Витратомір газу DigitalFlow CTF878

Кореляційний витратомір газів із накладними ультразвуковими перетворювачами для труб великого розміру та високої швидкості газу

Витратомір CTF878 компанії Panametrics реалізує нову технологію, яка називається кореляційним методом (заявлений патент), для визначення витрати газів. Ця технологія істотно відрізняється від традиційного часу імпульсного методу і добре застосовується для газів. CTF878 дозволяє вимірювати витрати в широкому діапазоні зміни витрати газу та діаметрів труб, забезпечуючи широкий спектр різних застосувань у газовій промисловості. Він був випробуваний на пластикових і металевих трубах діаметром від 6 до 30 дюймів. Висока точність – відносна похибка менше ±2% при відтворюваності ±0,6% показань. Динамічний діапазон 43 до 1.

Витратомір CTF878 може використовуватися в таких практичних завданнях, де порушення цілісності стінки труби небажано і, таким чином, він ідеальний засіб вимірювання витрати газів, що викликають ерозію і корозію, а також токсичних, високочистих і стерильних газів. Через відсутність необхідності врізання в трубопровід вартість монтажу значно нижча, ніж в інших витратомірів. Прилад не має вузлів, що рухаються, і деталей, що контактують з вимірюваним середовищем, його установка не призводить до втрат тиску. Усе це значно знижує вимоги до регулярності технічного обслуговування.

Кореляційний, мітковий метод

CTF878 реалізує ультразвукову технологію розпізнавання форми потоку, яка називається кореляційний, мітковий метод вимірювання витрати. Кореляційна, міткова технологія використовує загальний для накладних ультразвукових перетворювачів спосіб їх монтажу зовні трубопроводу.

Ультразвукові перетворювачі встановлені попарно - одна пара вище за течією, а інша - нижче за течією. Кожна пара включає один ультразвуковий перетворювач, що посилає через середовище ультразвукові сигнали в режимі безперервної хвилі до відповідного перетворювача-приймача, формуючи відповідно канали опитування вище і нижче за течією. Сигнал безперервної хвилі модулюється турбулентністю і локальними змінами щільності, які характерні для газу, що рухається. Таким чином, обидві групи прийнятого сигналу містять деякі однозначно обумовлені, характерні ознаки (мітки) турбулентності газу, що рухається. Ультразвукові сигнали, що приймаються, демодулюються і обробляються, використовуючи кореляційний алгоритм. При турбулентному стані потоку реєструється виразний кореляційний пік, який відображає час, який потрібно переміщення мітки від одного акустичного ходу до іншого. Так як відстань між акустичним ходом кожної пари ультразвукових перетворювачів задано при встановленні, швидкість потоку визначається шляхом поділу відстані на час проходження мітки між цими двома ходами.

На підставі використання запатентованого алгоритму обробки ці два набори даних мають взаємну кореляцію.

Передумови застосування кореляційної, міткової технології для вимірювання витрати газу

На відміну від рідини, газ є середовищем, що стискається. Ця стисливість газів у поєднанні з турбулентністю потоку і локальними змінами щільності дозволяє модульованого сигналу формувати чіткі, легко розпізнавані піки, які необхідні реалізації цього методу.

Нові ультразвукові перетворювачі для газів

Один з найбільших «каменів спотикання» застосування накладних ультразвукових перетворювачів для вимірювання витрати газу є труднощі передачі кодованого ультразвукового сигналу: через стінку металевої труби, через газ і потім через стінку труби до другого перетворювача, що приймає цей сигнал. У газах тільки 4,9×10-7 відсотка звукової енергії, що передається, реально приймається традиційними ультразвуковими перетворювачами. Цього просто недостатньо для виконання надійних вимірів. Накладні ультразвукові перетворювачі для газів нової серії створюють у 5-10 разів потужніші сигнали, ніж у традиційних ультразвукових перетворювачів. Нові перетворювачі створюють «чисті» кодовані сигнали з мінімальним рівнем фонового шуму. В результаті система CTF878 виконує вимірювання витрати навіть у газах із дуже низькою щільністю.

Відсутність втрат тиску та необхідності обслуговування

Оскільки ультразвукові накладні перетворювачі встановлюються зовні трубопроводу, то вони не створюють перешкод руху потоку і їх установка не призводить до втрат тиску на відміну від інших типів витратомірів. CTF878 не має частин, що рухаються, способи монтажу перетворювачів не дають можливості забрудненням накопичуватися в місцях їх встановлення, практично, виключаючи необхідність очищення або інших операцій з технічного обслуговування.

Широкий спектр затискних пристроїв для ультразвукових перетворювачів.

Коректність установки ультразвукових перетворювачів критична для отримання точних вимірювань витрати при використанні накладних перетворювачів. Компанія Panametrics надає широкий спектр пристроїв, що фіксують ультразвукові перетворювачі в точці вимірювання, які гарантують правильність встановлення при мінімумі часу.

Зручний монтаж

Пряме встановлення на трубопроводі – інша перевага CTF878. Система складається з двох пар ультразвукових перетворювачів, фіксуючого пристрою, двох підсилювачів та електронного блоку.

Ультразвукові перетворювачі закріплені назовні трубопроводу. Електронний блок може бути розташований на відстані 150 м від ультразвукових перетворювачів. Налаштування CTF878 та можливості вводу/виводу сигналів дозволяють адаптувати витратомір практично до будь-яких технологічних процесів.

Застосування

CTF878 – повністю укомплектована система з ультразвуковими накладними перетворювачами, призначена для вимірювання витрати більшості газів, включаючи наступні:

• Природний газ
• Стиснене повітря
• Горючі гази
• Агресивні гази
• Токсичні гази
• Високочисті гази
• Гази поділу повітря
• Спеціальні гази

Особливості

• Застосовні для металевих труб з тиском, близьким до атмосферного
• Накладні ультразвукові перетворювачі, що не потребують врізання в трубопровід
• Відсутність деталей, що контактують з вимірюваним середовищем
• Відсутність рухомих деталей або вузлів
• Відсутність втрат тиску
• Простота встановлення
• Низька споживана потужність
• Розрахунок об'ємної витрати, наведеної до нормальних умов
• Застосовні для широкого діапазону робочих температур
• Вимірювання витрати високошвидкісних потоків

Технічні характеристики

Типи газів

Усі акустично провідні гази. Мінімальна густина газу: 1,2 кг/м3. газ не повинен бути вологим або насичений вологою.

Розміри труб

• Від 6 до 40 дюймів (від 152 до 1000мм)

Товщина стінки труби

• До стандарта Sch 80

Матеріали труб

• Усі метали та більшість пластмас. Труби без покриття.

Відносна похибка вимірювання швидкості потоку

• ±2%, типова, за швидкості газу від 1,1 до 46 м/с.

Відтворюваність

• Від ±0,2 до 0,6 % від показань при швидкості газу від 1,1 до 46 м/с.

Межі вимірювання швидкості (в обох напрямках потоку)

• Від –46 до 1,1 м/с
• Від 1,1 до 46 м/с

Динамічний діапазон (повний)

• 43:1

Примітка: Наведені вище характеристики справедливі для повністю розвиненого профілю потоку (прямі ділянки зазвичай 20 діаметрів труби до місця установки і 10 після нього) і швидкості потоку більше 1,1 м/с.

Вимірювані параметри

Швидкість потоку, реальна і приведена до нормальних умов об'ємна витрата, сумарна витрата.

Вимірювання витрати

Кореляційна, міткова технологія

Виконання корпусу

• Стандартний: алюмінієвий корпус із лакофарбовим покриттям.
• Пилолагонепроникний NEMA 4X, IP66
• Додатково: сталь нержавіюча CSA C US Class I, Div. 2, Groups A,B,C,D (на розгляді)

Розміри та вага

• Стандартне виконання: вага 5 кг, розміри (висота × ширина × глибина) 362 × 290 × 130 мм

Число каналів

• Один

Дисплей

• Рідкокристалічний графічний дисплей з роздільною здатністю 240 × 200 пікселів з підсвічуванням

Клавіатура

• 24-х кнопкова мембранна клавіатура

Живлення

• Стандартне: від 85 до 264 В змінного струму, 50/60 Гц

Електроспоживання

• 35 Вт максимум

Робоча температура

• Від – 40 до 70°С

Стандартні входи/виходи

• Два ізольовані виходи від 0/4 до 20 мА, максимальне навантаження 550 Ом

Додаткові входи/виходи

• Шість додаткових слотів, які застосовуються для будь-якої комбінації наступних плат входу/виходу:
• Аналогові виходи: вибір до 3-х плат виходів, кожна з 4 ізольованими виходами 0/4-20 мА, максимальне навантаження 1000 Ом
• Аналогові входи: Вибір до 3-х плат одного з наступних типів:
• Плата введення сигналів від перетворювачів з двома ізольованими виходами 4-20 мА та живленням 24 В постійного струму по струмовій петлі
• Плата для термометрів опору з двома ізольованими входами для підключення за 3-х провідною схемою; межі виміру від -100 до 350 ° С, градуювання Pt 100.
• Виходи на підсумовування/частотні виходи: вибір до 3-х плат виходів на підсумовування/частотних виходів, кожна з яких має 4 виходи, 10 кГц максимум. Усі плати дозволяють вибирати функції програмним шляхом у двох режимах:
• Режим підсумовування: один імпульс на одиницю параметра (наприклад, 1 імпульс/м3)
• Частотний режим: частота пропорційна амплітуді параметра (наприклад, 10 Гц = 1 л/хв)
• Реле сигналізації: Вибір до 2-х плат одного з таких типів:
• Плата з трьома реле Form-C звичайного виконання: 120 В змінного струму, 28 В постійного струму максимум, 5 А максимум; постійний струм, максимум 30 Вт; змінний струм 60 ВА
• Плата з трьома реле Form-C герметичного виконання: 120 В змінного струму, 28 В постійного струму максимум, 2 А максимум; постійний струм, 56 Вт максимум; змінний струм 60 ВА

Цифровий інтерфейс

• Стандартний: RS232
• Додатково: RS485

Запис даних

Місткість пам'яті (лінійного або циклічного типу) дозволяє зберігати до 6900 точок даних про параметри потоку

Функції дисплея

• Відображення параметрів потоку у чисельному чи графічному форматі
• На екрані дисплея також відображаються дані, занесені до пам'яті приладу та діагностичні параметри

Відповідність стандартам ЄС

Система відповідає директивам EMC 89/336/EEC, 73/23/EEC LVD (категорія встановлення II, ступінь забруднення 2)

Температурний діапазон

• Від – 40 до 130°С

Монтаж

Затискні пристрої з анодованого алюмінію або нержавіючої сталі з жорсткими напрямними, ланцюгом або стрічкою

• Затискні пристрої для труб діаметром від 6-ти до 8-ми дюймів (від 150 до 200 мм): CFG-V8
• Затискні пристрої для труб діаметром від 8-ми до 12-ти дюймів (від 200 до 300 мм): CFG-V12
• Затискні пристрої для труб діаметром від 12 до 40 дюймів (від 300 до 1000 мм): CFG-PI.

Категорії виконання

• II 2 GD EEx md IIC T6
• –40°C to +75°C, Kema 02ATEX2337X;
• CSA C U Class I, Div. 1, Groups B,C,D,
• LR44204 (1402662)

Кабелі ультразвукових перетворювачів

• Стандартні: одна пара коаксіальних кабелів типу RG62 AU
• Додатково: довжина до 150 м, максимум

Датчики тиску та температури

Поставляються на вимогу.