通過時間-対ドップラー超音波流量計: 適切なテクノロジーを選択する方法

通過時間とドップラーは、超音波を使用して流れを測定する 2 つの異なる方法です。{0}どちらもより広いファミリーに属します超音波流量計、しかしそれらは非常に異なる液体の条件に依存します。

通常、通過時間メーターは、完全に満たされたパイプ内にあるきれいな液体または適度に均質な液体を確認するためのより強力な開始点です。{0}ドップラーメーターは、液体に浮遊固体、同伴気泡、またはその他の移動する音響反射体が常に含まれている場合に通常考慮されます。

このクリーンとダーティの区別は役に立ちますが、最終的な選択には十分ではありません。--パイプの材質、肉厚、ライニング、流量範囲、設置場所、必要な精度、およびプロセス条件の変化によって、超音波信号が引き続き使用可能かどうかが決まります。

簡単な答え: 通過時間-それともドップラー?

次の場合には、通過時間超音波測定を開始します。-

• 液体はきれいであるか、比較的均一です。
• パイプは完全に満たされたままです。
• 液体とパイプは安定した音響経路を提供します。
• 安定した再現性またはより厳密な精度仕様が必要です。
• 用途には、処理水、冷却水、きれいな油、または互換性のあるプロセス液体が含まれます。

次の場合にドップラー超音波測定を開始します。

• 液体には常に移動固体または気泡が含まれています。
• これらの反射体は、パイプの一部に沈降したり集まったりするのではなく、流れ全体に分散されます。
• 用途には、廃水、汚泥、スラリー、または空気混入液体が含まれます。
• 非侵襲的なプロセスまたはトレンド測定が必要であり、選択されたメーターは予想される反射体の状態に適しています。-

液名だけで最終判断しないでください。 「廃水」とは、軽度に汚染された水、曝気排水、活性汚泥、または高固形分の流れを指す場合があります。-液体の一般名よりも実際の音響条件の方が重要です。

トランジット-時間とドップラーはどちらも超音波方式です

ドップラー自体が超音波測定方法であるため、「超音波流量計とドップラー流量計」という表現は技術的に誤解を招きます。

より正確な比較は次のとおりです。

• 通過時間超音波流量測定-
• ドップラー超音波流量測定

によると、エンドレスハウザーによる超音波流量測定法の公式概要通過時間の測定では、流れに沿って移動する超音波パルスの移動時間と、流れに逆らって移動する超音波パルスの移動時間を比較します。代わりに、ドップラー測定は、移動する粒子や気泡によって反射された音の周波数シフトを検出します。

交通-時間とドップラー: 主な違い

これらは普遍的な製品仕様ではなく、一般的な選択傾向です。パイプの範囲、速度範囲、温度制限、精度、および粒子の要件を、検討中の正確なモデルに対してチェックする必要があります。

トランジット-時間超音波流量測定の仕組み

A 通過時間-超音波流量計通常は 2 つのトランスデューサを使用します。 1 つのパルスは液体の流れに沿って進み、もう 1 つのパルスは液体の流れに逆らって進みます。

流れがない場合、2 つの移動時間はほぼ同じになります。液体が移動すると、下流パルスはわずかに早く到着し、上流パルスはわずかに遅れて到着します。トランスミッターはこの時間差を使用して、平均液体速度と体積流量を計算します。

クランプオン システムの場合、音は受信トランスデューサに到達する前にパイプ壁、ライナー、液体を通過する必要があります。{0}}したがって、この方法は液体の清浄度以上のものに依存します。不正確な配管データ、劣化したライニング、大量のスケール、腐食、またはトランスデューサーの結合不良はすべて信号を弱める可能性があります。

通常、交通機関の時間がうまくいく場所-

通過時間技術は一般に、処理水、冷却および加熱ループ、きれいな油、均質な薬液、精製水システム、一時的な流量調査について評価されます。-

外部センサーが適切な場合、超音波流量計のクランプ-パイプを切断したり、濡れた障害物を液体中に入れたりすることなく設置できます。これにより、取り付けの中断を軽減し、挿入された一次要素によって引き起こされる圧力損失を回避できます。

交通機関-時間が信号を失う理由

気泡が超音波パルスを散乱させたり、懸濁物質が音響エネルギーを吸収または分散させたり、パイプが満杯のままでなかったりすると、通過時間の測定が不安定になる可能性があります。{0}}入力された外径、肉厚、またはライナーのデータが実際のパイプと一致しない場合にも問題が発生します。

設置場所における一般的な警告兆候には、弱い信号強度、安定したプロセス条件での不安定な読み取り値、予期しないゼロ オフセット、または繰り返しの測定間の大きな差が含まれます。これらの症状が自動的にメーターの欠陥を意味するわけではありません。最初のチェックには、パイプのデータ、トランスデューサーの間隔、結合、位置合わせ、エアポケットや内部堆積物の存在が含まれます。

ドップラー超音波流量測定の仕組み

ドップラーメーターは超音波信号を液体に送信します。浮遊固体、気泡、またはその他の音響的不連続性は、その信号の一部をセンサーに反射します。

反射板が動いているため、返される信号の周波数はシフトされます。メーターはその周波数シフトを使用して反射体の速度を推定し、設定されたパイプの寸法を使用して流量を計算します。

重要な仮定は、移動する反射体がバルク液体を適切に表す速度で移動するということです。詳しい背景については、この説明を参照してください。ドップラー超音波流量計とは.

ドップラーが通常うまく機能する場所

ドップラー技術は一般に、廃水、活性汚泥、パルプ原料、浚渫液、スラリーパイプライン、および曝気されたプロセス液体に対して考慮されています。

役人Pulsar DFM 6.1 ドップラー流量計のページたとえば、音響信号が移動する浮遊物質や気泡から反射するフルパイプ アプリケーションについて説明しています。{0}これは製品の一例であり、すべてのドップラー メーターに共通の仕様ではありません。

「汚れた液体」が自動的にドップラーを意味しない理由

液体に含まれる反射体が少なすぎる場合、固形物がパイプの底部に沿って沈降する場合、または気泡が上部近くに集まる場合、ドップラー測定値は依然として信頼性が低い可能性があります。重い固体も、有用なエコーが戻る前に信号を減衰させる可能性があります。

問題は単に粒子が存在するかどうかではありません。粒子または気泡は、実際の液体速度を表す方法で検出可能で、移動し、分布する必要があります。最小粒子サイズと最小濃度の要件は製品によって異なります。-選択した測定器の技術文書で確認する必要があります。

通過時間とドップラーのどちらかを選択する方法-

1. 実際の液体の状態を説明する

一般的な液体の名前ではなく、稼働中のプロセスから始めます。液体がきれいか、濁っているか、空気を含んでいるか、または固体が多く含まれているかを判断します。粒子が継続的に存在するかどうか、低速で沈降するかどうか、生産中、洗浄中、またはポンプの起動中に液体が変化するかどうかを確認してください。-

一般に、清潔で音響的に安定した液体は輸送時間に有利です。{0}}移動する反射体が一貫して存在する液体は、ドップラー測定をサポートする可能性があります。液体がきれいな状態と汚れた状態を繰り返す場合は、どちらかの方法を選択する前に、通常の状態と最悪の状態の両方を評価してください。-

2. パイプが満杯のままであることを確認します

標準的な閉じた-パイプ通過時間-とドップラー測定は、通常、パイプの断面が液体で満たされていることを前提としています。-

エアポケットにより、通過時の音響経路が遮断されたり、ドップラー センサーが流れの代表的な部分をサンプリングできなくなったりする可能性があります。{0}パイプが部分的に満たされている場合は、標準のフルパイプ メーターをアプリケーションに強制的に組み込むのではなく、面積-速度、レベル-プラス-速度、またはオープン チャネル システムを検討してください。-

3. 必要な精度を正しく定義する

パーセンテージだけを使用して 2 つのメートルを比較しないでください。仕様が次のように表現されているかどうかを確認してください。

• 読書の割合
• フルスケールのパーセンテージ
• 固定速度エラー
• 再現性
• 直線性
• 測定可能な最小速度
• 校正済みまたは未校正のパフォーマンス

このサイトのガイドは、超音波流量計の精度利用可能な製品レベルの仕様を確認するために使用できますが、最終的なパフォーマンスにはパイプ データと設置品質も考慮する必要があります。{0}

精度の説明例

メーターのフルスケール範囲が 1,000 単位/時間で、実際の流量が 100 単位/時間であると仮定します。{0}}

• 読み取り値の ±1% という仮定の仕様は、その動作点で 1 時間あたり ±1 単位に相当します。
• フルスケールの ±1% という仮定の仕様は、1 時間あたり ±10 単位に相当します。

この例は特定の製品を表すものではありません。これは、両方のデータシートに「1%」という数字が含まれている場合でも、低フロー パフォーマンスが大きく異なって見える理由を示しています。-

追跡可能な性能が重要な場合は、サプライヤーの校正文書と意図された動作範囲を確認してください。 NISTの液体流量規格に関する情報また、校正の不確かさとトレーサビリティを単純な精度の主張とは別に考慮する必要がある理由も示しています。サイトの流量計の校正このページには、関連製品および校正情報が記載されています。

4. パイプの材質と状態を確認する

クランプオン測定では、正しいパイプ外径、肉厚、パイプ材質、ライナー材質、ライナー厚さを準備してください。

また、取り付け領域の次の点も検査してください。

• 外部腐食
• ペイントまたはコーティングの蓄積
• 内部スケールまたは沈殿物
• 裏地の緩みまたは劣化
• センサーへの直接接触を防ぐ絶縁
• トランスデューサを正しく分離するにはスペースが不十分です

パイプデータが正しくないと、トランスデューサの間隔が間違ってしまい、音響経路の計算が正しく行われない可能性があります。コンクリート、複合材、重くライニングされたパイプ、または劣化したパイプの場合は、標準チャートから選択するのではなく、適用テストが必要な場合があります。

5. 全流量範囲の確認

最小、通常、最大流量、最小速度と最大速度を記録します。また、フローが連続的か、断続的か、双方向か、または頻繁にゼロに近いかについても述べます。

通常の動作点では良好に機能するメーターでも、範囲の下限付近ではノイズが多くなる場合があります。したがって、予想される範囲は、公称パイプサイズだけでなく、送信機とトランスデューサーの正確な組み合わせと比較する必要があります。

6. 設置場所を確認する

適切な液体を使用しても、設置箇所の不良を補うことはできません。上流のエルボ、制御バルブ、ポンプ、減速機、分岐接続、部分的に開いたバルブを確認します。

正しい直進要件は、メーターと流れの乱れの種類によって異なります。{0}} 1 つの普遍的なルールを適用するのではなく、メーカーの指示に従ってください。サイトの概要は、上流と下流の直管セクション-追加のコンテキストを提供します。

外部センサーの場合は、取り付け面を清掃し、指定された間隔、位置合わせ、結合手順に従ってください。追加の実践的なポイントについては、ガイドを参照してください。クランプ-センサーの取り付け.

7. プロセスの変動性を考慮する

一部のプロセスは、2 つのテクノロジーの通常の動作範囲の間を移動します。例としては、断続的なポンプによる気泡を伴う冷却水、固体濃度が変化する廃水、プロセス液ときれいな洗浄水が交互に使用される生産ラインなどがあります。

このような状況では、クリーンなテーブルとダーティなテーブルだけを選択しないでください。{0}{1}どの動作条件が最も重要か、条件がどのくらいの頻度で変化するか、一時的な測定値の損失が許容されるかどうかを判断します。

境界線アプリケーション決定表

実用的な選択シナリオ

処理水の分配-

液体はきれいで、パイプは満たされており、定義された動作範囲全体にわたって安定した測定が必要です。通過時間は論理的な開始点です。-最終的な選択では、パイプの構造、最低速度、必要な精度、設置場所を確認する必要があります。

活性化された-汚泥パイプライン

液体には常に浮遊生物固体が含まれており、気泡が含まれる場合もあります。それらの反射体が検出可能であり、代表的なものである場合には、ドップラーが適している可能性があります。低流量期間中に固体が沈降する場合、ドップラー速度が流れ全体を表すと仮定する前に、現場でのレビューが必要です。

間欠曝気による冷却水

通過時間は、通常の動作中は正常に機能しますが、ポンプが空気を導入すると信号が失われる場合があります。ドップラーは曝気中に有用な反射を受信する可能性がありますが、水がきれいになると失敗します。これは、単純なテクノロジー ラベルよりもアプリケーション テストの方が役立つ状況です。

一時的なシステム検証

設置されているメーターを比較したり、ポンプをチェックしたり、複数のパイプを調査したりすることが目的の場合、ポータブル超音波流量計恒久的に取り付けられたユニットよりも柔軟性が高くなります。液体とパイプは、選択した測定方法の要件を満たしている必要があります。

導電性廃水またはスラリー

液体が導電性でインライン設置が許容される場合は、比較してください。超音波および電磁流量計決定を 2 つの超音波方法に限定するのではなく、

エマソンの公式ガイダンスでは、磁気メーターは導電性の液体およびスラリーに適していると説明されています。サイトの範囲電磁流量計したがって、導電性、ライナーの材質、電極の適合性、設置要件が適切な場合に検討できます。

よくある選択の間違い

• ドップラーを非超音波技術として扱う:{0}ドップラー法と通過時間-は 2 つの超音波法です。
• 液体名のみで選ぶ場合：「水」、「廃水」、および「スラリー」は、反射体の分布、曝気、または沈降挙動を説明していません。
• 別の製品から粒子要件をコピーする:最小粒子サイズと濃度はモデルによって異なります。{0}
• さまざまな精度定義の比較:読み取り値のパーセンテージとフルスケールのパーセンテージは互換性がありません。
• パイプの状態を無視する:不正確な寸法、腐食、スケール、またはライニングの問題により、クランプ結果が無効になる可能性があります。{0}}
• すべての汚れた液体がドップラーに適していると仮定すると、次のようになります。過度の減衰、沈降、および代表的ではない反射体は、依然としてエラーを引き起こす可能性があります。
• 最小流量を無視すると:低速のパフォーマンスによって、メーターが通常の動作中に役立つかどうかが決まる場合があります。

現場での設置を確認する方法

インストール後は、安定した表示を正しい測定の唯一の証拠として受け入れないでください。実用的な場合は、次のチェックを使用します。

• 入力した外径、肉厚、材質、ライニングのデータを確認します。
• 計算されたトランスデューサーの間隔と物理的な位置を再確認します。
• 信号強度、信号品質、診断メッセージを確認します。
• 流量なし状態が確認された場合は、流量ゼロの読み取り値を確認してください。{{0}
• 異なる動作負荷で測定を繰り返します。
• 結果を、校正された基準、タンク容量テスト、ポンプ曲線、または他の防御可能なプロセス指標と比較します。{0}
• 気泡、固体の負荷、またはポンプの動作が変化したときに測定値が変化するかどうかを検査します。
• 後で測定を再現できるように、設置設定を記録します。

信号が不安定なままの場合は、サイトのガイドを参照してください。超音波流量計の一般的な問題メーター構成を繰り返し変更する前に。

見積もりを依頼する前に準備する情報

• 液名と成分
• 予想される浮遊-固体および気泡-の状態
• 時間の経過とともに液体の状態が変化するかどうか
• パイプ外径と肉厚
• パイプおよびライナーの材料
• パイプ内部の状態
• 最小、通常、最大流量
• 最小速度と最大速度
• プロセス温度と圧力
• パイプが常に満杯かどうか
• 上流側と下流側の直管を用意
• 必要な精度と再現性
• ポータブル、一時的または永続的な使用
• クランプ-、挿入、またはインライン設置の設定
• 必要なアナログ出力、パルス出力、または通信プロトコル
• 電源
• 周囲および危険区域の要件-

「廃水用のドップラーメーター」または「上水用の超音波メーター」をリクエストするよりも、完全なアプリケーションの説明の方が役立ちます。

最終選考の推薦

液体がきれいで、パイプが満たされ、音響経路が安定しているときの通過時間を選択してください。{0}

代表的な反射信号を生成するのに十分な検出可能な移動粒子または気泡が液体に常に含まれている場合は、ドップラーを選択します。

境界線の状態の場合は、クリーンかダーティかの決定を強制するのではなく、プロセス全体を確認してください。{0}}-パイプの構造、最低速度、プロセスの変動性、設置場所、必要な精度は、液体自体と同じくらい重要です。

上記のアプリケーションデータを準備し、流量計の推奨事項について動作条件を送信してください。最終的な適合性は、選択したトランスミッター、トランスデューサーの構成、設置要件に照らして確認する必要があります。