Наладка ультразвуковых расходомеров.

При подготовке к проведению измерений ультразвуковым расходомером необходимо помнить, что точность измерений и эффективность работы расходомера в значительной мере определяются качеством выполнения монтажных работ. При этом большую роль играет грамотный выбор места установки преобразователей электроакустических (ПЭА), т.к. свойства рабочей жидкости, режим ее течения и характеристики трубопровода в месте установки ПЭА достаточно сильно влияют на погрешность проводимых измерений.

Рассмотрим подробнее факторы, которые необходимо учитывать при определении места установки ПЭА.

 

3.8.1. Требования к свойствам рабочей жидкости

Одним из основных параметров, который используется при определении скорости потока и вычислении расхода рабочей жидкости, является скорость распространения ультразвуковых колебаний в измеряемой среде (скорость ультразвука), зависящая от химического состава жидкости, ее температуры и давления. Ультразвуковые колебания (ультразвук) сильно поглощаются при распространении в газовой среде, в связи с чем, рабочая жидкость должна удовлетворять следующим требованиям:

а) жидкость должна быть однородной и однофазной.

Твердые частицы и пузырьки газа поглощают и рассеивают ультразвук. Как показывает практика, это может сделать невозможным распространение ультразвука в жидкости или создать помеху для корректного измерения параметров потока.

б) отсутствие газовыделения в жидкости.

В ряде жидкостей (кислоты, щелочи) при понижении давления может происходить газовыделение, что затрудняет процесс измерения.

в) жидкость должна быть акустически прозрачной.

Некоторые жидкости, обладающие большой вязкостью, значительно поглощают энергию ультразвуковых колебаний. Как правило, с увеличением температуры поглощающие свойства вязких жидкостей уменьшаются, а при температурах более 80°С такие жидкости становятся прозрачными для ультразвуковых колебаний.

 

3.8.2. Требования к режиму течения жидкости.

Расходомеры работают с минимальной погрешностью на полностью заполненных трубопроводах при осесимметричном потоке. Наличие гидравлических сопротивлений (колена, тройники, запорная арматура и т.д.) приводит к искажению эпюры скоростей потока. Восстановление осесиммеричного характера потока происходит на определенном расстоянии от гидравлического сопротивления. Исходя из этого, режимы течения жидкости должны быть следующими:

а) жидкость должна полностью заполнять трубопровод.

Это требование выполняется в напорных трубопроводах. В противном случае сечение потока жидкости будет отличаться от сечения трубопровода, что приведет к искажению результатов измерения параметров потока, а при понижении уровня жидкости до места расположения хотя бы одного из ПЭА (преобразователь электроакустический), процесс измерения прекратится.

б) в месте установки ПЭА не должно быть газовой ловушки.

Любая жидкость, если не предприняты специальные действия, содержит растворенный в ней газ. В процессе течения жидкости этот газ может выделяться и скапливаться в верхней точке участка трубопровода. Образованная таким образом газовая ловушка будет либо препятствовать прохождению ультразвука, либо уменьшать сечение и искажать эпюру скоростей потока.

в) газ не должен попадать в трубопровод.

При закачке жидкости из открытого водоема (бассейна) при определенном соотношении уровня жидкости и скорости потока образуется воронка, через которую газ может засасываться в трубопровод. В процессе эксплуатации насосов возникновение в них конструктивных дефектов или нарушение режима их работы также может привести к подсасыванию воздуха из атмосферы в трубопровод или к кавитации на лопастях насоса. Проведение измерений в перечисленных случаях будет затруднено из-за поглощения ультразвукового сигнала пузырьками воздуха. Однако, по характеру изменения амплитуды и формы принимаемого сигнала можно оценивать условия эксплуатации насосов и предотвращать их поломку, т.к. длительная эксплуатация насоса в описанных выше режимах приведет к выходу его из строя. Существуют технологические процессы, которые предусматривают ввод газового реагента в поток жидкости. В этом случае место установки ПЭА должно располагаться выше по течению потока относительно места ввода реагента.

г) трубопровод должен иметь прямолинейные участки.

Для обеспечения осесимметричной эпюры скоростей в плоскости установки ПЭА, их размещение на трубопроводе должно быть выполнено таким образом, чтобы длина прямолинейных участков трубопровода до места измерения и после него соответствовала определенным значениям. На этих участках должны отсутствовать любые дополнительные гидравлические сопротивления, например, клапаны, задвижки (даже полностью открытые), конфузоры и диффузоры, гильзы для термометров и термодатчиков, отводы для манометров и др.

3.8.3. Требования к состоянию трубопровода.

а) внутренняя поверхность трубопровода должна быть относительно чистой.

Значительные наросты накипи и ржавчины приводят к рассеиванию и (или) поглощению ультразвукового сигнала. Тонкая пленка или твердый и плотный нарост на внутренней стенке трубопровода, как правило, не оказывают существенного влияния на работоспособность расходомера. Рыхлый нарост и толстая пленка из материала, который плохо проводит ультразвук (например, пленка из смолы, мазута или парафинов) могут привести к нестабильной работе расходомера из-за малой амплитуды принимаемого сигнала или к невозможности проведения измерений.

б) наружная поверхность трубопровода должна быть гладкой.

Накладные ПЭА должны находиться в плотном контакте со стенкой трубопровода равномерно по всей длине датчика. Стенка должна быть гладкой, очищенной от краски. Материал контактной смазки должен заполнять микрозазор между излучающей поверхностью ПЭА и стенкой трубопровода. При нанесении смазки соответствующие поверхности трубопровода и ПЭА обязательно должны быть сухими и чистыми.

в) материал трубопровода должен хорошо пропускать ультразвук.

Некоторые материалы, применяемые для изготовления труб или их внутреннего покрытия (например, тефлон, некоторые виды пластмасс, пористый чугун) поглощают ультразвук. При механической обработке по определенной технологии стальной трубы на ее внутренней поверхности может образоваться тонкая пленка (толщиной доли миллиметра), полностью поглощающая ультразвуковые колебания. На практике встречались случаи, когда в месте установки одного из ПЭА, стенка трубопровода содержала дефекты в виде микрополостей, что приводило к рассеиванию ультразвукового сигнала. Выявить подобные дефекты, как правило, можно лишь экспериментальным путем, устанавливая датчики в разных местах трубопровода и контролируя амплитуду принимаемого сигнала. В общем случае, величина толщины стенки трубопровода (если она измерена с необходимой точностью) не сказывается на работоспособности прибора и результатах измерений.

Суммируя все вышесказанное, перечислим требования и рекомендации, которые необходимо учитывать при выборе места установки ПЭА:

* на участке трубопровода в месте установки ПЭА и на прямолинейных участках (длина которых устанавливается по таблицам приложений к конкретному типу УРСВ в зависимости от типа местного сопротивления и диаметра трубопровода) до и после ПЭА не должен скапливаться воздух;

* режимы эксплуатации трубопровода должны исключать интенсивное газообразование;

* трубопровод должен быть полностью заполнен жидкостью;

* не рекомендуется устанавливать ПЭА на верхнем и ниспадающем участке трубопровода;

* наиболее подходящие места для установки ПЭА — нижний или восходящий участки трубопровода;

* запрещается устанавливать ПЭА в вертикальной плоскости (для горизонтальных трубопроводов);

* рекомендуется устанавливать ПЭА под углом 45 градусов к вертикали;

* не рекомендуется устанавливать ПЭА на участках трубопровода, имеющих большие отложения на внутренних стенках (старые трубы);

* диаметр трубопровода в плоскости установки ПЭА не должен отличаться от среднего диаметра более чем на 1, 5 %;

* для трубопроводов с внутренним диаметром Ду менее 300 мм ПЭА рекомендуется устанавливать по V - схеме (ПЭА располагаются на одной стороне трубопровода относительно его оси), а с Ду более 300 мм – по Z - схеме (ПЭА располагаются с противоположных сторон трубопровода относительно его оси);

* длины прямолинейных участков перед первым по потоку и после второго ПЭА должны обеспечивать заданную точность измерений.

3.8.4. Измерение параметров трубопровода.

Точность измерений параметров потока не может быть выше, чем точность программируемых параметров, поэтому метрологические характеристики средств измерений, которые используются при измерении параметров трубопровода должны быть согласованы с требуемой точностью измерения параметров потока.

Перед проведением измерений необходимо очистить участок трубопровода от теплоизоляции, наростов из ржавчины, цемента, грязи и т.п. Длина очищенного участка – приблизительно 1 Ду, при установке ПЭА по Z-схеме, и приблизительно 1, 5 Ду, при установке ПЭА по V-схеме.

3.8.4.1.Измерение длины окружности трубопровода.

Измерение длины окружности трубопровода выполняется рулеткой с ценой деления 1мм в двух сечениях, отстоящих друг от друга на расстоянии 0, 5 Ду при установке ПЭА по Z-схеме, и 1 Ду, при установке ПЭА по V-схеме, по три раза в каждом сечении.

 

3.8.4.2. Измерение наружного диаметра трубопровода.

Выполняется измерительной скобой (или кронциркулем и рулеткой, или штангенциркулем) в четырех плоскостях каждого выбранного сечения, по три раза в каждой плоскости.

 

3.8.4.3. Определение наружного диаметра трубопровода в плоскости установки ПЭА.

Измерения выполняются измерительной скобой (или кронциркулем и рулеткой, или штангенциркулем) в местах предполагаемой установки ПЭА, по три раза в каждом. Рассчитывается среднее значение наружного диаметра трубопровода в плоскости установки ПЭА.

При отсутствии перечисленных выше измерительных инструментов допускается использование в качестве значения наружного диаметра трубопровода в плоскости установки ПЭА, среднего значения наружного диаметра трубопровода.

 

3.8.4.4. Измерение толщины стенки трубопровода.

Выполняются ультразвуковым толщиномером с основной погрешностью не более 0, 1 мм в четырех точках, равномерно расположенных по длине окружности в плоскости установки каждого ПЭА по три раза в каждой точке. Рассчитывается среднее значение толщины стенки трубопровода.

 

2.8.5.Разметка трубопровода.

На горизонтальных трубах ПЭА рекомендуется устанавливать таким образом, чтобы плоскость, проходящая через ПЭА и ось трубопровода, находилась под углом 45^о к вертикали. Запрещается на горизонтальном трубопроводе устанавливать ПЭА в вертикальной плоскости, т.е. когда один ПЭА находится на верхней части трубопровода, а другой – на нижней. Это связано с тем, что в верхней части трубопровода может скапливаться газ, а в нижней – отложения. Это, в свою очередь может вызвать ослабление или полное поглощение ультразвукового сигнала. Для вертикальных труб таких ограничений нет. Исключение составляют участки трубопровода с ниспадающим потоком, которые могут оказываться незаполненными жидкостью в процессе эксплуатации.

В данном случае при установке ПЭА по V-схеме разметка трубопровода производится следующим образом. На одном из сечений, где проводились измерения параметров трубопровода, отметить точку, соответствующую центру одного из ПЭА. Из этой точки провести в сторону второго ПЭА линию, параллельную оси трубопровода, длиной, равной Ду. Отметить точку, соответствующую центру второго ПЭА.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: