С каждым днем в газовую промышленность все сильнее внедряются ресурсосберегающие технологии, что вынуждает применять жесткие требования к системам учета газа. Это автоматически вызывает ужесточение требований и к способам измерения расхода. Качественные расходомеры должны соответствовать ряду требований – надежность и точность измерений, доступная цена, высокие метрологические характеристики.
Преимущества и недостатки ультразвукового измерения
Ультразвуковые датчики расхода газа получили широкое распространение как в нашей стране, так и за ее пределами. Основными преимуществами ультразвукового способа измерения расхода специалисты считают:
- Максимально высокую точность измерений.
- Расширенный динамический диапазон измерений.
- Возможность работы без создания перепада давлений.
Чаще всего расходомеры ультразвукового типа используются на средних и больших трубопроводах. Устройства практически безупречны, а конкуренцию им может составить только технология переменного перепада давлений на сужающем устройстве. Этот метод несовершенен по ряду причин:
- Недостаточно широкий динамический диапазон.
- Существенное сопротивление потоку рабочей среды.
- Длительный и трудоемкий демонтаж приборов для проведения регулярной поверки, что вынуждает останавливать технологический процесс.
Особенности ультразвукового измерения
Принцип работы основан на том, что импульс ультразвука при направлении вдоль потока газа распространяется гораздо быстрее, чем аналогичный импульс в обратном направлении. Разница между временем прохождения импульса находится в прямой зависимости от средней скорости газовой среды на протяжении акустического пути.
Среднюю скорость потока, а соответственно, и расход газовой среды измеряют путем определения времени прохождения импульса в обоих направлениях. Если необходимо определить скорость с максимальной точностью, можно воспользоваться сразу несколькими акустическими каналами, с двумя преобразователями для каждого.
Несмотря на внешнюю простоту и эффективность ультразвуковая технология измерений не лишена недостатков. Основной – неудобное расположение датчиков, которые нужно устанавливать под определенным углом к трубопроводу. В результате этого приходится предусматривать карманы для установки преобразователей. Это вызывает попадание на чувствительную область прибора загрязняющих частиц, что не только снижает точность измерений, но и со временем приводит к поломке устройства.
Инновационные методики при проектировании ультразвуковых расходомеров
Как утверждают специалисты компании «Измеркон», оказавшие консультацию при подготовке данного материала, некоторые производители усовершенствовали ультразвуковую методику измерения расхода газа, что позволяет снивелировать недостатки существующих ранее технологий. Вот несколько значимых отличий нового метода:
- Ультразвуковые датчики теперь размещаются не под углом, а перпендикулярно поверхности трубопровода, что позволяет отказаться от обустройства карманом под преобразователи.
- Внешняя излучающая поверхность удачно совмещается с внутренней поверхностью измерительного участка.
- При работе двух преобразователей можно обрабатывать сразу несколько каналов измерений.
- Система детектирования импульса способна обеспечить максимально точное определение времени прохождения сигнала в прямом и обратном направлении.
Новая методика основана на импульсном методе определения расхода газа. За возбуждение и прием импульсов отвечают пьезоэлектрические датчики, которые устанавливаются перпендикулярно поверхности измеряемого трубопровода. При движении газа по трубе сдвигается ультразвуковая волна, что влияет на время распространения сигнала между датчиками.
