초음파 유량계와 전자기 유량계

대부분의 엔지니어가 첫날부터 실수하는 이유

본론에 앞서 고객 사례를 공유하겠습니다. 화학 공장의 구매 관리자가 새로 설치한 제품 때문에 우리에게 연락했습니다.전자기 유량계계속 "여기저기 뛰어다녔어요." 우리가 현장에 갔을 때-탈이온수를 측정하려고 하는 것을 발견했습니다. 전도성이 충분하지 않았습니다.-전자기 유량계단순히 작동하지 못했습니다. 이 실수로 인해 $80,000의 손실이 발생했고 이틀 간의 가동 중지 시간이 발생했습니다.

많은 구매자가 여전히 불완전한 정보를 바탕으로 유량계를 선택하고 있으며 이는 결국 최종 결과에 도달합니다.초음파 유량계그리고전자기 유량계둘 다 "흐름을 측정"하는 것처럼 보이지만 완전히 다른 원칙에 따라 작동하며 매우 다른 시나리오에 적합합니다. 문제는 어느 것이 더 나은가가 아니라, 어느 것이 실제로 프로세스 조건과 일치하는지입니다.

이러한 기술은 실제로 어떻게 작동합니까?

전자기 유량계패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 작동합니다. 전도성 액체가 자기장을 통해 흐를 때 유속에 비례하는 전압이 생성됩니다. 계기 본체에 장착된 전극은 이 전압 신호를 포착하여 유량을 계산합니다.

엄격한 요구 사항은 다음과 같습니다. 액체 전도성은 센티미터당 5마이크로시멘스를 초과해야 합니다. 순수한 물, 탄화수소, 알코올, 모든 가스-이들 중 어느 것도 작동하지 않습니다.

초음파 유량계두 가지 유형으로 나옵니다.대중교통-시간 측정기파이프를 가로질러 대각선으로 음파를 보냅니다.-상류 및 하류 이동 시간이 다르며 시간 차이로 속도가 계산됩니다. 도플러 미터는 유체의 입자나 기포에서 소리를 반사시켜 주파수 변화를 측정하여 속도를 결정합니다.

두 가지 초음파 기술 모두 비전도성 유체를 측정할 수 있습니다.-전자기 유량계처리할 수 없습니다. 하지만 설치 조건이 까다롭습니다.

직선 파이프 요구 사항 비교

(D= 파이프 직경)

초음파의 클램프-에는 전자기학의 두 배의 직선 작동이 필요하다는 것을 알 수 있습니다. 이는 제조업체가 어려운 일이 아닙니다.-흐름 방해로 인해 음향 신호를 신뢰할 수 없게 됩니다. 고객이 밸브 하류에 직경 3개에 초음파 측정기를 설치한 경우 판독 오류가 15%에 달하는 것을 본 적이 있습니다.

유체 특성이 결정적인 요소입니다

전도도가 첫 번째 관문입니다. 5 µS/cm 미만,전자기 유량계물에 빠져 죽었어요. 5-20 µS/cm 사이에서는 거의 작동하지 않습니다. 신호가 약하고 간섭을 받기 쉽습니다. 20 µS/cm 이상에서는 편안한 상태입니다.전자기 유량계.

Solids 콘텐츠는 스크립트를 뒤집습니다. 폐수 처리장 유입수에는 8%의 부유 물질이 포함될 수 있습니다.-전자기 유량계상관없습니다. 부피 기준으로 최대 15%의 고형물을 처리합니다. 전송 시간 초음파는 1% 이상의 입자에서 어려움을 겪기 시작합니다. 음파가 산란되고 흡수되어 신호 강도가 급격히 떨어지기 때문입니다.

도플러 초음파는 실제로 음파를 반사하기 위해 입자-부유 물질 최소 25ppm이 필요합니다. 이 기술은 때때로 슬러리 운송에 작동하지만 정확도는 일치하지 않습니다.전자기 유량계.

온도 및 압력 범위

전자기 유량계:

표준 180도(356도 F) 이하

고온-온도 200도(390도 F) 이하

압력 10.2MPa(1,480psi) 이하

초음파 유량계:

클램프-켜기 200도 이하(파이프 외벽 온도)

인라인150도 이하(변환기 제한)

압력 16MPa(2,320psi) 이하

(Endress+Hauser, Krohne, Emerson 제품 사양에서 수집한 데이터)

온도 제한은 비슷해 보이지만 전자기의 180도는 공정 온도를 나타내고 초음파의 200도는 파이프 외부 표면을 나타냅니다. 180도 온수를 측정하는 경우 초음파 변환기의 클램프-가 견디지 못할 수 있습니다.-파이프 외벽 온도가 허용 오차를 초과할 수 있습니다.

점도는 거의 영향을 미치지 않습니다.전자기 유량계. 10,000센티푸아즈 원유는 물만큼 정확하게 측정됩니다. 초음파는 최대 2,000센티푸아즈까지 성능이 뛰어나지만 그 이상에서는 음파가 심하게 감쇠되고 빔 경로가 구부러집니다.

설치 중에 실제로 일어나는 일

전자기 유량계파이프 절단 및 용접이 필요합니다. 정지, 절단, 플랜지 용접, 압력 테스트, 시동을 포함하여 4-인치 미터 설치-에는 최소 6~8시간이 소요됩니다. 정유소나 화학 공장에서는 1시간의 가동 중단으로 인해 $50,000의 비용이 발생할 수 있습니다.

때로는 올바른 선택이 막대한 손실을 피할 수도 있습니다. 제약 공장을 개조할 때 유량계가 필요한 정수 라인이 있었지만 생산을 중단할 수 없었습니다. 우리는 클램프-초음파-2시간 설치를 진행했습니다. 파이프 외부를 청소하고, 커플런트를 적용하고, 변환기를 고정하고, 배선하고, 구성합니다. 배관을 건드리지 않고 생산에 영향을 주지 않습니다.

지속적인 압력 강하 비용

전자기 유량계일반적으로 압력 강하가 0.5~1.5psi(0.03~0.1bar)인 전체 내경 설계를 사용합니다. 최소한으로 들리지만 1psi 강하와 300GPM(68m³/h)의 4인치 라인에 대한 수치를 실행해 보겠습니다.

펌프 전력 손실 ≒ 0.4kW

$0.10/kWh, 연간 8,000시간

연간 에너지 비용=$320

10년이 지나면 3,200달러가 됩니다. 정확히 주머니 변화는 아닙니다.

초음파를 고정하면-압력 강하가 전혀 발생하지 않습니다.인라인 초음파 유량계약간의 방해물이 있습니다. 약 0.1-0.5psi-에너지 비용은 1/3~1/5 정도입니다.전자기 유량계.

두 기술을 모두 살펴보면 초음파 유지 관리가 훨씬 간단하며 총 유지 관리 비용이 전자기보다 40% 저렴하다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 슬러리 및 폐수 시나리오에서는전자기 유량계초음파 신호 품질이 너무 빨리 저하되어 빈번한 유지 관리 또는 교체가 필요하기 때문에 실제로 비용이 25% 저렴합니다.

각 기술이 지배하는 곳

전자기 유량계지역

폐수 처리장 유입 고형물은 0.1%에서 8% 사이에서 변동합니다.-전자기 유량계깜박이지 마세요. 중간 규모의-폐수 시설은 일반적으로 40~60전자기 유량계15년 동안 아무 문제 없이. 초음파는 2% 이상의 고형물이 있으면 신호를 잃기 시작합니다.

광산 슬러리-철광석, 구리, 금-의 고형분 함량은 부피 기준으로 30%에 달합니다. 폴리우레탄-안감전자기 유량계처리해라; 세라믹-안감 버전은 50%의 고체를 사용할 수 있습니다. 이러한 조건에서는 초음파가 완전히 비실용적입니다.

식음료 운영의 가치 위생 디자인. 3A-인증전자기 유량계150-그릿 전해연마 스테인리스 라이너를 사용하여 CIP 회로에 직접 통합됩니다. 우유, 주스, 맥주, 와인을 측정하면 적절한 정확도로 FDA 요구 사항을 충족합니다.

초음파 유량계지역

천연가스 상거래는 다중-경로를 사용합니다.가스용 초음파 유량계-4~8개의 음향 경로가 교차하여-±0.15% 정확도를 달성하기 위해 측정합니다. 연간 가스 가치로 수천만 또는 수억 달러를 이동하는 파이프라인은 이러한 투자를 가치 있게 만듭니다. 게다가 압력 강하도 없고 누출 지점도 없습니다. OIML 및 AGA-9 인증 계기는 이를 위해 특별히 제작되었습니다.

대형 냉각탑 시스템에는 수십 개의 측정 지점이 필요합니다. 30개 설치전자기 유량계조달 비용만 수십만 달러에 더해 대규모 배관 개조도 필요합니다. 초음파 클램프로 전환하면-비용이 1/3로-줄어듭니다. 운영 중인 발전소나 화학 시설에는 가동 중단이 필요하지 않으며{4}} 가동 중단 기간도 존재하지 않습니다.

부식성 매체 또는 초{0}}순수 액체에는 Hastelloy, 백금 또는 티타늄 전극이 필요합니다.전자기 유량계-4인치 미터의 가격은 $8,000-15,000입니다.초음파 유량계PTFE 또는 PFA로 된 습식 부품의 경우 동일한 정확도로 비용이 40-60% 저렴합니다.

제어 시스템과의 통합

둘 다유량계유형은 대부분의 PLC 및 DCS 시스템과 호환되는 HART 프로토콜을 사용하여 4{3}}20mA 출력을 제공합니다. 합산이 필요합니까? 펄스 출력을 사용합니다. Modbus RTU 및 Profibus는 이제 표준이 아닌 통합 장벽입니다.

응답속도가 다릅니다.전자기 유량계초당 10-50번 업데이트합니다. 초음파는 1-5개의 업데이트를 관리합니다. 빠른 응답이 필요한 폐쇄 루프 제어를 위해 유량계를 사용하는 경우 전자기학이 더 적합합니다. 상거래 가치 안정성 - 느린 초음파 업데이트는 실제로 변동을 줄여 도움이 됩니다.

전자기 유량계전극 임피던스를 모니터링하고 빈 파이프 상태에 대한 경보를 제공하며 일부 모델은 라이너 성능 저하를 추적합니다. 초음파는 음파 강도와 이득 값을 표시합니다.-갑자기 이득이 증가하면 변환기를 청소할 시간이 되었음을 의미합니다. 음속 판독값은 유체 유형을 다시 계산하여-측정하려고 생각하는 것을 실제로 측정하고 있는지 확인할 수 있습니다.

유량계 선택: 실용적인 접근 방식

전도성으로 시작하십시오. 5 µS/cm 미만에서는 잊어버리세요전자기 유량계. 5{2}}20 사이에서는 전자기학이 작동하지만 초음파로는 안정적이지 않습니다. 20 µS/cm 이상,전자기 유량계가셔도 좋습니다.

고형물 함량은 게이트 2입니다. 부유 물질이 1%를 넘으면 전자기가 승리합니다. 0.1% 미만이면 둘 중 하나가 작동합니다. 이 숫자 사이에서 차량 배치를 시작하기 전에 실제 유체에서 두 기술을 모두 테스트하십시오. 그리고 선택 시 가동 중단 비용을 고려하세요.

배관 개조 비용이 저렴한 신축 공사? 순전히 기술적 요구 사항에 따라 선택하십시오. 폐쇄되는 운영 시설은 시간당 $10,000+ 입니까? 꼭 필요한 경우가 아니면 파이프를 절단하지 마십시오.

마지막으로 총 소유 비용을 계산합니다. 실제 인건비, 에너지 비용, 예상 서비스 수명을 활용하세요. 귀하의 애플리케이션과 일치하는 사례 연구를 찾아보세요.{2}}5년-년 이상의 실제 운영 데이터가 포함되어 있습니다.

전자기 유량계까다로운 유체에서 전체 내경 측정, 낮은 압력 강하 및 뛰어난 성능을 제공합니다.{0}} 초음파는 파이프 관통을 방지하고, 압력 강하를 0으로 만들고, 더 넓은 유체 범위를 측정합니다. 어느 쪽도 보편적으로 더 나은 것은 없습니다.{3}}핵심은 측정 원리를 실제 요구 사항에 맞추는 것입니다.

기술이 향하는 곳

지난 몇 년간의 주요 기술 동향은 분명합니다. 즉, 제조 일관성 + 디지털 모델링 + 진단 기능이 동시에 발전하고 있습니다.전자기 유량계'건식 교정/모델링 보상' 접근법 채택이 점점 더 많아지고 있습니다.{0}}기하학적 공차가 엄격해지고 자기장/유동장 모델링이 강화되어 공장 일관성이 향상되고 개별 습식에 대한 의존도가 줄어듭니다.구경 측정엔지니어링-표준 ±0.5% 수준의 정확도를 유지하고 전체 비용을 절감합니다. 초음파는 더 많은 경로를 향해 계속 발전하고 있습니다.-4-8월 12일까지의 경로-경로 업그레이드는 정확도뿐만 아니라 비이상적인 흐름 프로필 및 중복 경로 진단에 대한 견고성뿐만 아니라 경로 이상, 파울링 또는 기포 간섭을 식별하여 현장 신뢰성을 극적으로 향상시키는 가치를 제공합니다. 최고급{13}}모델은 실험실 보정 조건에서 판독값의 ±0.1%에 접근합니다. 한편, 초저전력 아키텍처와 배터리 기술 성숙을 통해 배터리 구동식 초음파 장치의 수명이 10년에 가까워지고 임시 흐름 조사, 원격 파이프라인 모니터링, 무선 배포가 실제로 실용적이게 됩니다.