I løpet av det siste tiåret har ultralydstrømmålere gjennomgått en bemerkelsesverdig forvandling. Fra å være en nisjeteknologi er de nå et av de raskest voksende mengdemålingssystemene på markedet.
De første prototypene av denne teknologien stammer fra 1960-tallet. Fuji Electric var først ute med å utvikle ultrasoniske mengdemålere da de lanserte sin første FLH-modell i 1975.
Selv om de har vært tilgjengelige på markedet i flere tiår, er det først i den senere tid at ultrasoniske mengdemålere har fått stor utbredelse.
Det er flere grunner til at ultralydstrømmålere blir stadig mer populære. Fremskritt innen signalbehandling har ført til bedre støyfiltrering, noe som gir mer nøyaktig og effektiv strømningsmåling.
Forbedringer i signalbehandlingsteknologien har resultert i bedre støyreduksjon, noe som øker nøyaktigheten i strømningsmålingene. Denne forbedringen har bidratt til at ultrasoniske mengdemålere har blitt stadig mer populære og tatt i bruk i en rekke bransjer.
Sammenlignet med mekaniske mengdemålere krever ultrasoniske mengdemålere minimalt med vedlikehold og er langt mer pålitelige. Leverandører som Fuji Electric har også utviklet produkter som er skreddersydd for spesifikke bransjer og bruksområder, blant annet muligheten til å måle ikke bare væsker, men også damp.
Denne fokuserte produktutviklingen har bidratt til å revolusjonere strømningsmåling og gjort ultralydstrømningsmålere til et stadig mer populært valg i mange bransjer og selskaper over hele verden.
For å forstå ultrasoniske clamp-on-flowmålere fullt ut er det viktig å starte med de underliggende prinsippene for ultrasoniske flowmålere.
Begrepet "ultralyd" refererer til frekvensen på lydbølgene som brukes av disse apparatene, som ligger over 20 kHz og derfor ikke er hørbare for det menneskelige øret.
Ultralydsmålere måler strømning ved hjelp av høyfrekvente lydbølger som genereres av transdusere som bruker piezoelektriske krystaller til å konvertere elektriske signaler til lydsignaler.
Det finnes to hovedkategorier av ultrasoniske mengdemålere: in-line meng demålere og ikke-inngripende clamp-on mengdemålere.
Forskjellen ligger i måten lydbølgesignalene sendes, mottas og behandles på for å måle gjennomstrømningen.
In-line gjennomstrømningsmålere har transdusere i direkte kontakt med prosessvæsken, vanligvis montert på en prefabrikert spole med standard lengde for å sikre riktig vinkel og enkel installasjon.
In-line-målere har en lengre historie og har en tendens til å gi større nøyaktighet på grunn av fraværet av signalforringelse forårsaket av rørvegger, skalering og uoverensstemmelser i installasjonen som finnes i clamp-on-målere.
Som et resultat av dette er in-line ultrasoniske mengdemålere ofte det foretrukne valget for transaksjonsapplikasjoner. Transaksjonell overføring, også kjent som skattemåling, innebærer strømningsmåling der eierskapet til væsken som måles, overføres fra en part til en annen (fakturering).
Selv om disse bruksområdene bare utgjør en liten andel av alle scenarier for ultralydmåling, spiller de en avgjørende rolle.
I motsetning til in-line-målere er ikke-påtrengende clamp-on-målere festet på utsiden av røret, uten å komme i direkte kontakt med prosessvæsken.
Disse clamp-on ultralydmengdemålerne har gjennomgått betydelige teknologiske fremskritt, noe som gjør dem til den raskest voksende av de to målertyper. I tillegg har ultralydmengdemålere en rekke unike fordeler som bidrar til at de blir stadig mer populære.
Selv om alle ultralydmengdemålere bruker lydbølgesignaler, fungerer de ikke på samme måte.
Det finnes to hovedtyper av clamp-on-ultralydstrømmålere: transittidstrømmålere og dopplerstrømmålere, som skiller seg fra hverandre i måten de sender, mottar og behandler lydbølgesignaler på.
Gjennomstrømningsmålere med transittid bruker et par transdusere som fungerer som både sendere og mottakere av lydbølgesignaler. Lydbølgene i en væske beveger seg raskere når de beveger seg nedstrøms og langsommere når de beveger seg oppstrøms.
Ved å måle tidsforskjellen mellom disse scenariene kan måleren beregne væskehastigheten og dermed volumstrømmen. I kombinasjon med væskens kjente tetthet kan også massestrømningshastigheten bestemmes.
Ultralydstrømmålere med transittid er mer allsidige og kan måle væsker og damp, men de fungerer vanligvis bare med én type væske om gangen. De krever væsker med et minimum av faste partikler eller bobler for å unngå interferens med lydbølgesignalet.
Doppler-flowmetre måler derimot frekvensforskyvningen i lydsignalet, som er proporsjonal med væskens hastighet.
Disse strømningsmålerne er avhengige av tilstedeværelsen av faste partikler eller luftbobler i strømningsstrømmen for å avlede lydbølgesignaler til strømningsmåleren.
Derfor er dopplermålere begrenset til væsker som inneholder faste partikler eller luftbobler, for eksempel skitne eller luftede væsker og slam.
Termiske energimålere, også kjent som BTU-målere, måler energien i vannbårne varme- og kjølesystemer ved hjelp av volumstrømssensorer, temperatursensorer og en strømningskalkulator.
Med den økende betydningen av miljøforskrifter og økonomiske insentiver blir måling av termisk energi stadig viktigere for å optimalisere varme- , ventilasjons- og klimaanlegg i fjernvarmesystemer og kommersielle installasjoner.
Clamp-on-ultralydmålere for termisk energi er ideelle for ettermontering på eldre systemer, ettersom de eliminerer behovet for kostbare og tidkrevende endringer i rørsystemet.
For at ultralydmålere for væsketransitttid skal fungere nøyaktig, er det viktig at væsken inneholder et minimum av faste partikler eller luftbobler. Disse kan forstyrre lydbølgesignalet og redusere målenøyaktigheten.
Til nå har vi fokusert på fastmonterte clamp-on mengdemålere, som installeres på ett sted, ofte med elektronikkboksen montert på en vegg eller et rør.
Clamp-on-transduserdesignet egner seg imidlertid svært godt til bærbare løsninger for strømningsmåling. Ved å kombinere clamp-on-transdusere med bærbar elektronikk er det mulig å utvikle bærbare ultralydstrømmålere.
Disse bærbare enhetene er vanligvis utstyrt med bærbar elektronikk, svingere, festeanordninger og alt nødvendig tilbehør i en kompakt bæreveske.
Bærbare gjennomstrømningsmålere har unike bruksområder som fastmonterte gjennomstrømningsmålere ikke har, for eksempel stikkprøvekontroller, nøyaktighetsverifisering av andre gjennomstrømningsmålere og midlertidig utskifting av fastmonterte gjennomstrømningsmålere.
Stikkprøvemåling innebærer å foreta midlertidige strømningsmålinger i fravær av en fastmontert måler, ofte som en del av systemomfattende strømningsstudier. Disse studiene hjelper brukerne med å forstå gjennomstrømningen i hele systemet, etablere referansestrømninger og identifisere lekkasjer eller blokkeringer.
Bærbare målere kan også brukes til å kontrollere nøyaktigheten til en annen strømningsmåler, spesielt hvis den viser uvanlige eller uregelmessige verdier. Dette kan bidra til å avgjøre om problemet ligger i prosessen eller i selve måleren.
I noen tilfeller krever renseanlegg periodisk kalibrering av instrumenteringen, noe som kan innebære at en strømningsmåler må tas ut for kalibrering ved et akkreditert anlegg. I denne perioden kan en bærbar strømningsmåler brukes som en midlertidig erstatning inntil den faste måleren er installert igjen.
Fuji Electrics bærbare strømningsmåler tilbyr ulike signalutgangsalternativer, for eksempel analog utgang, noe som muliggjør sømløs integrering med kontrollsystemer.
Ved å bruke både faste og bærbare, ikke-påtrengende ultralydmengdemålere kan operatørene maksimere synligheten i prosessen og samtidig minimere utstyrskostnadene.
En vanlig strategi er å bruke faste målere til kritiske målinger og bærbare målere til midlertidige målinger for å dekke alle potensielle blindsoner.
I tillegg tilbyr Fuji Electric utleie av bærbare ultralydmålere for midlertidige behov.
Mange bransjefolk bruker en kombinasjon av faste og bærbare ultrasoniske clamp-on mengdemålere for å optimalisere prosesskontrollen og opprettholde avkastningen på investeringen.
I den senere tid har fremskritt innen visualisering av elektrisitet for å oppnå energibesparelser spilt en avgjørende rolle for å redusere klimagassutslippene.
Arbeidet med å spare energi ved bruk av damp har imidlertid sakket akterut på grunn av vanskeligheter med å visualisere damptap.
For å løse dette problemet var det nødvendig med en ultrasonisk clamp-on strømningsmåler for damp som kunneidentifisere damptap uten å kutte rørene.
Mens clamp-on-flowmetre har blitt brukt til å måle væsker, har det vært vanskelig å utvikle produkter for damp på grunn av den ekstremt lave ultralydoverføringskoeffisienten fra rør.
Ved hjelp av støyreduksjonsteknologi, bruk av Lamb-bølger, også kjent som ultralydbølger, og avansert signalbehandling har Fuji Electric i 2019 lansert verdens første strømningsmåler som kan måle mettet damp ved lavt trykk.
Fuji Electric FSJ ultrasonisk dampstrømningsmåler bruker temperatur- eller trykksensorer til å måle termisk energi i mettet damp.
Takket være det brede utvalget av kommunikasjonsalternativer kan gjennomstrømningsmålere i FSJ-serien enkelt integreres i bygningsautomatiseringssystemer.
Selv om clamp-on-ultralydstrømningsmålerteknologien har mange fordeler, er det viktig å vurdere bruksområdet for å avgjøre om den er egnet.
Som med all annen teknologi for strømningsmåling har clamp-on-ultralydstrømmålere et unikt sett med fordeler og ulemper.
Bruken av ultrasonisk strømningsmåling med clamp-on er i ferd med å øke, ettersom fordelene er større enn begrensningene for stadig flere bruksområder innen strømningsmåling. Selv om denne teknologien i dag er utbredt i enkelte bransjer, er den på vei inn i andre sektorer.
Clamp-on ultrasoniske mengdemålere har mange fordeler for prosessoperatører som ønsker å måle væske- og dampgjennomstrømning i en rekke ulike rørstørrelser og materialer.
Ikke-invasiv installasjon eliminerer behovet for kostbare rørmodifikasjoner eller regelmessig vedlikehold, samtidig som den gir nøyaktige avlesninger uten avdrift over tid.
I tillegg tilbyr bærbare clamp-on ultralydstrømningsmålere unike bruksområder som fastmonterte strømningsmålere ikke kan brukes til, for eksempel inspeksjon på stedet og kontroll av nøyaktigheten til en annen strømningsmåler.
Takket være deres allsidighet og kostnadsbesparelser er det lett å forstå hvorfor mange bransjefolk bruker både fastmonterte ultralydstrømningsmålere og bærbare clamp-on ultralydstrømningsmålere for å optimalisere prosessene sine.
Når det gjelderoptimalisering av prosessynlighet og kostnadsreduksjon, har clamp-on ultralydstrømmålere en rekke unike fordeler.
Disse enhetene er svært allsidige og krever ingen endringer i rørsystemet eller vedlikehold, og de er derfor svært anvendelige i applikasjoner som fjernvarmesystemer, industrianlegg, farmasøytisk produksjon, vannbehandlingsanlegg, olje- og gassvirksomhet, næringsmiddelindustri, kjemisk produksjon, HVAC-systemer og stikkprøvekontroller i forbindelse med strømningsstudier.
Bærbare strømningsmålermodeller vil sannsynligvis være inngangsporten for mange brukere, siden det ikke finnes andre kommersielt levedyktige bærbare alternativer for strømningsmåling.
Til syvende og sist avhenger valget av prosessinstrument, inkludert gjennomstrømningsmålere, av de spesifikke kravene til applikasjonen og hvilken teknologi som er best egnet til å oppfylle disse behovene.
