基于透射时间的超声波流量计
飞行时间是辅助这些流量计的一个原理。
Panametrics

当人们想到蒸汽时,加热和清洁是最常见的应用。供暖可以采取为房屋或建筑物供暖的形式,成为大型区域供暖系统的一部分,其中蒸汽消耗是一个重要的问题,因为计费和能源退税。对于清洗,在制药、食品和饮料等行业中,蒸汽用于杀菌或深度清洗。

在化学和石化工业中,蒸汽通常用于热交换和作为蒸汽裂解的反应物。热交换器利用蒸汽传递能量,以增加或维持另一种流体的最佳温度。在蒸汽裂解中,蒸汽与给料一起引入,并被送入裂解炉,将给料分子分解成更有价值的成分。有了这些工艺蒸汽流量测量,优化性能和不浪费能源或金钱产生蒸汽是至关重要的。

不幸的是,测量蒸汽流量并不容易。蒸汽面临的挑战是在高温下工作,压力范围很广,从接近环境压力到非常高的压力,根据最终的使用情况,需要很小的压降才能不浪费能源。Steam用户还需要一个相对较高的开关或流量测量范围,以了解高峰和低需求需求期间的能源使用情况。

在测量蒸汽时,超声波技术可能比传统技术更有优势。例如,超声波流量计已知具有较高的压下比,这意味着用户可以在消耗通常较低的季节测量蒸汽。单个超声波流量计可以覆盖广泛的流量范围,为用户提供额外的节省。使用一个超声波流量计覆盖整个量程,可以降低投资和安装成本。

除了高压降,超声波流量计没有压力下降。当测量蒸汽流量时,由孔板或旋涡脱落表引起的压降会从蒸汽中夺取能量,减少输送给用户的功率和热量。然而,使用带有两个超声波换能器的流量计更有效,因为换能器的安装不会导致压力下降,并降低蒸汽产生成本。

超声波仪表最大限度地降低了长期拥有成本。它们没有活动部件磨损或收集碎片,不需要定期维护或校准。钛传感器不受凝结液滴侵蚀的影响,也不会因热膨胀循环而失效。维护、重新测试和重新校准其他传统的流动技术涉及相当大的成本。随着终端用户越来越多地寻求优化操作和降低成本的技术,超声波解决方案由于这些优点而越来越受欢迎。

紧凑型超声波换能器要么安装在流池(阀芯件)中,要么直接安装在蒸汽管道中,一个在另一个安装喷嘴的上游。过境时间超声波流量计利用了一个简单的原理,称为“飞行时间”,如图1所示。

具体来说,超声波信号逆流(即逆流)传播所花费的时间,t向上,比沿着流(即下游)所花费的时间长,tdn.上游和下游行程时间之差Δt与流速成正比,如式1所示。

式中V为待测流速,P为超声路径长度,Θ为超声路径与流池或管段轴线之间的锐角。在公式2中,体积流量Q的计算方法是将流体的速度V乘以管道的横截面积A,再乘以取决于询问路径和流动轮廓的米因子K。

在方程3中,质量流量M通过流体密度ρ进一步推导出来。

就蒸汽而言,如果已知温度、压力和蒸汽质量,利用蒸汽表可以很容易地计算出蒸汽密度ρ。由式1可知,超声波流量计的工作在很大程度上取决于t的时间向上tdn,路径长度P和角度0的尺寸测量。此外,还表明流速的测量与管道内流动的介质无关。

换能器通过蒸汽发送和接收超声波脉冲。仪表测量上下游运输时间的差异,并使用数字信号处理计算速度和容积流量。然后通过温度和压力输入和内置蒸汽表计算质量流量。

蒸汽流量测量在化工和石化行业中仍然至关重要,因为用户将继续最小化能源成本和优化工艺性能。超声波流量计由于其精度、可靠性、量程宽、无压降和无需定期维护,仍将是测量的首选。

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