Ультразвуковые расходомеры
Как работает ультразвуковой расходомер
В отличие от электромагнитного или кориолисового, ультразвуковой расходомер не требует электропроводности среды и не вмешивается в поток. Существует два основных принципа — каждый под свой класс задач.
Time-of-flight: разность времени пролёта импульсов
Два пьезоэлектрических датчика установлены под углом к потоку. По очереди один излучает ультразвуковой импульс по направлению потока, другой — против. Импульс «по потоку» приходит быстрее, «против потока» — медленнее. Разница во времени пропорциональна скорости среды. Электроника умножает скорость на сечение и получает объёмный расход. Этот метод используется в ЭЛМЕТРО-Флоус для измерения расхода газа в трубопроводах.
Эхолокация: измерение уровня в открытом канале
Датчик установлен сверху над открытым лотком или безнапорным трубопроводом. Излучает импульс вниз, ловит отражение от поверхности жидкости, считает время. Полученный уровень пересчитывается в расход по тарировке мерного сечения (лотка Паршаля, лотка Вентури). Так работает ЭХО-Р-03 для сточных вод. Принципиальный плюс: датчик не контактирует с потоком — нет коррозии, нет налипания осадка, нет обслуживания.
Главное преимущество ультразвука: универсальность по среде. Эти приборы измеряют расход природного газа, питьевой воды, нефтепродуктов, агрессивных жидкостей и сточных вод — нужно только выбрать правильное исполнение под задачу.
Три модели в каталоге АДМ Энерго: какой ультразвуковой расходомер для какой задачи
Принципиально важно: ультразвуковые расходомеры не взаимозаменяемы. Прибор для газа не будет работать на воде, а расходомер сточных вод не подойдёт для напорного газопровода. Каждая модель решает свою задачу.
ЭХО-Р-03 — для сточных вод и безнапорных трубопроводов
Расходомер ЭХО-Р-03 производства ООО «ПНП СИГНУР» — акустический расходомер сточных вод с интегратором. Госреестр СИ № 74681-19, цена в каталоге АДМ Энерго — 7 000 руб. Работает по эхолокационному принципу: датчик АП-11 или АП-13 размещается над открытым каналом или безнапорным трубопроводом, измеряет уровень и пересчитывает в мгновенный расход. Электронный блок ППИ-Р суммирует объём за смены, сутки, месяц.
Три исполнения:
- ЭХО-Р-03-1 — одноканальный, один датчик, один водовод.
- ЭХО-Р-03-2 — двухканальный, два водовода одновременно (например, ввод и сброс на очистных).
- ЭХО-Р-03-3 — двухлучевой, повышенной точности.
Выходные сигналы: 0-5, 0-20 или 4-20 мА, релейные уставки минимального и максимального уровня, RS-232 (до 15 м) или RS-485 (до 1200 м) для связи с компьютером и АСУ ТП. Программное обеспечение «Сигнур база данных» формирует почасовой, посуточный отчёты и журналы перерывов учёта.
ЭЛМЕТРО-Флоус (ДРУ) — для природного и попутного нефтяного газа
ЭЛМЕТРО-Флоус (ДРУ) производства ООО «ЭлМетро-Инжиниринг» — ультразвуковой расходомер газа для коммерческого учёта. Измеряет объёмный расход природного газа и других газов в рабочих условиях, дополнительно вычисляет приведённый объём к стандартным условиям, массовый расход и теплоту сгорания по ГОСТ 31369-2008. Работает на природном, попутном нефтяном, водородосодержащих газах, воздухе, азоте, кислороде.
Особенности:
- Корпусное и врезное исполнения. Корпусное — готовая катушка с фланцами; врезное — датчики устанавливаются на существующий трубопровод.
- Классы точности A (0,5%), B (0,7%), C (1,0%), D (1,5%), F (3,0%).Под коммерческий учёт — класс A или B.
- Климатические исполнения от −70 до +120 °C — для арктических условий и горячих газов.
- Взрывозащита 1ExdIICT6X для размещения во взрывоопасных зонах нефтегазовых объектов.
- Работа с агрессивными и загрязнёнными газами:сероводородом, конденсатом, абразивными включениями — не критично для ультразвукового метода.
- Интерфейсы: Modbus RTU (RS-485), USB, импульсный, аналоговый 4-20 мА, частотный до 1000 Гц.
УРС — универсальный ультразвуковой расходомер
УРС — ультразвуковой расходомер с накладным монтажом датчиков на существующий трубопровод. Главное преимущество — установка без вскрытия трубы и остановки технологии. Применяется для учёта воды, пара (в специальных исполнениях), нефтепродуктов на действующих трубопроводах, где нет возможности врезать корпусной прибор. Уточняйте параметры конкретного исполнения у менеджера АДМ Энерго.
Сравнение моделей: какой ультразвуковой расходомер выбрать
| Параметр | ЭХО-Р-03 | ЭЛМЕТРО-Флоус (ДРУ) | УРС |
|---|---|---|---|
| Производитель | ПНП СИГНУР (Россия) | ЭлМетро-Инжиниринг | — |
| Принцип | Эхолокация уровня | Time-of-flight | Time-of-flight, накладной |
| Среда | Сточные воды, любые жидкости | Природный газ, газы | Жидкости |
| Тип трубопровода | Открытый канал, безнапорный | Напорный газопровод | Любой напорный |
| Монтаж | Над каналом, без контакта | Корпусной или врезной | Накладной снаружи |
| Госреестр СИ | № 74681-19 | № 73894-19 | — |
| Точность | ±2% по уровню | 0,5–3,0% (классы A–F) | ±1-2% |
| Выходные сигналы | 4-20 мА, RS-232/485 | 4-20 мА, Modbus, импульс, USB | 4-20 мА, RS-485 |
| Взрывозащита | — | 1ExdIICT6X | опционально |
| Применение | Водоканалы, очистные | Нефтегаз, ГРП, котельные | Действующие узлы без врезки |
Когда выбирать ультразвуковой расходомер, а когда — другой тип
Выбирайте ультразвуковой, если...
- Сточные воды в открытом канале или безнапорной трубе.Альтернатив нет — только эхолокационный ЭХО-Р-03.
- Природный газ, попутный нефтяной газ. Электромагнитный не работает с газами вообще.
- Действующий трубопровод без возможности врезки.Накладные ультразвуковые ставятся снаружи трубы хомутами.
- Большие диаметры от Ду 300 и выше. Электромагнитные и кориолисовые в крупных размерах непропорционально дорогие.
- Среда с агрессивными включениями. Бесконтактный метод не подвержен коррозии чувствительных элементов.
Лучше выбрать другой тип, если...
- Стандартный учёт холодной/горячей воды в ЖКХ → электромагнитный расходомер (Питерфлоу) дешевле и точнее.
- Коммерческий учёт нефти, сжиженных газов в кг/ч → кориолисовый расходомер ЭЛМЕТРО-Фломак.
- Измерение пара → вихревой расходомер. Ультразвук в паре работает нестабильно.
Где применяются ультразвуковые расходомеры в Беларуси
ЭХО-Р-03 — сточные воды и водоканалы
- Очистные сооружения — учёт ввода и сброса очищенных стоков, баланс по линиям обработки.
- Водоканалы — измерение расхода в безнапорных коллекторах и приёмных камерах насосных станций.
- Промышленные предприятия — учёт сброса промышленных стоков для расчётов с городской канализацией.
- Ливневая канализация — мониторинг расхода в магистральных ливневых трубопроводах.
- Гидротехнические сооружения — лотковые измерения в обводных и сбросных каналах.
ЭЛМЕТРО-Флоус — нефтегаз и природный газ
- Газовые месторождения — коммерческий и технологический учёт природного газа на скважинах и сборных пунктах.
- Газораспределительные пункты (ГРП, ГРС) — учёт перед потребителями коммунально-бытовой сферы.
- Промышленные котельные — учёт расхода природного газа на котлы, расчёт теплоты сгорания.
- Нефтепромыслы — измерение попутного нефтяного газа на узлах подготовки нефти.
- Промышленные потребители — стекольные, металлургические, кирпичные заводы с большим потреблением газа.
- В комплекте с датчиками давления и датчиками температурыформирует измерительный комплекс СГУ.
УРС — модернизация без остановки
- Действующие тепловые сети — добавление узла учёта без перекрытия трубопровода.
- Промышленные водоводы — диагностика расхода без вмешательства в технологию.
- Резервные линии — временные точки измерения для пусконаладки и аудита.
Пять инженерных преимуществ ультразвукового метода
- Нет препятствий потоку. Датчики не выступают в проточную часть. Нет потери давления, нет повреждений при гидроударах, нет ограничений по скорости среды.
- Нет движущихся частей. Длительный срок службы 12-15 лет, минимальное обслуживание, отсутствие износа.
- Работа на загрязнённых средах. Сероводород, конденсат, абразивные включения, твёрдые частицы — не критично для акустического принципа (в отличие от вихревых и турбинных расходомеров).
- Измерение в обе стороны. Прямой и реверсивный поток измеряются одновременно — один прибор обрабатывает оба направления.
- Бесконтактный монтаж (для эхолокационных и накладных). Возможна установка без остановки технологии, без врезки в трубопровод, без вскрытия систем.