适用性更强的外部检测技术--非接触式的夹装式超声波检测技术

作者:Jörg Sacher 文章来源:Flexim公司 发布时间:2013-06-06

流量计市场的竞争非常激烈,流量计种类应该具有多样性。大多数流程工业仪表企业都聚焦于功能更加强大、体积更小、价格更加低廉的科里奥利质量流量计,使得科里奥利质量流量计的领域的竞争越发激烈。但Flexim公司仍然坚持自己的信念:最佳的流量检测是从外部进行的。

Flexim公司流量计产品经理Ingrid Panicke博士在评价目前市场非常好的科里奥利质量流量计时说:“振动的管道非常令人头痛。而我们希望在使用流量计时不会产生管道振动。这是我们选择超声波流量计的原因。当然科里奥利技术也有很多的优点,尤其具有很高的检测精度。但在许多使用场合中夹装式的超声波流量计显得更加简单、检测成果更准确。”

实际应用对外部测量的需求

超声波流量计不需要插入到管道内部,不会与被测介质直接接触。夹装式流量计配备了夹装超声波传感器,它可以简单安装到管道上,可靠地完成检测任务。夹装超声波流量计的安装、调整根本无需任何破管、焊接、或者其他改变管道本身的操作,因此不会中断生产过程。Ingrid Panicke博士说:“夹装到管道时,设置好检测转换器的参数,流量计就可以正常工作了。”

超声波流量计除了安装简便外还具有其他的优点。“夹装式超声波流量计不会被介质磨损,不会出现压力损失。另外,非接触的夹装检测技术不会造成泄露。”Ingrid Panicke博士介绍说。除此之外,这种流量计还可检测介质的动态性能,不受被测介质的流向影响。

在化工生产过程中,人们更看重介质的质量流量,因为化学平衡计算公式使用的介质质量参数。在工业化生产规模的管理中,需要对原材料进行准确定量控制。“科里奥利质量流量计振动管采集到的数据与质量成比例。”Ingrid Panicke博士坦率的说道。同时,她也坦率地指出腐蚀性和磨蚀性的介质会加速科里奥利计的磨损,导致流量计提前失效。

体积与质量的关系

Ingrid Panicke博士指出了其他生产企业愿意使用非接触式夹装超声波流量计的原因:“当管道中流动的液体介质含有固体物质时,人们希望尽可能避免管道横截面积的减小和增大,因为这些部位容易出现固体介质沉积。”她解释说:“要在管道中的科里奥利流量计中集成辅助加热装置是一件非常困难的事,尤其是大尺寸管道的加热。”

超声波流量计测定体积流量的速度相当快。一种原材料的容积、体积和质量之间的关系可以用密度联系到一起。“大多数流程工艺的生产条件、参数是不变的。只要简单地把原材料的密度数据输入到检测转换器中就可以得到质量流量数据。”Ingrid Panicke博士说。

当生产过程中的温度出现变化时,非接触式的超声波流量计也能完成质量流量检测。只需要采集超声检测点的温度数据,把检测到的温度数据输入到超声波检测系统中就可以了。被测介质的密度参数已经保存在Fluxus超声波流量计的介质数据库中了,可以通过其他仪器导入。当被测介质是一种混合物,且混合物的组成成分和浓度都会出现变化时,需要使用Piox过程分析系统。

多变量的检测

Flexim公司另一位生产经理Frank Gerstmann先生说:“科里奥利质量流量计可以利用一种或者同一台检测仪同时完成质量流量和密度的检测。但很多用户目前都还不知道我们这款产品的这个优点。”

Piox S Massflow超声波流量计是一种多变量的检测系统。它与Fluxus系列的超声波流量计一样也采用了夹装技术。Fluxus系列超声波流量计通过测定顺着和逆着被测介质流动方向根据超声波的反射时间差来检测流量,而Piox S系列则还能根据检测部位的几何尺寸精确测定超声波在介质中的传播速度。而超声波在被测介质中的传播速度与被测介质的密度和温度。

新型Piox S Massflow超声波流量计在一定程度上是Fluxus和Piox S的结合体。它能测定超声波反射时间差和超声波反射时间。同时还能采集被测介质的温度。当检测到的超声波反射速度和密度在检测范围内时,也可以利用非接触式的超声波检测技术根据密度确定质量流量变化。

实际应用

“标准的形成过程是一个非常复杂的过程。”Flexim公司全球流程工艺分析仪器销售经理Jörg Wylamrzy博士说。他说:“已经出现了一些使用超声波流量计的‘标准’情况,例如同时检测酸性介质的流量和浓度。”

Yara集团位于挪威的化肥生产厂在他们的硝酸灌装设备中使用了Flexim公司的超声波流量计。他们生产、销售的硝酸具有不同的浓度。最常用的硝酸浓度范围为60%~68%。硝酸稀释过程是一个放热过程。快速的温度变化会对科里奥利质量流量计造成严重损伤,从而缩短流量计的使用寿命。Yara公司最终选择了非接触式夹装超声波流量计,在其全球的硝酸灌装设备中都改用了Piox 5 Massflow流量计。Piox S Massflow超声波流量计还可用于高浓度的硫酸生产过程。

流量检测技术

Flexim公司产品经理Ingrid Panicke博士非常看好该夹装式超声波波流量计的前景。

PROCESS:气体介质对夹装式超声波检测技术提出了哪些特殊要求?

Ingrid Panicke:应用声学技术的难度很大,超声波流量检测中起着决定性作用的是被测介质的声速和密度。气体的这两个物理参数比液体的小很多,而且大多数情况下金属管才能满足工程的要求。因此,发射的超声波中只有很少的一部分穿过被测介质,可以作为检测信号使用。通过我们无数次对信号发射和信号处理方面进行改进完善,我们不断扩大了夹装式超声波气体流量计的应用范围,实现了在天然气开采、输送或者储存领域中的应用,实现了从工业化生产过程到塑料管道中腐蚀性有害气体的超声波流量检测。最新成果是在压缩空气机监测中的应用。

PROCESS:Piox S Massflow超声波流量计也可以在有卫生要求的场合中使用吗?

Ingrid Panicke:当然可以。由于夹装式传感器不会与管道内部流动介质直接接触,不会对检测仪带来的任何磨损。同时,仪器也不会污染管内介质。因此,卫生要求非常高的生产企业都非常愿意使用我们的夹装式超声波流量计,例如制药、半导体企业。

PROCESS:您认为未来的工业对夹装式超声波流量检测仪会提出什么样的要求?有多大的改进潜力?

Ingrid Panicke:在流量检测领域中,流量计的应用领域一直在不断扩大,包括越来越小的超小管道和越来越大的超大管道、超低超高温、低压气体等应用。我们认为智能化的、具有数据分析能力的夹装式超声波流量计具有非常大的潜力可以挖掘。Piox S Massflow系列流量计是集流量检测和分析功能于一体的多用途产品。

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