מד זרימת מים לא פולשני

פיתוח מד זרימת מים לא פולשני

מד זרימת מים לא פולשני משתמש בטכנולוגיית מדידת זרימה קולית; מתמרים של מד הזרימה הם לעתים קרובות מהדקים על סוגים שאינם חודרים לצינורות המים, לעתים קרובות אנו רואים מד זרימה קולי נייד, מד זרימה קולי כף יד או מדי זרימת מים תלויים על הקיר עם חיישן זרימה לא פולשני לביצוע מדידת זרימת מים.

טכנולוגיית מד זרימה אולטרסאונד צמחה בשוק מאז 1970. בתחילת הדרך היא התבססה בעיקר על מד זרימה דופלר. עם זאת, בשלב מוקדם, טכנולוגיית מד זרימת מים לא פולשנית יושמה ביישומים רבים שאינם מתאימים, מה שהביא לתוצאות מדידה גרועות. שנים מאוחר יותר, עוד כמה יישומים מוצלחים קודמו, ומדידות זרימת מים אולטרסאונדיות בטכנולוגיה לא פולשנית זוהה בהדרגה על ידי המשתמשים. במקביל, יכולתה של יחידת העיבוד האלקטרונית של מדי זרימה קוליים השתפרה בעשורים האחרונים עם שיפור הרמה הטכנית של תעשיית האלקטרוניקה. עם פיתוח מתמשך, שיפורים אלה לא רק מרחיבים את תחום היישום של מדי זרימה דופלר, אלא גם הופכים את מד הזרימה האולטרא-סוני למעבר זמן למיושם במגוון יישומים, ויכול להשיג דיוק גבוה יותר, ובכך להפוך את טכנולוגיית מד הזרימה האולטרסאונד הלא פולשנית לשימוש רב יותר.

מאז 1990, חברות נפט וגז רבות ותחנות כיול זרימה צברו כמות גדולה של נתונים מעשיים, ובכך השלימו את דוח המחקר הראשון על מדידת גז טבעי על ידי מדי זרימה קוליים בשנת 1996, שהוא החלק החשוב של 1998 AGA 9 בדוח . מאז, מדי זרימה קוליים פותחו באופן נרחב בתחום מדידת הגז הטבעי. בשנת 2005, גם בהתבסס על מספר רב של נתונים מעשיים, הוכרז רשמית תקן API 5.8 למדידת פחמימנים נוזליים על ידי מד זרימה קולי נוזלי, אשר קידם למעשה את היישום של מד זרימה קולי נוזלי בנפט ובמוצריו.
כיום, מספר מדי הזרימה האולטראסוניים מיושם ברחבי העולם בשיעור של יותר מ-10% בשנה. סין היא המדינה הצומחת ביותר, ותעשיית הנפט והגז היא תעשיית היישומים הגדולה ביותר.

עקרון מד זרימת מים לא פולשני

ישנן שתי טכנולוגיות נפוצות של מדי זרימה קולי בשוק כיום: מד הזרימה של זמן מעבר ומד הזרימה דופלר. למרות ששיטת מד הזרימה הבלתי חודרנית עם זמן מעבר הומצאה מאוחר יותר, היא נמצאת בשימוש נרחב ויכולה להשיג דיוק גבוה יותר למדידת מים. למרות שליישום טכנולוגיית הדופלר יש מגבלות רבות, יש לה גם את היישום הייחודי למדידת שפכים או מים מלוכלכים.

מד זרימת זמן מעבר עם חיישן זרימת מים לא פולשני

שיטת מד הזרימה בזמן מעבר מתייחסת לטכניקה של קביעת מהירות המים בצנרת על ידי מדידת הזמן בין שני המתמרים כאשר הפולס האולטראסוני זורם קדימה ואחורה. כל מתמר משמש כמשדר ולאחר מכן כמקלט. מדי זרימת זמן מעבר מיועדים בעיקר למים נקיים, מי ברז, מי תהום, מי כיבוי אש וכו', אינם מתאימים למים מלוכלכים או ביוב או קולחים.
בתנאי שהמים ממלאים את הצינור ונייחים, זמן הפולס האולטראסוני אל המתמר וממנו זהה באופן תיאורטי. כי בנוזל סטטי, מהירות התפשטות הקול האולטראסוני לכיוונים שונים קבועה. אם מים זורמים דרך צינור, הפולסים האולטראסוניים נעים מהר יותר במורד הזרם מאשר במעלה הזרם, והפרש הזמן בין השניים הוא פרופורציונלי למהירות המים בצינור. ניתן להשתמש במד זרימה אולטרא-סוני מונו ומרובה-ערוצי למדידת קצבי זרימת מים, אך מדי זרימה אולטרא-קוליים רב-ערוציים מודדים בצורה מדויקת יותר מכיוון שהם מקבלים מידע על קצב זרימה ממקומות שונים בפרופיל המים, ובכך קרוב יותר למצב קצב הזרימה בפועל. מהירות הזרימה מחושבת מזמן הנסיעה לאורך מרחק קבוע ואינה מושפעת מגורמים כמו טמפרטורת המים, לחץ והרכב הנוזל.
מדי זרימת מים אולטראסוניים הם בעלי דיוק גבוה מאוד על פני טווח זרימה רחב מאוד ללא איבוד לחץ בצנרת. מכיוון שאין חלקים נעים, מדי זרימה קוליים הם ביצועים יציבים מאוד כמו מדי זרימה לא חודרניים. באופן כללי, למדי זרימת מים לא פולשניים יש את היתרונות העיקריים הבאים על פני סוגים אחרים של מדי זרימה: מדי זרימה ללא חלקים נעים, מדי זרימה ללא מגע , ללא אובדן לחץ; יחס הסבה רחב; מדידה דו כיוונית; אין צורך בתחזוקה תקופתית; עבודת אינסטלציה פשוטה הנדרשת להתקנה; חיים יציבים וארוכים.

מהדק על מד זרימת מים קולי

מדי הזרימה האולטרסאונדים של שיטת דופלר ושיטת העברת הזמן הינם בעלי התקנה מהדק; זה יכול להיות מהדק על מדי זרימת מים. מדי זרימה לא פולשניים אינם חודרים לדופן הצינור והבדיקות שלהם לא באות במגע עם מים. למד זרימה לא חודרני זה יש יתרונות במדידת נוזלים קורוזיביים, אך הדיוק שלו נמוך ואינו יכול לעמוד בדרישות של דיוק גבוה. מד הזרימה המתחבר צריך לעמוד בקפדנות בפעולות הבאות: חומר הצינור שיימדד חייב להיות מתאים להעברת גלי קול; משטח ההרכבה חייב להיות נקי ונקי; הבדיקה חייבת להיות מחוברת אקוסטית לחלק החיצוני של הצינור (בדרך כלל משתמשים בשומן או אפוקסי); הקיר הפנימי של הצינור הנמדד חייב להיות נקי מחומרים המסוגלים לספוג גלי קול. לדוגמה, יצרני מדי זרימה מספקים דרכים שונות להתקין מהדק על מדי זרימה כדי למקם את הבדיקה. יצרנים מסוימים מחברים את מכלול הבדיקה לדופן החיצונית של הצינור באמצעות מסילת יישור, רצועה, שרשראות קישורים או תושבת משטח כדי להרכיב את המודול כולו לצינור. מהירות הקול בה עובר גל קול נקבעת על ידי החומר שהוא עובר דרכו, וזווית השבירה המתקבלת משתנה מאוד. מכיוון שגם הצינור וגם המים יכולים לייצר זוויות שבירה, קשה מאוד למקם את הגשושית במדויק. בנוסף, מיקום בדיקה שעובד עבור נוזל אחד לא יעבוד עבור נוזלים אחרים עקב שינויים בזווית השבירה.
כאשר המיקום המדויק של הבדיקה הושלם, הבדיקה חייבת להיות מחוברת אקוסטית לקיר הצינור החיצוני עם גריז או אפוקסי. משטחי צימוד מחוספסים יכולים לגרום לבדיקה להתנתק מדופן הצינור, ולהשפיע על העברת הדופק והקליטה בין בדיקות. עבור יישומי העברת משמורת, למדדי זרימה אולטראסוניים מהדקים אין את הדיוק והיציבות הנדרשים.

מפרטים של מד זרימת מים לא פולשני

• מד זרימת מים לא פולשני יכול להתבצע על הקיר מד זרימת מים פולשני או מד זרימת מים מסוג נייד או מדי זרימת מים כף יד;
• זרימת מים קדימה ואחורה יכולה להימדד ולתעד את הנתונים על ידי מדי זרימה שאינם חודרניים.
• מגוון פרוטוקולי תקשורת זמינים על ידי משדרי מד זרימה Non Invasive, כגון 4-20mA, דופק, ממסר, RS485, Modbus. מד זרימה יכול להעביר נתונים למחשב או לענן באמצעות הפרוטוקול כדי לממש את האינטרנט של הדברים. פרוטוקול התקשורת מתאים לתנאי סביבה שונים.
• למשדר זרימה יש לוגר נתונים מובנה כדי לחסוך בנתוני מדידת מים וניתן לייצא את הנתונים למחשב. ניתן לייצא את נתוני צינור הבדיקה בבדיקת התחזוקה. הנתונים כוללים זמן, קצב זרימת מים, זרימת מים כוללת, זרימת מים קדימה ואחורה, וניתן להגדיר את זמן מרווח המדידה, המתאים לעבודת בדיקת צנרת של ניטור זרימת מים.
• דרכים שונות להתקנת בדיקה קולית לא פולשנית, כגון קישור שרשרת, מסילת יישור או רצועה. מדי זרימה ללא מגע לאובדן לחץ אפס.
• מדי זרימת מים לא פולשניים הם עם מהדק על מתמרים כדי שלא יגרמו נזק לצינור המים ולא יובילו לדליפה של צינור המים.
• גודל קו צינור מים מ-DN32 ל-DN2000, גודל בקשה רגיל הוא 1 אינץ' מד זרימת מים לא פולשני, 2", 3 אינץ' 4 אינץ', חיישן זרימה קולי DN100,6 אינץ', מהדק 8 אינץ', 10 אינץ', 12 אינץ' או DN300 על מדי זרימה
• טווח מהירות מים: ±0.01m/s~±12.0m/s