EN
Notícies
Comptadors de cabal ultrasònics: La guia completa per a aplicacions industrials
Time : 2025-08-10
Els comptadors de cabal ultrasònics, com una tecnologia important en la mesura moderna del cabal industrial, mostren avantatges significatius en diversos camps a causa dels seus principis de funcionament únics i les seves excel·lents característiques de rendiment. Aquesta tecnologia es divideix principalment en dos tipus: Doppler i temps de trànsit, cadascun basat en diferents principis físics per a la detecció del cabal.
Els cabalers de Doppler utilitzen l'efecte Doppler acústic, mesurant el cabal detectant els canvis de freqüència en les ones ultrasòniques reflectides per partícules suspeses o bombolles en el fluid. Aquesta tecnologia és especialment adequada per a medis que contenen una certa quantitat de sòlids suspesos o bombolles, fet que la fa especialment efectiva en aplicacions industrials com el tractament d'aigües residuals. Per altra banda, els cabalers de temps de trànsit utilitzen la diferència de temps en la propagació de les ones ultrasòniques, oferint una major precisió en les mesures i s'utilitzen principalment en medis líquids relativament nets.
En el camp de l'automatització del tractament d'aigües residuals, els comptadors d'ultrasons presenten múltiples avantatges tècnics. El seu mètode de mesura no invasiu evita completament la pèrdua de pressió a les canonades i elimina els problemes de desgast associats als comptadors mecànics tradicionals. La naturalesa no contacte dels sensors assegura la compatibilitat química, al mateix temps que redueix significativament les necessitats de manteniment. A més a més, aquesta tecnologia és especialment adequada per a líquids conductors i diverses solucions aquoses.
Cal tenir en compte que els cabdals ultrasònics també tenen limitacions concretes. En el cas de medis ultra purs com l'aigua destil·lada, la manca d'interfícies acústiques suficients pot afectar significativament el rendiment de la mesura. De la mateixa manera, en aplicacions amb requisits higiènics extremadament alts, com l'aigua potable, cal una avaluació detinguda de la seva idoneïtat. Aquestes característiques fan que aquesta tecnologia sigui més adequada per mesurar líquids contaminants en processos industrials que no pas medis d'alta puresa.
Des d'una perspectiva històrica, les bases tecnològiques dels cabdals ultrasònics es remunten a la recerca acústica de mitjan segle XIX. El descobriment científic de l'efecte Doppler va establir una base teòrica important per a les aplicacions d'enginyeria posteriors. Aquest fenomen físic no només explica la naturalesa dels desplaçaments de freqüència acústica, sinó que també proporciona solucions innovadores per a les tecnologies modernes de mesura de cabdal.
Explicació detallada del principi de funcionament del mesurador ultrasònic de cabal
Els mesuradors ultrasònics de cabal, com a tecnologia avançada de mesura de cabal, funcionen basant-se en els canvis en les característiques de propagació de les ones sonores en medis en moviment. Segons el principi de mesura, es divideixen principalment en dos tipus: Doppler i temps de trànsit.
Principi de funcionament dels mesuradors ultrasònics de cabal tipo Doppler:
Principi de funcionament dels comptadors d'ultrasons de temps de trànsit:
Els comptadors de temps de trànsit determinen la velocitat del cabal mesurant la diferència de temps en la propagació de les ones ultrasòniques en les direccions aguadavall i aigües amunt. En un fluid estacionari, els temps de propagació en ambdues direccions són iguals. Quan el fluid flueix, el temps de propagació aguadavall es redueix, mentre que el temps de propagació aigües amunt augmenta. Mitjançant la mesura precisa d'aquesta diferència de temps i combinant-la amb els paràmetres geomètrics de la canonada, es pot calcular amb exactitud la velocitat mitjana del cabal. Aquest mètode és especialment adequat per a medis líquids relativament nets.
Components i flux de treball del sistema:
Un sistema típic de comptador ultrasònic consta dels components principals següents:
- Unitat de processament de senyal: Inclou oscil·ladors d'alta freqüència i circuits de processament de senyal.
- Conjunt de transductors: Normalment dissenyat com a tipus de muntatge per clampatge.
- Unitat de càlcul i visualització: Utilitzada per al processament de dades i la visualització dels resultats.
El procés funciona així: L'unitat de processament de senyal genera un senyal elèctric d'alta freqüència per accionar el transductor, que converteix el senyal elèctric en una ona ultrasònica i la transmet al fluid. El transductor receptor converteix el senyal ultrasònic reflectit o transmès de nou en un senyal elèctric, que posteriorment es processa per calcular la velocitat del flux i el cabal.
Característiques i avantatges tècnics:
- Mesura no invasiva: No cal interrompre l'estructura del tub.
- Sense pèrdua de pressió: No afecta les condicions operatives del sistema.
- Ampla aplicabilitat: Pot mesurar diversos tipus de fluids.
- Fàcil manteniment: No té peces mòbils, garantint una elevada fiabilitat.
Consideracions d'aplicació:
En les aplicacions pràctiques s'haurien de considerar els factors següents:
- Característiques del medi: Incloent la turbiditat i la uniformitat.
- Condicions del tub: Material, mida i estat del recobriment.
- Requisits d'instal·lació: Assegureu un bon acoblament acústic.
- Interferències ambientals: Eviteu vibracions i interferències electromagnètiques.
Amb els avenços tecnològics, els moderns comptadors ultrasònics han desenvolupat modes de mesura més avançats, com ara la tecnologia de mesura híbrida adaptativa, que selecciona automàticament el mode de mesura òptim segons les característiques del medi, millorant encara més la precisió i la fiabilitat de la mesura.
Principi de funcionament dels comptadors ultrasònics
Els comptadors d'ultrasons són una tecnologia de mesura de cabal no invasiva basada en principis acústics, que determina la velocitat del cabal detectant canvis en les característiques de propagació de les ones ultrasòniques en fluids. L'equip disposa d'un disseny per a muntatge exterior que es pot instal·lar directament sobre la paret externa d'una canonada sense alterar l'estructura de la mateixa ni tenir contacte amb el medi, fet que el fa especialment adequat per a líquids corrosius o condicions adverses com alta pressió i alta temperatura. A més, el seu disseny portàtil ofereix una gran flexibilitat per a inspeccions industrials i mesures temporals.
Els comptadors d'ultrasons es divideixen principalment en dos tipus, Doppler i temps de trànsit, cadascun basat en diferents mecanismes físics per a la mesura del cabal:
- Comptadors d'ultrasons Doppler: Es basen en la reflexió d'ones ultrasòniques per partícules suspeses o bombolles en el fluid. Quan es transmet un senyal ultrasònic dins la canonada, les discontinuïtats en el medi en moviment (com ara partícules sòlides o bombolles) dispersen les ones sonores, provocant un desplaçament de freqüència (efecte Doppler). Aquest desplaçament és proporcional a la velocitat del fluid, permetent calcular la velocitat del cabal analitzant el canvi de freqüència del senyal reflectit. És important destacar que aquest tipus de comptador requereix que el medi tingui un determinat nivell de turbiditat o contingut de gas per garantir senyals acústics de reflexió suficients. A més, la velocitat del cabal s'ha de mantenir dins d'un rang determinat per evitar que la sedimentació de partícules afecti la precisió de la mesura.
- Caudalímetres ultrasònics de temps de tràngit: Calculen la velocitat del cabal mesurant la diferència de temps en la propagació de les ones ultrasòniques en les direccions aigües avall i aigües amunt. Com que el cabal del fluid afecta la velocitat de propagació de les ones sonores, el temps de propagació aigües avall és més curt, mentre que el temps de propagació aigües amunt és més llarg. Detectant amb precisió aquesta diferència de temps, es pot determinar la velocitat mitjana del cabal del fluid. Aquest mètode és adequat per a líquids relativament nets, com ara solvents químics o aigua amb baixa turbiditat, però requereix una alta puresa del medi. La presència excessiva d'impureses o bombolles al fluid pot interferir en els resultats de la mesura.
En comparació amb els comptadors de cabal mecànics tradicionals, els comptadors de cabal ultrasònics ofereixen avantatges com ara l'absència de pèrdua de pressió, l'absència de desgast i una forta adaptabilitat, fet que els fa especialment adequats per a indústries com ara el tractament d'aigües residuals, la química i l'energia. No obstant això, la seva precisió de mesura es veu molt afectada per les característiques del medi, per tant, s'han de considerar de manera integral factors com ara les propietats del fluid, les condicions de la canonada i els requisits d'aplicació reals durant la selecció per garantir un rendiment òptim de mesura.
Selecció del comptador de cabal ultrasònic adequat
Els comptadors de cabal ultrasònics també són molt adequats per a aplicacions que requereixen una baixa caiguda de pressió i un baix manteniment. Els comptadors de cabal ultrasònics Doppler són comptadors de cabal volumètrics ideals per a líquids airejats, com ara aigües residuals o fangs. Els comptadors de cabal ultrasònics de temps de trànsit, per altra banda, són perfectes per a líquids nets com ara l'aigua o l'oli.
Hi ha tres tipus principals de mesuradors de cabal ultrasònics. Factors com el tipus de sortida (analògica o digital), la mida de la canonada, la temperatura mínima i màxima del procés, la pressió i el cabal influiran en el tipus de mesurador ultrasònic més adequat per a la vostra aplicació.
Variacions de Disseny Ultrasònic
Els comptadors d'ultrasons portables es presenten en versions d'un sol sensor i de dos sensors. A la versió d'un sol sensor, els cristalls d'emissió i recepció estan inclosos en el mateix cos del sensor, que es subjecta a un sol punt de la superfície del tub. Es fa servir un compost de couplant per connectar acústicament el sensor amb el tub. A la versió de dos sensors, el cristall d'emissió es troba en un cos de sensor, mentre que el cristall receptor es troba en un altre. Els comptadors de cabal Doppler portables són susceptibles d'interferències procedents de la pròpia paret del tub i de qualsevol espai buit entre el sensor i la paret del tub. Si la paret del tub és d'acer inoxidable, pot conduir la senyal transmesa prou per provocar un desplaçament a l'eco retornat, interferint amb la mesura. També existeixen discontinuïtats acústiques integrades en els tubs de coure, de formigó revestit, de plàstic revestit i de fibra de vidre reforçada. Aquestes discontinuïtats poden dispersar la senyal transmesa o atenuar la senyal retornada, reduint significativament la precisió del comptador de cabal (sovint dins ±20%). En la majoria dels casos, si el tub està revestit, els comptadors de cabal portables poden no funcionar gens.
Especificacions Tècniques d'Instal·lació del Comptador d'Ultrasons
1. Preparacions Abans de la Instal·lació
1.1 Avaluació i Confirmació del Sistema de Tuberies
Abans de la instal·lació, s'ha de dur a terme una avaluació completa del sistema de tubs destinatari, centrant-se en si el material de la tuberia compleix els requisits bàsics per a la transmissió acústica. Les tuberies metàl·liques, com ara l'acer al carboni o l'acer inoxidable, solen tenir bones propietats de transmissió acústica, mentre que les tuberies no metàl·liques o les recobertes amb materials especials requereixen verificacions addicionals. També s'ha d'inspeccionar detingudament l'estat del recobriment interior de la tuberia, ja que certs materials de recobriment (per exemple, goma o poliuretà) poden afectar significativament l'eficiència de transmissió del senyal ultrasònic. A més, el diàmetre interior de la tuberia ha de coincidir exactament amb les especificacions del comptador de cabal, ja que qualsevol desviació pot provocar errors de mesura.
1.2 Criteris per a la Selecció del Lloc d'Instal·lació
La tria d'una ubicació ideal d'instal·lació és crítica per garantir la precisió de les mesures. S'ha de donar prioritat a seccions de canonades horitzontals o a seccions verticals amb flux ascendent, evitant les seccions verticals amb flux descendent. S'ha d'assegurar una longitud suficient de canonada recta, normalment requerint almenys 10 diàmetres de canonada aigües amunt i 5 diàmetres de canonada aigües avall. S'ha d'evitar la instal·lació prop de colzes, vàlvules, bombes o altres accessoris que puguin causar pertorbacions del flux. L'emplaçament d'instal·lació també s'ha d'allunyar de fonts intenses de vibració i interferències electromagnètiques, i s'ha de considerar la variació de la temperatura ambient per garantir l'estabilitat de les mesures.
2. Punts Tècnics Clau per a la Instal·lació
2.1 Procés de Tractament de la Superfície de la Canonada
La qualitat del tractament de la superfície exterior del tub afecta directament l'eficiència de transmissió del senyal ultrasònic. Abans de la instal·lació, cal netejar a consciència la superfície del tub per eliminar la ròs, les capes d'òxid i les pintures antigues. Per a superfícies rugoses, es recomana utilitzar paper de vidre fi per polir fins aconseguir una superfície plana i llisa per al contacte. La superfície tractada ha d'estar lliure de greix, pols o altres contaminants, i es poden utilitzar agents de neteja especialitzats si és necessari. L'àrea tractada hauria de ser 2-3 vegades més gran que l'àrea de contacte del transductor per garantir un marge d'instal·lació suficient.
2.2 Tecnologia de posicionament precís del transductor
La precisió en la posició del transductor és decisiva per als resultats de mesura. L'espaiat entre transductors s'ha d'establir estrictament segons el manual del fabricant, utilitzant fixadors professionals de posicionament per garantir la precisió. S'ha de prestar especial atenció a l'alineació axial dels dos transductors, ja que fins i tot desviacions angulars mínimes poden provocar atenuació del senyal. Es recomana l'ús d'eines làser d'alineació per assegurar un posicionament relatiu perfecte. En el cas de canonades de gran diàmetre, també s'ha de considerar l'ovalitat de la canonada per garantir la precisió de la instal·lació.
3. Verificació i posa a punt després de la instal·lació
3.1 Procés de proves del rendiment del sistema
Després de la instal·lació, és obligatori realitzar una prova completa del sistema. Primer, feu una prova de potència del senyal per assegurar-vos que el senyal rebut compleix el valor recomanat pel fabricant. A continuació, reviseu la relació senyal-ratllat per eliminar possibles interferències ambientals. Verifiqueu l'estabilitat de les mesures en diferents condicions de flux, observant si la forma d'ona del senyal és clara i estable. Pagueu especial atenció a les característiques de resposta del sistema durant els canvis de flux per garantir que el rendiment de mesura dinàmic compleixi els requisits. Finalment, realitzeu proves d'estabilitat a llarg termini, vigilant contínuament les dades de mesura durant més de 24 hores.
3.2 Estàndards de confirmació de l'estat operatiu
Es requereixen múltiples comprovacions operatives abans de posar el sistema en funcionament. Primer, verifiqueu que la funció de detecció de tub complet funciona correctament, ja que aquesta és fonamental per a la precisió de les mesures. A continuació, proveu la funció de compensació de temperatura per observar l'estabilitat de les mesures en condicions de temperatura variables. Verifiqueu la funció d'autodiagnòstic del sistema per assegurar una detecció i alerta oportunes d'anomalies. Finalment, establiu uns valors de mesura de referència per a manteniments i calibracions futurs.
4. Solucions per a condicions especials
4.1 Especificacions d'instal·lació per a canonades d'alta temperatura
Per a les canonades amb medi a alta temperatura, s'han de prendre mesures d'isolament especials. Es recomanen agents de couplant a alta temperatura i cobertes de protecció tèrmica. S'ha d'instal·lar una capa efectiva d'aïllament tèrmic entre els transductors i les canonades a alta temperatura per evitar que la conducció de calor danyi els components electrònics. També s'ha de considerar l'efecte del gradient de temperatura sobre la precisió de les mesures, afegint sensors de compensació tèrmica si és necessari.
4.2 Solucions per a l'entorn amb vibracions
En entorns amb vibracions intenses, s'han d'adoptar mesures efectives de reducció de vibracions. Es poden utilitzar suports especials antivibració per fixar els transductors o bé instal·lar amortidors de vibracions a la canonada. S'han de seleccionar transductors amb millor resistència a les vibracions i ajustar els paràmetres de filtratge del senyal en conseqüència. Augmentar la freqüència de mostreig de mesures i promitjar les dades pot millorar l'estabilitat en aquests entorns.
5. Requisits tècnics de manteniment
5.1 Elements de manteniment rutinari
Establir un sistema d'inspecció regular, centrant-se en l'estat del agent de couplant i l'estabilitat de la senyal. Realitzar una revisió completa del sistema com a mínim mensualment, incloent-hi la fixació mecànica, les connexions elèctriques i l'avaluació de la qualitat de la senyal. Mantenir les superfícies del transductor netes i substituir periòdicament els agents de couplant envejats. Conservar registres de manteniment complets per seguir les tendències del rendiment del sistema.
5.2 Estàndards de calibració periòdica
Desenvolupar un cicle de calibració raonable segons l'entorn d'operació, recomanant típicament una calibració in situ cada 12 mesos. Utilitzar dispositius estàndard certificats i seguir els procediments operatius estàndard durant la calibració. Registrar i analitzar detalladament les dades de calibració, investigant immediatament qualsevol anomalia. Per a punts de mesura crítics, reduir el cicle de calibració o implementar la calibració en línia.
Aplicacions industrials dels comptadors de cabal ultrasònics
Els comptadors d'ultrasons s'utilitzen àmpliament en diverses aplicacions industrials. Com que mesuren el cabal mitjançant ones sonores i són no invasius, són ideals per a molts escenaris. Els comptadors d'ultrasons s'utilitzen principalment en la indústria del petroli i el gas. A més, s'empren en les indústries química, farmacèutica, d'aliments i begudes, metal·lúrgica, minera, de pasta de paper i paperera, i en el tractament d'aigües residuals.
Els comptadors de cabal ultrasònics, com una tecnologia important en la mesura moderna del cabal industrial, mostren avantatges significatius en diversos camps a causa dels seus principis de funcionament únics i les seves excel·lents característiques de rendiment. Aquesta tecnologia es divideix principalment en dos tipus: Doppler i temps de trànsit, cadascun basat en diferents principis físics per a la detecció del cabal.
Els cabalers de Doppler utilitzen l'efecte Doppler acústic, mesurant el cabal detectant els canvis de freqüència en les ones ultrasòniques reflectides per partícules suspeses o bombolles en el fluid. Aquesta tecnologia és especialment adequada per a medis que contenen una certa quantitat de sòlids suspesos o bombolles, fet que la fa especialment efectiva en aplicacions industrials com el tractament d'aigües residuals. Per altra banda, els cabalers de temps de trànsit utilitzen la diferència de temps en la propagació de les ones ultrasòniques, oferint una major precisió en les mesures i s'utilitzen principalment en medis líquids relativament nets.
En el camp de l'automatització del tractament d'aigües residuals, els comptadors d'ultrasons presenten múltiples avantatges tècnics. El seu mètode de mesura no invasiu evita completament la pèrdua de pressió a les canonades i elimina els problemes de desgast associats als comptadors mecànics tradicionals. La naturalesa no contacte dels sensors assegura la compatibilitat química, al mateix temps que redueix significativament les necessitats de manteniment. A més a més, aquesta tecnologia és especialment adequada per a líquids conductors i diverses solucions aquoses.
Cal tenir en compte que els cabdals ultrasònics també tenen limitacions concretes. En el cas de medis ultra purs com l'aigua destil·lada, la manca d'interfícies acústiques suficients pot afectar significativament el rendiment de la mesura. De la mateixa manera, en aplicacions amb requisits higiènics extremadament alts, com l'aigua potable, cal una avaluació detinguda de la seva idoneïtat. Aquestes característiques fan que aquesta tecnologia sigui més adequada per mesurar líquids contaminants en processos industrials que no pas medis d'alta puresa.
Des d'una perspectiva històrica, les bases tecnològiques dels cabdals ultrasònics es remunten a la recerca acústica de mitjan segle XIX. El descobriment científic de l'efecte Doppler va establir una base teòrica important per a les aplicacions d'enginyeria posteriors. Aquest fenomen físic no només explica la naturalesa dels desplaçaments de freqüència acústica, sinó que també proporciona solucions innovadores per a les tecnologies modernes de mesura de cabdal.
Explicació detallada del principi de funcionament del mesurador ultrasònic de cabal
Els mesuradors ultrasònics de cabal, com a tecnologia avançada de mesura de cabal, funcionen basant-se en els canvis en les característiques de propagació de les ones sonores en medis en moviment. Segons el principi de mesura, es divideixen principalment en dos tipus: Doppler i temps de trànsit.
Principi de funcionament dels mesuradors ultrasònics de cabal tipo Doppler:
Aquest tipus de mesurador utilitza l'efecte Doppler per mesurar el cabal. Quan un senyal ultrasònic troba partícules suspeses o bombolles en el medi en moviment, es generen ones reflectides. Com que els reflectors es desplacen amb el fluid, la freqüència de les ones reflectides experimenta una variació, un fenomen conegut com a desplaçament Doppler. L'ample d'aquest desplaçament està directament relacionat amb la velocitat del fluid, permetent calcular la velocitat del cabal mitjançant la mesura precisa del desplaçament de freqüència. Per garantir una mesura efectiva, el medi ha de contenir una determinada concentració de partícules suspeses per actuar com a reflectors acústics.
Principi de funcionament dels comptadors d'ultrasons de temps de trànsit:
Els comptadors de temps de trànsit determinen la velocitat del cabal mesurant la diferència de temps en la propagació de les ones ultrasòniques en les direccions aguadavall i aigües amunt. En un fluid estacionari, els temps de propagació en ambdues direccions són iguals. Quan el fluid flueix, el temps de propagació aguadavall es redueix, mentre que el temps de propagació aigües amunt augmenta. Mitjançant la mesura precisa d'aquesta diferència de temps i combinant-la amb els paràmetres geomètrics de la canonada, es pot calcular amb exactitud la velocitat mitjana del cabal. Aquest mètode és especialment adequat per a medis líquids relativament nets.
Components i flux de treball del sistema:
Un sistema típic de comptador ultrasònic consta dels components principals següents:
- Unitat de processament de senyal: Inclou oscil·ladors d'alta freqüència i circuits de processament de senyal.
- Conjunt de transductors: Normalment dissenyat com a tipus de muntatge per clampatge.
- Unitat de càlcul i visualització: Utilitzada per al processament de dades i la visualització dels resultats.
El procés funciona així: L'unitat de processament de senyal genera un senyal elèctric d'alta freqüència per accionar el transductor, que converteix el senyal elèctric en una ona ultrasònica i la transmet al fluid. El transductor receptor converteix el senyal ultrasònic reflectit o transmès de nou en un senyal elèctric, que posteriorment es processa per calcular la velocitat del flux i el cabal.
Característiques i avantatges tècnics:
- Mesura no invasiva: No cal interrompre l'estructura del tub.
- Sense pèrdua de pressió: No afecta les condicions operatives del sistema.
- Ampla aplicabilitat: Pot mesurar diversos tipus de fluids.
- Fàcil manteniment: No té peces mòbils, garantint una elevada fiabilitat.
Consideracions d'aplicació:
En les aplicacions pràctiques s'haurien de considerar els factors següents:
- Característiques del medi: Incloent la turbiditat i la uniformitat.
- Condicions del tub: Material, mida i estat del recobriment.
- Requisits d'instal·lació: Assegureu un bon acoblament acústic.
- Interferències ambientals: Eviteu vibracions i interferències electromagnètiques.
Amb els avenços tecnològics, els moderns comptadors ultrasònics han desenvolupat modes de mesura més avançats, com ara la tecnologia de mesura híbrida adaptativa, que selecciona automàticament el mode de mesura òptim segons les característiques del medi, millorant encara més la precisió i la fiabilitat de la mesura.
Principi de funcionament dels comptadors ultrasònics
Els comptadors d'ultrasons són una tecnologia de mesura de cabal no invasiva basada en principis acústics, que determina la velocitat del cabal detectant canvis en les característiques de propagació de les ones ultrasòniques en fluids. L'equip disposa d'un disseny per a muntatge exterior que es pot instal·lar directament sobre la paret externa d'una canonada sense alterar l'estructura de la mateixa ni tenir contacte amb el medi, fet que el fa especialment adequat per a líquids corrosius o condicions adverses com alta pressió i alta temperatura. A més, el seu disseny portàtil ofereix una gran flexibilitat per a inspeccions industrials i mesures temporals.
Els comptadors d'ultrasons es divideixen principalment en dos tipus, Doppler i temps de trànsit, cadascun basat en diferents mecanismes físics per a la mesura del cabal:
- Comptadors d'ultrasons Doppler: Es basen en la reflexió d'ones ultrasòniques per partícules suspeses o bombolles en el fluid. Quan es transmet un senyal ultrasònic dins la canonada, les discontinuïtats en el medi en moviment (com ara partícules sòlides o bombolles) dispersen les ones sonores, provocant un desplaçament de freqüència (efecte Doppler). Aquest desplaçament és proporcional a la velocitat del fluid, permetent calcular la velocitat del cabal analitzant el canvi de freqüència del senyal reflectit. És important destacar que aquest tipus de comptador requereix que el medi tingui un determinat nivell de turbiditat o contingut de gas per garantir senyals acústics de reflexió suficients. A més, la velocitat del cabal s'ha de mantenir dins d'un rang determinat per evitar que la sedimentació de partícules afecti la precisió de la mesura.
- Caudalímetres ultrasònics de temps de tràngit: Calculen la velocitat del cabal mesurant la diferència de temps en la propagació de les ones ultrasòniques en les direccions aigües avall i aigües amunt. Com que el cabal del fluid afecta la velocitat de propagació de les ones sonores, el temps de propagació aigües avall és més curt, mentre que el temps de propagació aigües amunt és més llarg. Detectant amb precisió aquesta diferència de temps, es pot determinar la velocitat mitjana del cabal del fluid. Aquest mètode és adequat per a líquids relativament nets, com ara solvents químics o aigua amb baixa turbiditat, però requereix una alta puresa del medi. La presència excessiva d'impureses o bombolles al fluid pot interferir en els resultats de la mesura.
En comparació amb els comptadors de cabal mecànics tradicionals, els comptadors de cabal ultrasònics ofereixen avantatges com ara l'absència de pèrdua de pressió, l'absència de desgast i una forta adaptabilitat, fet que els fa especialment adequats per a indústries com ara el tractament d'aigües residuals, la química i l'energia. No obstant això, la seva precisió de mesura es veu molt afectada per les característiques del medi, per tant, s'han de considerar de manera integral factors com ara les propietats del fluid, les condicions de la canonada i els requisits d'aplicació reals durant la selecció per garantir un rendiment òptim de mesura.
Selecció del comptador de cabal ultrasònic adequat
Els comptadors de cabal ultrasònics també són molt adequats per a aplicacions que requereixen una baixa caiguda de pressió i un baix manteniment. Els comptadors de cabal ultrasònics Doppler són comptadors de cabal volumètrics ideals per a líquids airejats, com ara aigües residuals o fangs. Els comptadors de cabal ultrasònics de temps de trànsit, per altra banda, són perfectes per a líquids nets com ara l'aigua o l'oli.
Hi ha tres tipus principals de mesuradors de cabal ultrasònics. Factors com el tipus de sortida (analògica o digital), la mida de la canonada, la temperatura mínima i màxima del procés, la pressió i el cabal influiran en el tipus de mesurador ultrasònic més adequat per a la vostra aplicació.
Variacions de Disseny Ultrasònic
Els comptadors d'ultrasons portables es presenten en versions d'un sol sensor i de dos sensors. A la versió d'un sol sensor, els cristalls d'emissió i recepció estan inclosos en el mateix cos del sensor, que es subjecta a un sol punt de la superfície del tub. Es fa servir un compost de couplant per connectar acústicament el sensor amb el tub. A la versió de dos sensors, el cristall d'emissió es troba en un cos de sensor, mentre que el cristall receptor es troba en un altre. Els comptadors de cabal Doppler portables són susceptibles d'interferències procedents de la pròpia paret del tub i de qualsevol espai buit entre el sensor i la paret del tub. Si la paret del tub és d'acer inoxidable, pot conduir la senyal transmesa prou per provocar un desplaçament a l'eco retornat, interferint amb la mesura. També existeixen discontinuïtats acústiques integrades en els tubs de coure, de formigó revestit, de plàstic revestit i de fibra de vidre reforçada. Aquestes discontinuïtats poden dispersar la senyal transmesa o atenuar la senyal retornada, reduint significativament la precisió del comptador de cabal (sovint dins ±20%). En la majoria dels casos, si el tub està revestit, els comptadors de cabal portables poden no funcionar gens.
Especificacions Tècniques d'Instal·lació del Comptador d'Ultrasons
- Preparacions prèvies a la instal·lació
1.1 Avaluació i Confirmació del Sistema de Tuberies
Abans de la instal·lació, s'ha de dur a terme una avaluació completa del sistema de tubs destinatari, centrant-se en si el material de la tuberia compleix els requisits bàsics per a la transmissió acústica. Les tuberies metàl·liques, com ara l'acer al carboni o l'acer inoxidable, solen tenir bones propietats de transmissió acústica, mentre que les tuberies no metàl·liques o les recobertes amb materials especials requereixen verificacions addicionals. També s'ha d'inspeccionar detingudament l'estat del recobriment interior de la tuberia, ja que certs materials de recobriment (per exemple, goma o poliuretà) poden afectar significativament l'eficiència de transmissió del senyal ultrasònic. A més, el diàmetre interior de la tuberia ha de coincidir exactament amb les especificacions del comptador de cabal, ja que qualsevol desviació pot provocar errors de mesura.
1.2 Criteris per a la Selecció del Lloc d'Instal·lació
La tria d'una ubicació ideal d'instal·lació és crítica per garantir la precisió de les mesures. S'ha de donar prioritat a seccions de canonades horitzontals o a seccions verticals amb flux ascendent, evitant les seccions verticals amb flux descendent. S'ha d'assegurar una longitud suficient de canonada recta, normalment requerint almenys 10 diàmetres de canonada aigües amunt i 5 diàmetres de canonada aigües avall. S'ha d'evitar la instal·lació prop de colzes, vàlvules, bombes o altres accessoris que puguin causar pertorbacions del flux. L'emplaçament d'instal·lació també s'ha d'allunyar de fonts intenses de vibració i interferències electromagnètiques, i s'ha de considerar la variació de la temperatura ambient per garantir l'estabilitat de les mesures.
- Punts tècnics clau per a la instal·lació
2.1 Procés de Tractament de la Superfície de la Canonada
La qualitat del tractament de la superfície exterior del tub afecta directament l'eficiència de transmissió del senyal ultrasònic. Abans de la instal·lació, cal netejar a consciència la superfície del tub per eliminar la ròs, les capes d'òxid i les pintures antigues. Per a superfícies rugoses, es recomana utilitzar paper de vidre fi per polir fins aconseguir una superfície plana i llisa per al contacte. La superfície tractada ha d'estar lliure de greix, pols o altres contaminants, i es poden utilitzar agents de neteja especialitzats si és necessari. L'àrea tractada hauria de ser 2-3 vegades més gran que l'àrea de contacte del transductor per garantir un marge d'instal·lació suficient.
2.2 Tecnologia de posicionament precís del transductor
La precisió en la posició del transductor és decisiva per als resultats de mesura. L'espaiat entre transductors s'ha d'establir estrictament segons el manual del fabricant, utilitzant fixadors professionals de posicionament per garantir la precisió. S'ha de prestar especial atenció a l'alineació axial dels dos transductors, ja que fins i tot desviacions angulars mínimes poden provocar atenuació del senyal. Es recomana l'ús d'eines làser d'alineació per assegurar un posicionament relatiu perfecte. En el cas de canonades de gran diàmetre, també s'ha de considerar l'ovalitat de la canonada per garantir la precisió de la instal·lació.
- Verificació i posada a punt després de la instal·lació
3.1 Procés de proves del rendiment del sistema
Després de la instal·lació, és obligatori realitzar una prova completa del sistema. Primer, feu una prova de potència del senyal per assegurar-vos que el senyal rebut compleix el valor recomanat pel fabricant. A continuació, reviseu la relació senyal-ratllat per eliminar possibles interferències ambientals. Verifiqueu l'estabilitat de les mesures en diferents condicions de flux, observant si la forma d'ona del senyal és clara i estable. Pagueu especial atenció a les característiques de resposta del sistema durant els canvis de flux per garantir que el rendiment de mesura dinàmic compleixi els requisits. Finalment, realitzeu proves d'estabilitat a llarg termini, vigilant contínuament les dades de mesura durant més de 24 hores.
3.2 Estàndards de confirmació de l'estat operatiu
Es requereixen múltiples comprovacions operatives abans de posar el sistema en funcionament. Primer, verifiqueu que la funció de detecció de tub complet funciona correctament, ja que aquesta és fonamental per a la precisió de les mesures. A continuació, proveu la funció de compensació de temperatura per observar l'estabilitat de les mesures en condicions de temperatura variables. Verifiqueu la funció d'autodiagnòstic del sistema per assegurar una detecció i alerta oportunes d'anomalies. Finalment, establiu uns valors de mesura de referència per a manteniments i calibracions futurs.
- Solucions per a condicions especials
4.1 Especificacions d'instal·lació per a canonades d'alta temperatura
Per a les canonades amb medi a alta temperatura, s'han de prendre mesures d'isolament especials. Es recomanen agents de couplant a alta temperatura i cobertes de protecció tèrmica. S'ha d'instal·lar una capa efectiva d'aïllament tèrmic entre els transductors i les canonades a alta temperatura per evitar que la conducció de calor danyi els components electrònics. També s'ha de considerar l'efecte del gradient de temperatura sobre la precisió de les mesures, afegint sensors de compensació tèrmica si és necessari.
4.2 Solucions per a l'entorn amb vibracions
En entorns amb vibracions intenses, s'han d'adoptar mesures efectives de reducció de vibracions. Es poden utilitzar suports especials antivibració per fixar els transductors o bé instal·lar amortidors de vibracions a la canonada. S'han de seleccionar transductors amb millor resistència a les vibracions i ajustar els paràmetres de filtratge del senyal en conseqüència. Augmentar la freqüència de mostreig de mesures i promitjar les dades pot millorar l'estabilitat en aquests entorns.
- Requeriments tècnics per al manteniment
5.1 Elements de manteniment rutinari
Establir un sistema d'inspecció regular, centrant-se en l'estat del agent de couplant i l'estabilitat de la senyal. Realitzar una revisió completa del sistema com a mínim mensualment, incloent-hi la fixació mecànica, les connexions elèctriques i l'avaluació de la qualitat de la senyal. Mantenir les superfícies del transductor netes i substituir periòdicament els agents de couplant envejats. Conservar registres de manteniment complets per seguir les tendències del rendiment del sistema.
5.2 Estàndards de calibració periòdica
Desenvolupar un cicle de calibració raonable segons l'entorn d'operació, recomanant típicament una calibració in situ cada 12 mesos. Utilitzar dispositius estàndard certificats i seguir els procediments operatius estàndard durant la calibració. Registrar i analitzar detalladament les dades de calibració, investigant immediatament qualsevol anomalia. Per a punts de mesura crítics, reduir el cicle de calibració o implementar la calibració en línia.
Aplicacions industrials dels comptadors de cabal ultrasònics
Els comptadors d'ultrasons s'utilitzen àmpliament en diverses aplicacions industrials. Com que mesuren el cabal mitjançant ones sonores i són no invasius, són ideals per a molts escenaris. Els comptadors d'ultrasons s'utilitzen principalment en la indústria del petroli i el gas. A més, s'empren en les indústries química, farmacèutica, d'aliments i begudes, metal·lúrgica, minera, de pasta de paper i paperera, i en el tractament d'aigües residuals.
