За границами потока

Более высокая точность, самодиагностика, меньшие требования к техническому обслуживанию – все это характеристики измерительных приборов нового поколения.

Расходомеры на основе новых технологий на самом деле не являются чем-то действительно новым. Многие из этих устройств, которые чаще всего включают такие виды, как приборы Кориолиса, ультразвуковые, электромагнитные, вихревые, а иногда также многомерные и тепловые, используются уже многие годы. Однако технологии этих расходомеров можно считать новыми лишь с той точки зрения, что они отличаются от традиционных механических технологий измерения потока (таких как расходомер поршневого типа, трубка Вентури и измерительная диафрагма), ставших основными в промышленной и коммунальной сфере. Они заслуживают внимания, учитывая условия, в которых работают, и задачи, которые выполняют. Можно сказать, что расходомеры становятся инструментами, с помощью которых можно увидеть ход всего процесса.

Расходомеры на базе новых технологий придают различные преимущества как самим устройствам, так и процессам, которые они контролируют. Их отличает более высокая точность, большая стабильность и меньшие затраты на техническое обслуживание. В таких расходомерах мало или вообще нет движущихся частей, подверженных износу. С их помощью легче и надежнее провести измерения большего количества различных жидкостей. По большей части они являются бесконтактными, что позволяет уменьшить перепад давления и повысить безопасность. Многие приборы, оснащенные микропроцессорами, можно отнести к числу интеллектуальных. Они выполняют самодиагностику и поддерживают один или несколько общих протоколов связи для того, чтобы предоставить пользователям обратную связь в реальном времени и обеспечить сбор данных за определенный интервал времени.

 

Достижение более высокого уровня

расходомеры

Расходомеры ST50 и ST75 от FCI оснащены инфракрасными портами. С помощью стандартного карманного компьютера пользователь может связаться с прибором и получить любые данные, которые он мог бы получить через проводное соединение

Наибольший рост на рынке расходомеров наблюдается в сфере новых технологий. „Не вызывает сомнения, что рынок движется в сторону расходомеров на основе новых технологий“, – отмечает Джессе Йодер, президент компании Flow Research Inc. Эта компания специализируется на исследовании рынка контрольно-измерительных приборов, расходомеров, датчиков давления и температуры. „Однако, – продолжает он, – для развития требуется время, поскольку установлено и еще работает большое количество традиционных измерителей“. Джеймс „Джед“ Мэтсон, старший специалист по продукции направления ультразвуковых расходомеров GE Infrastructure Sensing, утверждает, что расходомеры на основе новых и усовершенствованных технологий выходят за пределы простого измерительного оборудования и готовы решать новые проблемы: „Теперь расходомер – уже не просто расходомер как таковой. Он подходит для работы в агрессивной среде и решения интеллектуальных задач. Проблема состоит в том, чтобы определить, что делать со всей информацией, которую могут предоставить эти умные приборы. Как максимизировать их возможности диагностики, как понять, что нужно сделать, чтобы превратить их во что-то полезное для процесса?“

В качестве одного из примеров применения новой технологии можно указать на использование ультразвуковых расходомеров для измерения потока газа. Мэтсон отмечает, что технология фиксации состояния для измерения потока газа ранее считалась невозможной, так как полагали, что плотность газа недостаточна для правильной работы ультразвуковых устройств. Тем не менее, по словам Мэтсона, в 2001 году компания вышла на рынок с расходомером, в котором ультразвуковая технология соединена с методом времени прохождения. Использование новых преобразователей позволило во много раз увеличить энергию ультразвуковых колебаний и достичь погрешности измерения не более ±2%. Этот способ хорошо работает во многих случаях, однако для воздуха в трубе из углеродистой стали требуется давление газа как минимум 0,4 МПа.

В приборе DigitalFlow CTF878 от Panametrics используется более современная технология фиксации состояния газового потока. Эта технология позволяет снизить требования к давлению. Измерение на основе ультразвуковой фиксации состояния газового потока возможно при атмосферном давлении до скорости порядка 46 м/сек. В этих приборах для измерения потока природного газа, сжатого воздуха или любого другого газа используется корреляционный метод. Расходомер не имеет смачиваемых или подвижных частей, не требует технического обслуживания и не вызывает падения давления.

 

Расходомер

Ультразвуковой расходомер газового потока CTF878 на основе технологии фиксации состояния не имеет движущихся частей

Ультразвуковые, Кориолиса…

Наряду с ультразвуковыми приборами расходомеры Кориолиса представляют собой наиболее быстрорастущий сегмент рынка измерительных приборов на основе передовых технологий. Их особенностями являются высокая точность и незначительные требования к техническому обслуживанию. Они также могут служить долгие годы без перекалибровки. Их способность давать информацию о массовом расходе и проводить измерения плотности (в отличие от измерения объема потока) позволяет пользователям узнать о составе текучей среды, а не просто о ее количестве. Эта характеристика важна для применения в химической промышленности.

Измерительные приборы Кориолиса от Micro Motion определяют плотность, общую скорость потока и температуру, что позволяет выйти за пределы потока и проникнуть в суть процесса. Говорит Марк Баттлер, менеджер по линии продукции в компании Micro Motion, Emmerson Process Management: „Клиенты ожидают большего и большего от своих расходомеров, они находят новые способы применить на практике такое их преимущество как всеобъемлющие данные. Технология расходомеров развивается в том направлении, где можно больше узнать о процессе, а не просто о скорости потока“.

расходомеры

Отличительной чертой элитной серии расходомеров Кориолиста от Micro Motion/Emerson Process Management является многомерная цифровая обработка сигнала (MVD). Система, состоящая из двух частей, включает датчик, который соответствует таким параметрам процесса, как перепад давления и температура, и электронику, которая обрабатывает «сырой» сигнал от датчика

По мнению Баттлера, самодиагностика – это краеугольный камень измерительных приборов Кориолиса. Самодиагностика применима к состоянию прибора и состоянию процесса. Он утверждает: „Клиентам необходимо уметь определять возникновение проблемы у измерительного прибора. Не менее важно для клиентов, чтобы расходомер сигнализировал о том, что в процессе появились проблемы, не относящиеся к измерительному прибору. Расходомер, который может привлечь внимание к возникшей проблеме в процессе, очень полезен“. Подобным же образом расходомеры Optimass Coriolis от компании Krohne измеряют до четырех переменных процесса одним прибором. Их характеризует высокий уровень диагностики при проверке функционирования. Optimass предлагает модульную конструкцию с внешним интерфейсом на основе датчиков и электронным выходом. Джонатан Фидлер, специалист по продукции в компании Krohne для региона NAFTA (Североатлантическая зона свободной торговли), говорит: „Концепция разделения преобразователя, играющего специфическую роль сенсора, и широкораспространенного ввода/вывода на выходе позволяет поддерживать цифровую связь с расходомером с требуемого расстояния. Он приобретает также дополнительные преимущества в случае, если эта концепция распространяется на всю линию – один основной преобразователь с модулями специальных датчиков. Это позволяет упростить разработку, производство и эксплуатацию. При наличии новых протоколов можно добавить их один раз через панель вместо того, чтобы добавлять их к каждой из 20 новых линий продукта. Это снижает затраты, не сказываясь отрицательно на качестве“.

 

…и еще

Расходомеры

В расходомерах на основе технологии фиксации состояния Sonartrac от компании Cidra используются два комбинированных измерения. Одно отслеживает скорость объемного потока, другое использует скорость звука в текучей среде для выдачи объединенной информации. С помощью методики обработки гидролокационных массивов прибор «слушает», а затем интерпретируем области давления, порожденные турбулентными потоками в трубе. Достижима ± 0,5

Помимо ультразвуковой и кориолисовой существуют и другие передовые технологии, обеспечивающие преимущества высокой точности, минимального технического обслуживания и самодиагностики. Например, с помощью магметра Optiflux от компании Krotne проводится измерение как объема потока, так и концентрации (проводимости) и температуры. Optiflux осуществляет 100-процентную самопроверку своих элементов и программы. Выполняются традиционные проверки сопротивления и целостности, что определяет состояние канала магнитного потока и контроль тока возбуждения с целью поддержания точности показаний, а также проверка сопротивления электродов для определения покрытия. Проводятся также проверки линейности калибровки для того, чтобы подтвердить, что показания измерителя соответствуют требованиям точности. Он определяет частичное заполнение труб, деформирование профиля потока и изменения в составе текучего материала, вызванные аэрацией, высокой долей содержания твердых веществ или неоднородных жидких смесей и оповещает пользователя о возможных проблемах. Эти действия позволяют пользователям определять, в каком из измерительных приборов возникли проблемы, а также выяснить вероятные причины, что сокращает время простоя.

По-другому функционируют измерительные приборы, основанные на технологии гидролокации. Их ввела компания Cidra для проведения измерений потоков жидкостей и газов в одно- и многофазных потоках. Конфигурация „фиксации состояния“ системы Sonartrac может быть установлена на уже существующих технологических линиях без нарушения процесса производства.

Дэн Джислинг, главный инженер по технологии производства в Cidra Corp., разъясняет: „Система Sonartrac обеспечивает измерение объемного потока и скорости звука. Во многих случаях она предоставляет чрезвычайно точные данные по объемной доле газовой фракции. В некоторых ситуациях насыщенное газом текучее вещество может вызвать сбой калибровки или измерений. Это явление трудно заметить. Измерительные приборы системы Sonartrac тщательно отслеживают долю содержания газа в трубопроводе и выдают четкую картину того, что происходит внутри трубы“.

 

Расширяя диапазон

расходомеры

Расходомеры на основе передовых технологии от компании Krohne включают серии Optiflux (сверху) и Optimass. Электромагнитный расходомер отличается встроенной. Приборы Кориолиса семейства Optimass разработаны для применения в тяжелых условиях. Надежная конструкция датчиков на основе адаптивной технологии (AST) настраивает каждый прибор так, что он не зависит от внешних сил и плотности текучей среды

Диапазон использования расходомеров на основе передовых технологий расширяется посредством разнообразных функций поддержки от коммуникаций до беспроводной связи. Эрик Уибл, технический директор компании Fluid Components International (FCI), рассматривает, как с помощью электроники ПК и plug-and-play развиваются измерительные приборы на основе передовой технологии. „Пользователям не нужно больше искать аналоговый выход, который дает им один параметр процесса. Им необходима цифровая шина, предоставляющая многочисленные параметры процесса, которые можно встроить в компьютер с помощью удобной для пользователя процедуры установки“.

Примером является Model ST98 от компании FCI, прибор plug-and-play, оснащенный протоклом Profibus. Он имеет встроенную самодиагностику, которая сигнализирует о наличии проблем и требует сигнала подтверждения для сброса в исходное состояние.

„Все большее количество измерительных приборов используется для точной настройки процесса, – отмечает Сэм Креш, менеджер OEM компании FCI. – Когда происходит какое-либо событие, пользователю необходимо проверить, что случилось. Он может объединить приборы в систему профилактического обслуживания, либо использовать беспроводной карманный компьютер (PDA) для подключения к расходомеру и получения необходимых данных. По нашим наблюдениям, беспроводные приложения находятся на подъеме. Они снижают трудозатраты и позволяют проводить дистанционный мониторинг“. Измерительные приборы ST50 и ST75 производства FCI имеют беспроводные инфракрасные порты. С помощью стандартного PDA пользователь может делать то же самое, что и с помощью проводного соединения.

Вне самих приборов устанавливается оборудование, которое поддерживает параметры, используемые для расчетов показателей потока. Джим Шилдс, менеджер по маркетингу продукции компании Fluke Corp., производителя инструментов калибровки процесса, отмечает: „У нас есть ряд инструментов, с помощью которых измеряется давление. Мы помогаем людям, которые используют измерители на основе передовых технологий, получать более точные данные, а затем подтверждать их. Сохранность при передаче информации – это только один пример. Неприемлема разница в измерениях даже в 1%. Этот показатель может означать упущенный доход в миллионы долларов в день. Калибровка и точность этих приборов являются решающими“.

Нелегкая работа

Разнообразные приборы на основе передовых и развивающихся технологий определенно оказывают влияние на рынок промышленных измерителей. Однако пока не появилась какая-либо преобладающая технология. Ультразвуковые и кориолисовы приборы явно демонстрируют тенденцию самого быстрого роста на рынке. Внедряются инновационные концепции, основные характеристики которых – интеллект в форме самодиагностики и коммуникаций.

Необходима компетентность, чтобы выбрать соответствующий прибор для проведения измерений. „Вам необходимо знать, как вы будете использовать прибор, как вы будете его применять. Измерители существуют уже сотню лет. Может показаться, что выбрать нужный прибор легко. Но это не так“, – говорит Джислинг из компании Cidra.

Джислинг полагает, что будущее связано с бесконтактными технологиями. Филдер из компании Krohne считает, что приборы становятся все более интеллектуальными и универсальными в применении. Их легко специфицировать, устанавливать и обслуживать, и все это по доступным ценам. Мэтсон из GE Infrastructure Sensing отмечает: „Измерение массового расхода является потенциально растущей частью рынка. Большая часть потребителей останавливает свой выбор на приобретении измерителей объемного потока, но они хотели бы иметь прибор для измерения массового расхода. Идет поиск путей использования расходомеров на основе технологии Кориолиса для измерений газа по типу ультразвуковой технологии фиксации состояния. Эти концепции новы, но они развиваются именно там, где необходимо применять расходомеры с передовыми технологиями“.

Йодер из Flow Research считает, что большой проблемой является инерция. По его словам: „Определенную роль играют затраты, но самым большим препятствием на пути распространения данных приборов является стремление выбирать то, что знакомо, несмотря на весомые причины для изменения“.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *