogodni za mjerenje protoka neprovodnih i agresivnih teku?ina, kao i naftnih derivata.

Referentni podaci:

Fazni ultrazvu?ni mjera?i protoka

Frekventni ultrazvu?ni mjera?i protoka

Vremenski pulsni ultrazvu?ni mjera?i protoka

Ultrazvu?ni mjera?i protoka sa korekcijom za brzinu zvuka i gustinu mjerene tvari

Dopler ultrazvu?ni mjera?i protoka

rabljene knjige:

Kremlevsky P.P. Mjera?i protoka i broja?i koli?ine supstanci: Referentna knjiga: knj. 2 / Pod generalom ed. E. A. ?ornikova. - 5. izd., revidirano. i dodatne - Sankt Peterburg: Politehnika, 2004. - 412 str.

Vi?e od 15 godina NPF "RASKO" se svrsishodno bavi pitanjima komercijalnog obra?una vode, toplote, gasa i pare. Ovaj problem je posve?en cela linija?lanci na?ih stru?njaka u raznim publikacijama. U nastavku nudimo na raspravu ?lanak Ivanushkin I.Yu, in?enjera-metrologa Kolomna CSM, koji se doti?e zanimljivog, po na?em mi?ljenju, pitanja uvo?enja novih komercijalnih ure?aja za mjerenje plina.

Mjerni ure?aji - mogu li se svi koristiti?

Ivanushkin I.Yu. in?enjer metrologije 1. kategorije Filijale Kolomna FGU "Mendelejevski CSM"

U vezi sa zna?ajem koji sada dobija ra?unovodstvo energetskih resursa, posebno u vezi sa predstoje?im usvajanjem novog izdanja zakona o u?tedi energije, ?eleo bih ponovo da govorim o ure?ajima koji se koriste za ovo kolo, a posebno o takvim klasa mjernih instrumenata kao mlazni mjera?i protoka - mjera?i.

Poznato je da glavni zahtjevi za komercijalne mjerne ure?aje uklju?uju visoku ta?nost mjerenja u ?irokom rasponu fizi?kih veli?ina, pouzdanost, stabilnost o?itavanja tokom intervala kalibracije i lako?u odr?avanja. Ovo posljednje uklju?uje i radove koji se odnose na verifikaciju instrumenata, odnosno periodi?no potvr?ivanje njihovih metrolo?kih karakteristika.

Upravo na ove pokazatelje brojne organizacije koje proizvode i prodaju mjerne ure?aje usmjeravaju pa?nju potro?a?a. Obe?ava visoku ta?nost, ?irok raspon mjerenja, duge intervale kalibracije (CLI), a ponekad i mogu?nost verifikacije bez demonta?e, mogu?nost pravih dijelova mjernih cjevovoda (IT), ili neobi?no male vrijednosti, itd. itd., slijevaju se na glave potro?a?a kao iz roga izobilja. Ali da li je zaista uvek ovako?

Radit ?e se, kao ?to je ve? spomenuto, o mlaznim mjera?ima protoka. Prvo, zato ?to su se ure?aji ovog tipa pojavili na tr?i?tu relativno nedavno i o njima se malo zna, a drugo, zato ?to pojedini proizvo?a?i ovih brojila navode potro?a?e, a posebno vlasnike mjernih sistema na bazi ure?aja za su?avanje, ve? spomenutim odbijanjem dugih ravnih dionica. i odsustvo potrebe za verifikacijom ovih veoma su?avaju?ih ure?aja (CS).

Zapravo, sam mlazni oscilator (SAG), koji je "srce" ovih brojila, odavno je poznat i koristi se u sistemima pneumatske automatizacije kao jedna od karika. Relativno nedavno kori?ten je za mjerenje protoka i doma?e tr?i?te Postoji nekoliko modela takvih ure?aja razli?itih proizvo?a?a.

RM-5-PG: „Precizno merenje zapreminskog protoka u skladu sa GOST 8.586-2005 u ?irokom dinami?kom opsegu, bez obzira na gustinu medijuma koji se meri... Opseg merenih brzina protoka je 1:20 ...... Gre?ka ±1,5 %".

(Da vas podsjetim: GOST 8.586-2005 “Mjerenje protoka i koli?ine te?nosti i gasova pomo?u standardnih restriktivnih ure?aja”).

IRGA-RS: „Mjera? protoka jet baziran je na principu mjerenja brzine protoka i koli?ine medija kori?tenjem metode promjenjivog pada pritiska. Odre?ivanje veli?ine pada pritiska i pretvaranje za krugove za merenje protoka vr?i se pomo?u mlaznog autooscilatora (SAG), koji je deo mlaznog mera?a protoka. Koristi se zajedno sa ure?ajem za su?avanje i zapravo zamjenjuje diferencijalni manometar u mjernim stanicama na bazi ure?aja za su?avanje (CS).

SAG je bistabilni mlazni element pokriven povratnim vezama koje obezbje?uju re?im samooscilacije. Fluktuacije mlaza u SAG stvaraju pulsacije pritiska, koje se uz pomo? piezo senzora pretvaraju u elektri?ni signal. Frekvencija ovog signala je proporcionalna zapreminskom protoku (kvadratni korijen razlike tlaka izme?u ulaza i izlaza SAG-a, tj. izme?u plus i minus komore restriktora, koji je dio mlaznog mjera?a protoka).

Kao rezultat zamjene upravlja?kog sistema sa diferencijalnim manometrom sa "Irga-RS", pobolj?ane su tehni?ke i metrolo?ke karakteristike mjerne jedinice: raspon mjerenja se pove?ava i postaje ne manji od 1:30, a gre?ka mjerenja u opsegu od 0,03 Q max do Q max ?e biti <= ± 0,5%, ne uzimaju?i u obzir sistematsku gre?ku sistema upravljanja. Cijena takve rekonstrukcije uporediva je sa cijenom starog mjernog ure?aja.”

Turbo Flow GFG-F: "Prednosti:

• relativna gre?ka ± 1%,
• minimalne prave dionice,
• dinami?ki raspon 1:100, pro?iriv do 1:180,
• kompatibilnost priklju?nih dimenzija sa uobi?ajenim tipovima prirubni?kih brojila.

Princip rada mjernog kompleksa Turbo protok GFG-F:

protok plina, prolaze?i kroz cjevovod, ulazi u radnu komoru mjera?a protoka, u kojoj je ugra?ena dijafragma. Formira se podru?je ispred dijafragme visok krvni pritisak, zbog ?ega dio strujanja ulazi u mlazni autooscilator (SAG, gdje se formiraju fluktuacije protoka gasa, proporcionalne brzini strujanja)”.

Turbo protok GFG-DP: „Mera?i protoka gasa Turbo protok GFG-DP dizajniran za nadogradnju mjernih jedinica na bazi ure?aja za su?avanje (CS) opremljenih pretvara?ima diferencijalnog tlaka. Za modernizaciju, umjesto diferencijalnog manometra, na standardni blok ventila ugra?eni su primarni pretvara? protoka (PR) i jedinica za elektroni?ku obradu informacija. Frekvencija snimljena na elementima mlaznog generatora funkcionalno zavisi od protoka gasa kroz sistem upravljanja. Konvertovani frekvencijski signal je linearno proporcionalan protoku gasa koji je pro?ao kroz CS.

Postoje?i ure?aji se zamjenjuju ugradnjom GFG-DP mjera?a protoka na ve? postavljene cijevi, bez dodatnih tro?kova za ugradnju cijevi. Kao rezultat, pobolj?ane su metrolo?ke karakteristike mjerne jedinice. Dinami?ki raspon je pro?iren na 1:100, a gre?ka mjerenja je smanjena na ±1% u cijelom rasponu mjerenja.”

RS-SPA-M: “Prednosti mlaznih mjera?a protoka:

• ujedinjenje merni instrumenti za razli?ita okru?enja;
• odsutnost pokretnih dijelova, ?to dovodi do visoke pouzdanosti, stabilnosti karakteristika tokom vremena, visoke proizvodnosti proizvoda;
• nezavisnost kalibracionog koeficijenta od gustine merene sredine;
• sposobnost mjerenja niskih brzina protoka, agresivnih, neprovodnih i kriogenih medija;
• nisu potrebni ravni dijelovi prije i poslije mjesta ugradnje;
• Mogu?nost testiranja na licu mjesta.

Funkcionalnost ure?aja:

Dovo?enje protoka (volumena) u normalne uslove (kada su senzori temperature i pritiska povezani na ure?aj).

Mjerenje gustine mjerenog medija.

Mjerenje masenog protoka (volumena).

Ispitivanje bez demonta?e sa cjevovoda.

specifikacije:

Mjereni mediji: te?nosti, gasovi, para

Nazivni pre?nik, mm: 5?4000

Dinami?ki mjerni opseg, Q max / Q min: 50:1

Maksimalna dozvoljena osnovna gre?ka, %: 0,15”.

Posljednji od njih privla?i posebnu pa?nju, budu?i da je u na?em regionu otprilike 25 do 30% mjernih stanica prirodnog gasa opremljeno ovim brojilima i postoji tendencija njihovog pove?anja.

„Nedostaci: samogeneriraju?i mlazni mjera? protoka ima sve nedostatke koje ima vrtlo?ni mjera? protoka ...

(* Napomena: Iznad u ?lanku autor navodi nedostatke vrtlo?nih mjera?a protoka: pove?ana osjetljivost na izobli?enja dijagrama brzine protoka (?to podrazumijeva pove?ane zahtjeve za stabilnost protoka, odnosno za du?ine ravnih dionica) i relativno velike nepovratne gubitke glave povezana sa intenzivnim formiranjem vrtloga kada je tok lo?e aerodinami?ne topline. Najozbiljniji nedostatak je nedovoljna stabilnost faktora konverzije u tra?enom opsegu, koji prakti?no ne dozvoljava preporuku ure?aja ovog tipa za komercijalno mjerenje plina bez prethodne kalibracije proizvoda direktno u radnim uvjetima ili vrlo blizu njima.)

Me?utim, na?alost, ima i dodatnih. Prvo, inkjet element (baza ovaj ure?aj) ima izuzetno velike veli?ine u odnosu na vrijednost izmjerenog protoka. Stoga se, s jedne strane, mo?e koristiti samo kao parcijalni mjera? protoka, kroz koji prolazi samo mali dio protoka plina koji prolazi kroz mjerni dio (a to neminovno smanjuje pouzdanost mjerenja), a s druge strane , mnogo je skloniji za?epljenju od vorteks mjera?a protoka. I drugo, nestabilnost faktora konverzije ovog ure?aja je ?ak i ve?a od one kod vrtlo?nog mjera?a protoka.”

U istom ?lanku autor prikazuje rezultate ispitivanja mera?a protoka RS-SPA, koje je sprovela kompanija GAZTURBavtomatika zajedno sa kompanijom Gazpriboravtomatika, usled kojih je utvr?eno da je promena koeficijenta konverzije za razli?ite modifikacije ure?aj je u rasponu od 14,5% do 18,5% pri promjeni protoka kroz ure?aj u opsegu promjene brzine protoka ne vi?e od 1:5 (!).

Drugo, zbunjuju?e je da je, na primjer, za brojila tipa RS-SPA razvijena njihova vlastita mjerna procedura (MVI) MI 3021-2006, koja je u velikoj mjeri u suprotnosti sa GOST 8.586-2005, posebno u pogledu zahtjeva za ugradnja mjernih instrumenata (SI) i mjernog prostora. Vrijedi se detaljnije zadr?ati na tome, jer su se sli?na pitanja pojavila prilikom komunikacije s proizvo?a?ima drugih modela, kao ?to je Turbo Flow GFG. Glavna stvar koja je slu?ila kao kamen spoticanja su zahtjevi za SS i za ravne dionice. Podsjetim da se i ova i druga brojila proizvode u dvije verzije: jedan slu?i za zamjenu diferencijalnih mjera?a tlaka i povezan je na postoje?e upravlja?ke sisteme, drugi (obi?no za IT malog pre?nika) se izra?uju u monoblok izvedbi sa vlastitim upravlja?kim sistemom. . Na primjer, u RS-SPA mjera?ima „pretvara? primarnog protoka (PPR) RS uklju?uje SAG sa ure?ajem za konverziju signala, napravljen u jednoj jedinici i instaliran na mjernom cjevovodu sa lokalnim su?enjem protoka. Ovdje, ?ini mi se, treba razdvojiti dva pitanja: za?to nam je potrebna dijafragma (lokalno su?enje toka) i za?to su nam potrebni ravni dijelovi odre?ene du?ine?

?ta god proizvo?a?i rekli, na ovaj ili onaj na?in, ovi ure?aji koriste upravo pad tlaka koji se stvara uz pomo? izra?una protoka. SU U jednom od patenata za RS-SPA metar (br. 2175436), autor, nakon obja?njenja rada SAG-a, pi?e sljede?e: „... Kao rezultat, uspostavljaju se stabilne oscilacije mlaza sa frekvencija proporcionalna zapreminskom protoku i kvadratnom korijenu omjera pada tlaka na mlaznom autogeneratoru i mjerene gustine medija

f= kQ = k ?(?r/r), gdje je

f je frekvencija oscilovanja.

Q - zapreminski protok;

?r i r - pad pritiska i gustina merenog medija;

k - koeficijent proporcionalnosti.

Pad pritiska na SAG-u, odnosno razlika potencijala je izvor samooscilacija, a njihova frekvencija zavisi od veli?ine te razlike. To jest, izra?un brzine protoka je ta?niji od preciznije merenje frekvencija oscilovanja, to jest, ?to preciznije pad pritiska na SAG odgovara protoku kroz datu sekciju IT. Da li parametri regulacionog sistema uti?u na ta?nost reprodukcije diferencijalnog pritiska? Bez sumnje. O tome su ve? napisani deseci tomova sa stotinama ?lanaka i GOST 8.586-2005, koji su u odre?enoj mjeri rezimirali rezultate brojnih studija o ovom pitanju. Za?to proizvo?a?i ka?u da kada se ova brojila postave vi?e ne brinu o stanju kontrolnog sistema, potpuno je neshvatljivo. Kao ?to znate, kvaliteta prednje ivice, hrapavost i drugi parametri otvora blende utje?u na to?nost diferencijalne reprodukcije.

Dat ?u vam primjer. Budu?i da je jedan od glavnih ciljeva koji potro?a?i gasa sada te?e (i podr?ani od strane menad?era prodaje) da sebi olak?aju ?ivot i oslobode se potrebe za produ?avanjem ravnih dionica (!), godi?nje demonta?e i provjere dijafragmi (!), sve provjere mjernog kompleksa na provjeru brojila „na licu mjesta“ (!), pa ?ak i jednom u dvije godine (!), onda se vrlo brzo mogu pojaviti odstupanja u bilansu stanja ?iji ?e razlozi biti implicitni. U referenci se navodi da je ukupan prosje?ni vijek trajanja, na primjer, PC-SPA mjera?a 8 pet. Ovako ?e se o?itanja brojila mijenjati tokom ovog vremenskog intervala, ako se izra?unavanje ne vr?i prema metodi, ve? prema GOST 8.586, to jest, bez zanemarivanja prisutnosti ure?aja za su?avanje u brojilu. Kao podaci prikazane su vrijednosti specifi?ne jedinice za mjerenje prirodnog gasa jednog od nekoliko postrojenja za hidrauli?ko frakturiranje u ma?inograditeljskom preduze?u i parametri RS-SPA mera?a verzije RS-PZ ugra?enog na hidrauli?no lomljenje, uklju?uju?i i uzeti su parametri dijafragme. Prosje?ni godi?nji pritisak plina je 3,5 kgf/cm2, prosje?na godi?nja temperatura je 5 °C, maksimalni pad tlaka (pribli?no odr?avan tokom cijele godine) je 25.000 Pa. Pretpostavlja se da je prosje?na godi?nja promjena unutra?njeg pre?nika dijafragme +0,01%. vrijednost je sasvim realna, ?ak i potcijenjena, s obzirom na kvalitet plina. Rezultati prora?una:

prilikom ugradnje mjera?a, maksimalni protok Qc ?e biti 4148,89 m 3 / h;

nakon dvije godine (prvi interval kalibracije mjera?a), ova vrijednost ?e ve? biti jednaka 4182,56 m 3 / h;

nakon ?etiri godine 4198,56 m 3 / h:

nakon ?est godina 4207,21 m 3 / h:

nakon osam godina (zagarantovani vijek trajanja mjera?a) -4212,38 m 3 / h.

Tako ?e nakon osam godina rada, ceteris paribus, mjera? pokazivati protok od 63,58 m3/h (!) ve?i od stvarnog, a da bude potpuno operativan i verifikovan, odnosno da zadr?i svoje metrolo?ke karakteristike.

Imajte na umu da su prora?uni uzeli u obzir samo promjenu unutra?nji pre?nik otvor blende i promjena faktora korekcije za zatupljivanje prednje ivice (formule 5.13 i 5.14 GOST 8.586.2-2005), ostale karakteristike, uklju?uju?i karakteristike mjernog cjevovoda, smatraju se nepromijenjenim.

?tavi?e, karakteristike mjernog kompleksa su izra?unate uz minimalni pad tlaka koji je uzet u obzir (u vrijeme ugradnje mjera?a iznosio je 1000 Pa, dok je relativna pro?irena nesigurnost mjerenja protoka iznosila 3,93%). Kao rezultat prora?una, dobijene su sljede?e vrijednosti relativne pro?irene nesigurnosti (pod istim uvjetima za promjenu unutra?njeg pre?nika dijafragme i koeficijenta zatupljenosti prednje ivice):

nakon dvije godine 4,06%;

nakon ?etiri 4,16%;

nakon ?est 4,22%;

preko osam 4,25%.

Odnosno, nakon dvije godine rada, pri sljede?oj verifikaciji, mjerni kompleks vi?e ne bi odgovarao utvr?enim standardima gre?ke. Istovremeno, prili?no je te?ko govoriti o komercijalnom ra?unovodstvu, jer je njegova pouzdanost vi?e nego sumnjiva. ?elio bih dodati da potpuni rezultati prora?una, koji ovdje nisu dati kako ne bi preopteretili ?lanak, pokazuju da ?e promjena navedenog raspona CS karakteristika dovesti do promjene indikatora kao ?to je koeficijent hidraulike otpornost, koeficijent gubitka pritiska itd., ?to ?e dovesti do promjene karakteristika ne samo opreme za hidrauli?ko lomljenje, ve? i opreme koja tro?i plin.

Napominjem da je u prora?unima pretpostavljeno da je mjerni kompleks napravljen uzimaju?i u obzir zahtjeve GOST 8.586-2005, odnosno sa ravnim IT dijelovima potrebne du?ine, ?iju opcionalnost navode proizvo?a?i RS -SPA brojila i neki drugi.

Za?to je tako?e nejasno. Ponavljam, ta?nost izra?unavanja brzine protoka pomo?u mlaznih mjera?a ovisi o padu tlaka na SAG-u, preciznije, o tome koliko blisko pad tlaka na GC-u odgovara brzini protoka. A to, kao ?to znate, ne zavisi samo od karakteristika kontrolnog sistema. ali i na opseg parametara u kojem se nalazi sam protok u mjernom dijelu. Da bi se na mjestu ugradnje dijafragme formirao stabilan tok, karakteriziran stabilnim turbulentnim re?imom s brojem Re u linearnom podru?ju, potrebni su ravni dijelovi odre?ene du?ine, isklju?uju?i prisutnost lokalnih poreme?aja strujanja. O tome je tako?er mnogo napisano, uklju?uju?i i GOST 8.586-2005, koji, na osnovu rezultata dugogodi?njeg istra?ivanja, regulira zahtjeve za ravne dionice, ovisno o prisutnosti odre?enih lokalnih otpora (MS).

I jo? jedan aspekt ne mo?e a da ne izazove zbunjenost. Govorimo o dinami?kom rasponu i gre?ci broja?a. Da vas podsjetim na nedostatke dijafragme koji su ve? postali "ud?beni?ki":

• uski dinami?ki opseg mjerenja protoka (prosjek od 1:3 do 1:5);
• nelinearni izlazni signal koji zahtijeva linearizaciju;
• normalizacija gre?ke sa smanjenjem na gornju granicu mjerenja, a posljedi?no, hiperboli?no pove?anje gre?ke svedene na mjernu ta?ku sa smanjenjem protoka;
• zna?ajan pad pritiska na ograni?avaju?em ure?aju (DR), neizbe?an zbog principa rada;
• nekontrolisana promjena gre?ke zbog otupljivanja rubova tokom rada;
• nemogu?nost va?enja kontrolnog sistema bez zatvaranja cjevovoda:
• zna?ajna du?ina potrebnih ravnih dionica bez lokalnog otpora;
• za?epljenje impulsnih vodova u "prljavim" tokovima, nakupljanje kondenzata, ?to dovodi do neto?nih o?itavanja;
• slo?enost izra?unavanja SD, uklju?uju?i prora?un nesigurnosti mjerenja protoka.

Sla?em se da je zahvaljuju?i elektronici ugra?enoj u mjera? mogu?e donekle pro?iriti opseg mjerenja, linearizirati karakteristike mjera?a protoka i smanjiti ukupnu gre?ku kompleksa. Ali, ponavljam, malo je vjerovatno da ?e biti mogu?e nekako uzeti u obzir promjenu svojstava dijafragme barem za interval kalibracije (da ne spominjemo du?i vremenski period), stepen za?epljenja priklju?ka vodova (promjena vrijednosti pada pritiska) i, osim toga, izobli?enje protoka zbog lokalnog otpora.

I sve bi bilo u redu da nije bilo ?injenice da se ova brojila u pravilu koriste u ?vorovima komercijalnog obra?una plinova i teku?ina, odnosno na ovaj ili onaj na?in povezana su s dr?avnim ra?unovodstvom i energijom- operacije ?tednje. Brojne publikacije na ovu temu govore o neprimjenjivosti ovih ure?aja za ova kola, a u izvje?taju radne grupe za pripremu materijala i nacrtu odluke zajedni?kog tehni?kog vije?a Odjela za privredu goriva i energije i prefektura Moskva, komisija koja je analizirala toplomjere i mjera?e protoka vode generalno donosi kategori?an zaklju?ak: „Mjerilo toplotne energije RS-SPA-M-MAS ne ispunjava ve?inu glavnih i dodatni kriterijumi i ne mo?e se preporu?iti za upotrebu. Napominjem da su me?u kriterijima koje je radna grupa postavila bili, na primjer, „visoka pouzdanost i ta?nost mjerenja u du?em vremenskom periodu, minimalni hidrauli?ki otpor pri nominalnom protoku, elektromagnetna kompatibilnost“ itd.

Ovo su glavni aspekti koje bih ?eleo da primetim kada govorimo o mlaznim merilima protoka. Ponovo napominjem da se u ?lanku ne dovodi u pitanje primjenjivost metode za mjerenje protoka op?enito. Rije? je o komercijalnom obra?unu energetskih resursa, sa svojim zahtjevima i svojim specifi?nostima. Stoga bih po?elio proizvo?a?ima ovakvih ure?aja da budu ?to precizniji i savjesniji u odre?ivanju karakteristika i preporuka o primjeni svojih proizvoda za odre?ene namjene. Razumijem i ?uo sam vi?e puta da tr?i?te diktira svoja pravila i tako dalje. itd. Ali na kraju, ne smijemo zaboraviti da svi koristimo obi?ne dionice. A planeta proizvodi naftu, plin, vodu, zrak, bez obzira na politi?ke formacije i oblike vlasni?tva. Pa ko koga ?eli prevariti?

dr.sc. AA. Minakov, ?lan upravnog odbora NP „Metrologija u?tede energije“,
generalni direktor CJSC PromService, Dimitrovgrad;
A.V. Chiginev, tehni?ki direktor, JSC "TEVIS", Togliatti

Mjera?i protoka danas se stalno povezuju sa komercijalnim mjerenjem toplinske energije, hladne i tople vode. Naravno, sve glavne karakteristike ovih ure?aja, prije svega, treba razmotriti sa stanovi?ta rje?avanja problema komercijalnog ra?unovodstva. Ra?unovodstvo energetskih resursa naziva se komercijalnim samo zato ?to je osnova za me?usobna obra?una izme?u dobavlja?a i potro?a?a, tr?i?te opskrbe toplinom i vodom je nemogu?e bez ra?unovodstva.

Prilikom odabira mjernih ure?aja potro?a? uzima u obzir tehni?ke (pouzdanost, trajnost, upotrebljivost itd.), metrolo?ke (preciznost, dinami?ki raspon, interval kalibracije), ekonomske (cijena ure?aja, tro?ak posjedovanja) karakteristike. Sve ove karakteristike su me?usobno povezane, jer, na primjer, postizanje visokih tehni?kih i metrolo?kih karakteristika obi?no pove?ava cijenu ure?aja i tro?kove njegovog odr?avanja, uklju?uju?i i verifikaciju.

Razmotrimo detaljnije glavne metrolo?ke karakteristike:

? ta?nost (gre?ka);

? dinami?ki opseg;

? interval kalibracije.

Ove karakteristike su tako?e me?usobno povezane. Mnogo je lak?e posti?i visoku ta?nost mjerenja u uskom dinami?kom rasponu i odr?avati je kratko vrijeme nego odr?avati u ?irokom rasponu i dugo vremena. Potro?a?, naravno, ?eli da ima i visoku ta?nost i ?irok opseg merenja, a interval kalibracije bi bio ?to ve?i, a sve bi to bilo veoma jeftino. ?elja Potro?a?a je razumljiva, a proizvo?a?i ure?aja, na osnovu ?elje da udovolje Potro?a?u, a samim tim i da prodaju vi?e svojih proizvoda, kre?u u trku za indikatorima. Rade na dizajnu, pobolj?avaju kvalitetu proizvoda, pobolj?avaju metrolo?ke karakteristike. to prirodni proces, koji bi objektivno trebao i?i u korist potro?a?a, ako proizvo?a?i instrumenata u njega nisu unijeli subjektivni faktor - ?elju za primanjem konkurentsku prednost deklarisanjem najvi?ih metrolo?kih karakteristika.

?tovi?e, obi?no govorimo o svim karakteristikama u isto vrijeme, pa ?ak iu kombinaciji sa tro?kovima.

U ovoj trci ?esto idu dalje od razuma, zaboravljaju?i da pobolj?anje jedne karakteristike mo?e dovesti do pogor?anja druge; o fizi?kim procesima koji se odvijaju u realnim uslovima; kona?no, da svaka metoda mjerenja ima svoja, prirodna ograni?enja, koja se ne mogu prevazi?i ?ak ni idealnim kvalitetom proizvoda. Naravno, s pove?anjem mjeriteljskih karakteristika, pove?avaju se i tro?kovi mjernih ure?aja.

Potro?a?i ure?aja, op?enito, "zavedeni" su prijedlogom proizvo?a?a ure?aja, ne razmi?ljaju?i ba?: "A koje vrijednosti metrolo?kih karakteristika im trebaju? Koja je od karakteristika va?nija za komercijalno ra?unovodstvo? Ima li tu nekog trika?" Poku?ajmo analizirati potrebne vrijednosti svih navedenih karakteristika.

Opseg mjera?a protoka u mjerenju topline i tople vode - koliko je stvarno potrebno?

Postoji mi?ljenje - ?to vi?e to bolje!

Postoje masovno proizvedeni elektromagnetni mjera?i protoka (skoro svi proizvo?a?i) s rasponom od 1:1000.

Postoje informacije o rasponima do 1:5000.

I u kojim rasponima zapravo rade pretvara?i protoka?

AD "TEVIS" je prikupio podatke za vi?e od 20 godina rada ure?aja za vi?e od 1000 objekata. Rezultati obrade akumuliranih podataka pokazuju da je dinami?ki opseg pri mjerenju protoka u cirkulacioni sistemi grijanje i topla voda nikada nisu prelazili 1:13!!! Projektom novih koji jo? nisu odobreni propisuje se uskla?enost sa dinami?kim rasponom mjera?a protoka najmanje 1:50, tj. oko 4 puta ?iri nego ?to je stvarno potrebno. Sli?an zahtjev je uklju?en i u projekat "iz NP" Rusko snabdevanje toplotom ".

Interverifikacijski interval (MPI)

?ini se da je tu sve jasno. ?to se deklarisane metrolo?ke karakteristike (ta?nost, opseg) du?e odr?avaju, to bolje.

MPI od ve?ine proizvo?a?a mjera?a protoka vode najmanje 4 godine za sve tipove senzora protoka.

Pitanje: "Da li su svi tipovi senzora protoka sposobni da odr?e deklarisane metrolo?ke karakteristike tokom ovog perioda?"

Odavno je poznato da tahometrijski senzori protoka brzo smanjuju ta?nost i dinami?ki opseg tokom upotrebe.

Ove karakteristike tako?er u velikoj mjeri zavise od uslova i trajanja rada elektromagnetnih mjera?a protoka.

U CJSC PromService smo nai?li na elektromagnetne senzore protoka vode, ?ija se sistematska gre?ka pove?ala za vi?e od 30% tokom 3 godine (za koliko su smanjili stvarni protok). A samo vrtlo?ni i ultrazvu?ni mjera?i protoka potvrdili su svoje metrolo?ke karakteristike u deklariranom MPI.

Zbog toga se senzori vrtlo?nog protoka VEPS-M sa individualnom kalibracijom koriste kao uzorno sredstvo za verifikaciju metodom pore?enja u PromService CJSC.

Rosstandart bi trebao biti pa?ljiviji i zahtjevniji pri odobravanju tipa za mjera?e protoka sa MPI vi?e od 1 godine i zahtijevati stvarnu potvrdu o?uvanja mjeriteljskih karakteristika na du?e vrijeme.

ta?nost (gre?ka)

Jedina karakteristika, ?ija je vrijednost direktno povezana s precizno??u pla?anja za toplinu (vodu). S obzirom da je glavni dio gre?ke u odre?ivanju koli?ine topline odre?en gre?kom u mjerenju protoka, pove?anje ta?nosti mjera?a protoka je glavni na?in pove?anja ta?nosti pla?anja za opskrbu toplinom i vodom.

Uz ogromne koli?ine isporu?enih energenata, gre?ka u mjerenju potro?nje vode nije samo ±2% (danas dozvoljeno), ve? i ±1% dovodi do veoma zna?ajnih gre?aka u pla?anju energenata.

Stvarno pove?anje to?nosti mjerenja protoka rashladnog sredstva i vode (na primjer, do ± 0,5%) mogu?e je samo uz malu vrijednost dinami?kog raspona i smanjenje intervala kalibracije.

zaklju?ci

1. Pove?anje dinami?kog opsega pri mjerenju protoka rashladne teku?ine vi?e od 1:25 je neprikladno zbog nepostojanja takvog raspona protoka u stvarnim mre?ama za opskrbu toplinom i toplom vodom.

2. Interval kalibracije du?i od 1 godine zahtijeva dugoro?nu eksperimentalnu potvrdu, bez koje se ne mo?e smatrati opravdanim.

3. Da bi se pobolj?ala ta?nost prora?una energetskih resursa, potrebno je pobolj?ati ta?nost mjerenja protoka vode.

Knji?evnost

1. Minakov A.A. Opskrba toplinom je tr?i?te?! / Zbornik materijala VIII me?unarodnog nau?no-prakti?nog skupa „U?teda energije i resursa. Dijagnostika-2006”, Dimitrovgrad, 2006, str. 13-14.

2. Minakov A.A. Prirodna ograni?enja metrolo?kih karakteristika pretvara?a protoka vode nametnuta mjernom metodom. / Zbornik materijala VIII me?unarodnog nau?no-prakti?nog skupa „U?teda energije i resursa. Dijagnostika-2006”. Dimitrovgrad. 2006, str. 100-105.

3. Chiginev A.V. Opseg mjera?a protoka u mjera?u topline - koliko je zaista potrebno? / Izvje?taj o IV Me?unarodni kongres"Energetske efikasnosti. XXI vek., Sankt Peterburg, 2012, str. 56-65.

4. Gainutdinov Z.Kh. Instalacija kap po kap CJSC "PromService". / Zbornik materijala IX me?unarodnog nau?no-prakti?nog skupa „U?teda energije i resursa. Dijagnostika-2007". str. 67-73.

Svrha studije- analiza ruskog tr?i?ta industrijskih mjera?a protoka.

mjera? protoka- ure?aj koji mjeri protok te?nosti ili gasovita materija prolaze?i kroz dio cjevovoda.

Sam po sebi, mjera? protoka (primarni senzor, senzor) mjeri brzinu protoka tvari u jedinici vremena. Za prakti?na primjena?esto je zgodno znati potro?nju ne samo po jedinici vremena, ve? i za odre?eni period. U tu svrhu se proizvode mjera?i protoka koji se sastoje od mjera?a protoka i integriraju?eg elektronskog kola (ili skupa kola za procjenu drugih parametara protoka). Obrada o?itavanja mjera?a protoka tako?er se mo?e izvesti na daljinu kori?tenjem ?i?anog ili be?i?nog podatkovnog interfejsa.

U najop?enitijem slu?aju, proizvedeni mjera?i protoka mogu se podijeliti na doma?instvo i industriju. Industrijski mjera?i protoka se koriste za automatizaciju razli?itih proizvodnih procesa gdje postoji protok teku?ina, plinova i visoko viskoznih medija. Mjera?i protoka u doma?instvu se obi?no koriste za izra?unavanje ra?una za komunalne usluge i dizajnirani su za mjerenje protoka vode iz slavine, rashladne teku?ine, plina.

Predmet ovog istra?ivanja su industrijski mjera?i protoka sljede?ih tipova: vrtlo?ni, masovni, ultrazvu?ni, elektromagnetni. Mjera?i protoka navedenih tipova se naj?e??e koriste u savremenim tehnolo?kim procesima.

Tema mjerenja industrijskih tokova u svjetlu saveznih inicijativa za pobolj?anje energetske efikasnosti ruske privrede izuzetno je relevantna. Na ovom tr?i?tu razvila se zanimljiva konkurencija me?u raznim vrstama mjera?a protoka: elektromagnetni su „zlatni” standard industrijskih procesa i najbolje rje?enje u odnosu cijena/kvalitet. U isto vrijeme, mogu se koristiti samo u kombinaciji s elektri?no vodljivim teku?inama, a ne mogu se koristiti za mjerenje protoka nafte i plina - jedan od glavnih zadataka mjerenja protoka. Iz tog razloga, masovni, ultrazvu?ni i vrtlo?ni mjera?i protoka postupno zamjenjuju elektromagnetne mjera?e protoka. Svaka od ovih vrsta ima svoje prednosti i nedostatke.

Rusko tr?i?te mjerenja protoka uvelike ovisi o uvoznih proizvoda. Udeo uvoza u posmatranom hronolo?kom periodu je uvek prelazio 50%, a kompanije kao ?to su Endress+Hauser, Krohne, Yokogawa, Emerson, Siemens su se ?vrsto pozicionirale na tr?i?tu. Ruski proizvo?a?i imaju jake pozicije, uglavnom u segmentu ku?nih mjera?a protoka.

Hronolo?ki obim studije: 2008-2010; prognoza - 2011-2015

Geografija istra?ivanja: Ruska Federacija.

Izvje?taj se sastoji od 6 delova i 17 sekcija.

AT prvi dio dati su op?ti podaci o objektu prou?avanja.

Prvi dio predstavlja glavne definicije.

Drugi dio opisuje glavne vrste mjera?a protoka koji ?ine predmet prou?avanja, a nisu povezani s predmetom prou?avanja. Na kraju poglavlja data je zbirna tabela tipi?nih karakteristika mjera?a protoka razli?itih tipova.

Tre?i dio analizira opseg mjera?a protoka.

?etvrti dio daje opis svjetskog tr?i?ta: kvantitativne karakteristike, struktura, trendovi, perspektivna podru?ja upotrebe.

Drugi dio je posve?en opisu ruskog tr?i?ta mjera?a protoka.

U petom-osmom dijelu predstavljene su glavne kvantitativne karakteristike ruskog tr?i?ta mjera?a protoka: obim za posmatrani period, dinamika, deset vode?ih proizvo?a?a, struktura tr?i?ta po vrstama koje se razmatraju, karakteristike doma?e proizvodnje.

AT tre?i dio sadr?i spoljnotrgovinske podatke o mjera?ima protoka.

Deveti dio je posve?en opisu metodologije analize vanjske trgovine.

Deseti i jedanaesti dio predstavljaju analizu uvoznih i izvoznih isporuka. Svaki odjeljak sadr?i kvantitativne karakteristike za posmatrani period, strukturu isporuka po vrstama, zemljama, proizvo?a?ima (uklju?uju?i i tipove). Svi parametri su dati u nov?anom i fizi?kom smislu.

AT ?etvrti dio predstavljena je konkurentska analiza.

Dvanaesti odjeljak sadr?i profile tr?i?nih lidera (10 vode?ih stranih i ruskih kompanija).

Trinaesti dio predstavlja analizu asortimana proizvo?a?a mjera?a protoka.

AT peti data je analiza potro?nje mjera?a protoka.

?etrnaesti dio opisuje strukturu potro?nje mjera?a protoka po industrijama, opisuje glavne mehanizme kupovine proizvoda.

Petnaesti dio detaljno opisuje podru?ja primjene mjera?a protoka u industriji nafte i plina: ra?unovodstvo proizvodnje minerala, sistemi za odr?avanje pritiska u rezervoarima, pumpne stanice.

?esti dio posve?en je opisivanju trendova u tr?i?nim perspektivama.

?esnaesti dio predstavlja analizu politi?kih, ekonomskih i tehnolo?kih faktora razvoja tr?i?ta.

Sedamnaesti dio predla?e kvantitativnu i kvalitativnu prognozu za tr?i?te mjera?a protoka do 2015. godine.

Na kraju izvje?taja formulisani su zaklju?ci.

U prilogu izvje?taja baza podataka Ruski i strani proizvo?a?i mjera?a protoka.

Sadr?aj marketin?kog istra?ivanja tr?i?ta mjera?a protoka
Uvod
DIO 1. OP?E INFORMACIJE. GLOBALNO TR?I?TE MJERALA PROTOKA
1. Definicije. Glavne karakteristike mjera?a protoka
2. Vrste mjera?a protoka
2.1. Mjera? masenog (Coriolisovog) protoka
2.2. Elektromagnetski mjera?i protoka
2.3. Vrtlo?ni mera?i
2.4. Ultrazvu?ni mjera?i protoka
2.5. Druge vrste mjera?a protoka
2.6. Zbirna tabela aplikacija
3. Podru?ja primjene mjera?a protoka
4. Svjetsko tr?i?te mjera?a protoka
DIO 2. RUSKO TR?I?TE MJERA?A PROTOKA
5. Op?e karakteristike Rusko tr?i?te mjera?a protoka. Tr?i?ni bilans mjera?a protoka
6. Tr?i?ni lideri ruskog tr?i?ta mjera?a protoka
7. Struktura tr?i?ta mjera?a protoka po vrstama
8. Doma?a proizvodnja mjera?a protoka
8.1. Metodologija za analizu interne proizvodnje mjera?a protoka
8.2. Kvantitativne karakteristike doma?e proizvodnje mjera?a protoka
DIO 3. VANJSKA TRGOVINA MJERE?EM PROTOKA
9. Metodologija za analizu spoljnotrgovinske trgovine mjera?ima protoka
10. Uvoz mjera?a protoka
10.1. Dinamika uvoza mjera?a protoka u 2008-2010
10.2. Struktura uvoza mjera?a protoka po vrstama u 2008-2010
10.3. Struktura uvoza mjera?a protoka po zemljama u 2008-2010
10.4. Struktura uvoza mjera?a protoka po proizvo?a?ima u 2008-2010
10.5. Struktura uvoza mjera?a protoka po vrstama prema proizvo?a?ima u 2009. godini
10.5.1. Vrtlo?ni mera?i
10.5.2. Mjera?i masenog protoka
10.5.3. Ultrazvu?ni mjera?i protoka
10.5.4. Elektromagnetski mjera?i protoka
10.5.5. Ostali mjera?i protoka
11. Izvoz mjera?a protoka
11.1. Dinamika izvoza mjera?a protoka po godinama 2008-2010
11.2. Struktura izvoza mjera?a protoka po vrstama u 2009
11.3. Struktura izvoza mjera?a protoka po zemljama u 2008-2010
11.4. Struktura izvoza mjera?a protoka po proizvo?a?ima u 2008-2010
DIO 4. KONKURENTSKA ANALIZA TR?I?TA MJERA?A PROTOKA
12. Profili lidera na tr?i?tu mjera?a protoka
13. Analiza asortimana mjera?a protoka
DIO 5. ANALIZA POTRO?NJE MJERA?A PROTOKA
14. Struktura potro?nje mjera?a protoka po industrijama
15. Osobine potro?nje u industriji nafte i gasa
15.1. Proizvo?a?i opreme
15.2. Mjerne jedinice za mjerenje proizvodnje nafte
15.3. Stanice za odr?avanje rezervoarskog pritiska
15.4. Pumpne transfer stanice
DIO 6. TR?I?TA I IZGLED MJERALA PROTOKA
16. Eksterni faktori tr?i?ta mjera?a protoka
16.1. Politi?ki i zakonodavni faktori
16.2. Ekonomske snage
16.3. Tehnolo?ki faktori
17. Prognoza razvoja tr?i?ta za mjera?e protoka do 2015. godine
zaklju?ci

Baza podataka uklju?ena u istra?ivanje tr?i?ta sadr?i detaljne informacije o 38 proizvo?a?a mjera?a protoka. Svaka kompanija u bazi podataka je opisana slede?im skupom detalja:
- Ime kompanije
- Regija/dr?ava
- Kontakti
- URL
- Godina osnivanja
- O kompaniji
- Kvantitativni pokazatelji u?inka
- Vrste proizvedenih mjera?a protoka
- Vrtlo?ni mjera?i protoka
- Mjera?i masenog protoka
- Ultrazvu?ni mjera?i protoka
- Elektromagnetni mjera?i protoka
- Ostali mjera?i protoka
- Ostali proizvodi
- Sistem prodaje
- Usluga
- Marketin?ka aktivnost
- Opciono

Za jednostavnu upotrebu, baza podataka pru?a mogu?nost izabrati proizvo?a?i vrtlo?nih, masovnih, ultrazvu?nih, elektromagnetnih i drugih mjera?a protoka, kao i kompanije iz tra?enog regiona.

Pa?nja! Da biste naru?ili marketin?ko istra?ivanje sa ove stranice, po?aljite podatke o va?oj kompaniji za fakturisanje na .