Aktuální vydání

celé číslo

07

2021

Automatizace řízení dopravy a infrastruktury, nabíjecí stanice, autonomní vozidla

celé číslo

Neinvazivní ultrazvukové průtokoměry kapalin a plynů Fluxus

Tento článek popisuje použití ultrazvukových průtokoměrů Fluxus ADM a uvádí jejich výhody a možnosti použití. Příložné vícekanálové ultrazvukové průtokoměry Fluxus ADM, které nabízí a dodává společnost LEVEL INSTRUMENTS CZ – LEVEL EXPERT, měří průtok kapalin a plynů v zaplněných potrubích různých průměrů o různé rychlosti průtoku média. Měření průtoku je založeno na principu ovlivňování ultrazvukových vln proudícím médiem (kapalinou nebo plynem) – vyhodnocuje se časový rozdíl mezi vysláním a přijetím ultrazvukového signálu, změna jeho frekvence nebo fázový posuv.
 

Popis snímačů

 
Základní součástí průtokoměrů Fluxus jsou příložné sondy, které se montují na vnější stranu potrubí. Není tedy nutné narušit stěnu potrubí a při montáži není třeba odstavit výrobní proces. V místě měření tak nevzniká ztráta tlaku. Žádné části průtokoměru nejsou ve styku s měřeným médiem. Ultrazvukový průtokoměr rychle reaguje na náhlé změny průtoku, a tím zaručuje spolehlivé a přesné měření i v nepříznivých podmínkách. Výhodou je rovněž bezpečnostní hledisko. V případě nebezpečných zařízení musí být instalace všech obvyklých kontaktních průtokoměrů úředně schválena. U ultrazvukových průtokoměrů ovšem tato povinnost zpravidla odpadá.
 
Průtokoměry Fluxus je možné doplnit vestavnou jednotkou pro výpočet přenášeného tepla se dvěma vstupy pro připojení čidel Pt100 s měřicím rozsahem –50 až +400 °C, které měří teplotu na vstupu a na výstupu ze systému.
 

Podzemní zásobníky zemního plynu

 
Podzemní zásobníky zemního plynu mohou být vytvořeny ve vyčerpaných kolektorech zemního plynu, v jeskyních z podzemních solných formací apod. Každý podzemní zásobník plynu má své vlastní charakteristiky, dané typem úložiště, ale všechny čelí podobným problémům: vysoce dynamický obousměrný tok plynu pod vysokým tlakem, značná vlhkost vytěženého plynu, který musí být sušen před tím, než se dostane do dopravní sítě, nutnost zabraňovat vzniku hydrátu, časté snížení nebo zvýšení tlaku plynu atd. Příložný průtokoměr Fluxus® ADM (obr. 1) je pro podzemní zásobníky plynu ideálním řešením a najde své použití na mnoha místech při měření průtoku plynů.
 

Měření průtoku plynu v ústí vrtu

V závislosti na typu skladování může být při vtláčení i těžbě plynu dosaženo značného tlaku (25 MPa). Tradiční způsob měření průtoku plynu pomocí clony a rozdílu tlaku v těchto podmínkách není ani přesný, ani spolehlivý. Protože tyto průtokoměry mají omezenou přestavitelnost, obvykle pracují tzv. kaskádovým způsobem, aby bylo možné pokrýt dostatečně široký rozsah průtoku. To s sebou nese velké tlakové ztráty. Jsou také předmětem značného opotřebení. Při nízkém tlaku se mohou clonová měřidla zanést vytvářejícím se hydrátem nebo nečistotami. To má za následek nadměrné náklady na údržbu a nutnost častých odstávek. Jednoduše řečeno: měření z vnější části potrubí jasně dokazuje, že je v tomto případě pro měření průtoku mnohem vhodnějším řešením.
 
Ultrazvukové snímače společnosti Flexim GmbH měří průtok neinvazivně přes stěnu potrubí, a to v obou směrech, i při extrémně velkých rozsazích měření a s velkou přesností. Proto nahradí jeden průtokoměr Fluxus G dva nebo více konvenčních clonových průtokoměrů. Vzhledem k tomu, že příložné průtokoměry nepřijdou do přímého kontaktu s plynem, který protéká uvnitř potrubí, nejsou ovlivněny tokem pevných částic, hydrátem nebo velkou vlhkostí.
 
Navíc neinvazivní měření průtoku plynu nezpůsobuje tlakové ztráty, a nemá tudíž negativní vliv na snížení energetické účinnosti.
 

Vstřikování inhibitorů

Tvorba hydrátů síry nebo krystalizace může mít zásadní vliv na provoz zásobníku. V nejhorším případě mohou tyto pevné struktury, které se v případě hydrátů podobají ledu nebo mokrému sněhu, zalepit potrubí, což často vedlo k přerušení procesu skladování plynu a poté k nákladné údržbě. Aby se předešlo jejich vzniku, přidávají se do plynu tzv. inhibitory. Pro jejich vstřikování se používají pístová čerpadla, která vstřikují inhibitory pod vysokým tlakem, kdy proud kapaliny je pulzující a velmi dynamický.
 
Přenosný průtokoměr Fluxus F (obr. 2) je ideální řešení pro monitorování vstřikovaných dávek. Příložný ultrazvukový průtokoměr pro kapaliny pracuje nezávisle na tlaku v potrubí a měření není ovlivněno ani pulzací tlaku a průtoku.
 

Související úlohy

Příložný průtokoměr Fluxus není vhodný jen pro měření průtoku zemního plynu při skladování v podzemních zásobnících. Využití najde také při měření průtoku pomocných médií: oleje, stlačeného vzduchu nebo oxidu uhličitého. Podobně jej lze využít také při průzkumu a těžbě, přepravě a distribuci zemního plynu.
 

LNG – zkapalněný zemní plyn

 
V terminálech, skladovacích prostorách i v jednotlivých závodech je zemní plyn skladován v kapalném stavu při teplotě –163 °C. Při této teplotě se zemní plyn stává čirou, bezbarvou kapalinou bez zápachu. Zabírá až 600krát menší objem než plynný LNG a lze jej dopravovat na velké vzdálenosti. Takovéto extrémní podmínky způsobují běžným průtokoměrům značné problémy. Průtokoměr Fluxus ADM s nástavci WaveInjector® (obr. 3) měří průtok LNG neinvazivně, a proto nemá nevýhody kontaktních metod měření. WaveInjector tepelně odděluje snímače od extrémních teplot a současně zaručuje perfektní akustické propojení. Měřit průtok je tak možné při provozních teplotách v rozsahu –160 až +400 °C, dokonce i v prostředí s nebezpečím výbuchu.
 
Principem činnosti nástavců WaveInjector je přenos ultrazvukových vln kovem. Mezi stěnou potrubí a snímačem je umístěna kovová destička, která však nebrání téměř bezeztrátovému přenosu ultrazvuku mezi potrubím a snímačem. Prostřednictvím těchto nástavců jsou snímače chlazeny na teplotu odpovídající jejich standardnímu pracovnímu rozsahu.
 
Tepelně oddělené ultrazvukové snímače jsou osvědčený a spolehlivý způsob měření průtoku, které navíc nezpůsobují žádné tlakové ztráty. Vzhledem k tomu, že příložné převodníky jsou jednoduše upevněny na vnější straně potrubí, pro instalaci není nutné přerušit proces. Průtokoměry Flexim s nástavci WaveInjector jsou vhodné i pro modernizaci starších zařízení.
 

Další oblasti použití průtokoměrů Fluxus ADM

 
Průtokoměry Fluxus ADM jsou vhodné pro chemický a petrochemický průmysl (agresivní média, vysoké teploty, nevodivá média), farmaceutický průmysl (měření v čistém prostředí), potravinářství (hygienické podmínky), vodárenství a zpracování odpadních vod (potrubí velkých průměrů), elektroenergetiku (měření objemu chladicí vody a vody z kotlů, kondenzátu, vytápěcích okruhů), chlazení a klimatizaci (měření průtoku na vstupu i na výstupu), letectví (měření průtoku hydraulických kapalin) a pro mnoho dalších průmyslových odvětví.
 
Výhody měření průtokoměry Fluxus ADM jsou:
  • přesné měření průtoku kapalin a plynů,
  • spolehlivé měření v širokém rozsahu a s obousměrným tokem,
  • není nutný žádný zásah do potrubí, žádné přerušení procesu, žádná odstávka provozu,
  • žádný vliv vlhkosti,
  • absolutní odolnost snímačů proti opotřebení, vyžadovány jsou pouze drobné údržbové práce,
  • dlouhodobá stabilita,
  • snadná instalace a nízké náklady na instalaci,
  • nezávislost na vodivosti a tlaku média,
  • žádné tlakové ztráty,
  • žádný kontakt s médiem,
  • cenová výhodnost zvláště při použití na potrubích o velkém průměru a s velkým provozním tlakem.

Závěr

 
Průtokoměry Fluxus ADM pro měření průtoku kapalin a plynů, provozní analyzátory, refraktometry PIOX R a jednotky pro měření koncentrace PIOX S dodává na český trh výhradní zástupce společnosti Flexim, firma Level Instruments CZ – Level Expert, s. r. o. Tato společnost nabízí svým zákazníkům kompletní řešení úloh měření hladiny, průtoku, tlaku, teploty a rozhraní v nejrůznějších průmyslových odvětvích.
 
Obr. 1. Stacionární příložný průtokoměr Fluxus ADM 7407
Obr. 2. Přenosný příložný průtokoměr Fluxus ADM F601
Obr. 3. Příklad použití průtokoměru Fluxus ADM s nástavci WaveInjector