핀치 튜브 초음파 유량계유체의 속도를 초음파로 측정하여 체적 유량을 계산하는 유량계입니다. 초음파 변환기를 사용하여 유량계는 이동 시간의 차이를 평균화하거나 도플러 효과에서 흐름 방향과 반대 방향으로 전파되는 초음파 펄스 간의 주파수 이동을 측정하여 초음파 발사 경로를 따라 평균 속도를 측정할 수 있습니다. 유체의 음향 특성에 영향을 받으며 정확한 유량계에 따라 온도, 밀도, 점도 및 부유 입자 물질의 영향을 받을 수 있습니다. 구매 가격은 다양하지만 기계식 유량계와 달리 움직이는 부품이 없기 때문에 일반적으로 사용 및 유지 관리 비용이 저렴합니다.

감지 유형

세 가지 다른 유형이 있습니다초음파 유량계. 전송(또는 비행 시간) 유량계는 인라인(침입형, 습식) 유량계와 핀치 파이프(비침입형) 유량계로 나눌 수 있습니다. 도플러 이동을 사용하는 초음파 유량계를 반사 유량계 또는 도플러 유량계라고 합니다. 세 번째 유형은 개방형 채널 유량계입니다.^[1]

원칙

시간 이동 검출 방식 유량계

초음파 유량계흐름 방향과 반대 방향으로 전파하는 초음파 펄스의 이동 시간 간의 차이가 측정됩니다. 이 시간 차이는 초음파 빔의 경로를 따라 유체의 평균 속도를 측정한 것입니다. 절대 통과 시간의 합을 사용하여 평균 유체 속도와 음속을 계산할 수 있습니다. 이 두 전송 시간, 수신 및 송신 변환기 사이의 거리 및 경사각을 사용하여 소리가 상승할 때의 흐름과 하강할 때의 흐름을 반대해야 한다고 가정하면 정의에 의해 다음과 같은 속도 등을 쓸 수 있습니다.

 그리고 

위의 방정식을 더하고 빼면 다음을 얻습니다.

 그리고 

여기서 는 음의 경로를 따라 흐르는 유체의 평균 속도이고 는 음속입니다.

도플러 주파수 움직임 검출 방식 유량계

초음파 유량 측정의 또 다른 방법은 도플러 이동을 사용하는 것인데, 이는 초음파 반사 물질(예: 고체 입자 또는 흐르는 유체에 동반된 기포) 또는 난류에 의해 유발된 유체 자체에서 초음파 빔의 반사로 인해 발생합니다. 액체가 깨끗합니다.

도플러 초음파 유량계는 진흙, 거품이 있는 액체, 소리를 반사하는 입자가 있는 가스에 사용됩니다.

이 유형의 초음파 유량계는 초음파 빔을 조직에 통과시키고 반사판에 반사시키고 빔의 방향을 반대로 하고 측정을 반복하여 혈류량을 결정함으로써 혈류량을 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다. . 투과되는 빔의 주파수는 혈관 내 혈액의 움직임에 영향을 받으며, 상향 빔과 하향 빔의 주파수를 비교하여 혈관을 통과하는 혈류를 측정할 수 있습니다. 두 주파수 사이의 차이는 실제 체적 유량의 척도입니다. 광폭 빔 센서는 또한 용기의 단면적에 관계없이 유량을 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

개방형 채널 유량계

이 경우 초음파 소자는 실제로 열린 수로에서 물의 높이를 측정하고 있습니다. 수로의 형상에 따라 높이에서 흐름을 결정할 수 있습니다. 공기 중 음속은 온도의 영향을 받기 때문에 초음파 센서에는 일반적으로 온도 센서도 있습니다.

핀치 튜브 초음파 유량계애플리케이션 노트

사용운송 시간 클램프 유형초음파 유량계

초음파가 변환기 사이의 흐름을 통과할 수 없을 때 유량계가 측정할 수 없으므로 유체가 초음파를 적절하게 전도하는지 확인하십시오. 마찬가지로 도플러 유량계가 정확하게 작동하려면 초음파가 유체를 투과할 수 있어야 합니다. 유체가 상대적으로 불투명하고 유체에 불투과성인 경우 도플러 유량계는 파이프 벽 또는 그 근처에서 유체 속도를 측정하는 경향이 있어 심각한 측정 오류 및/또는 유량계 오류를 유발할 수 있습니다.

사용도플러 클램프식 초음파 유량계

유량계는 반사된 초음파 신호 없이는 작동하지 않으므로 유체가 초음파를 충분히 반사하는지 확인하십시오. 디자인에 따라 기류의 작은 기포나 기류의 소용돌이로 인해 반사가 발생할 수 있습니다. 이러한 반사 소스는 흐르는 스트림에 이미 존재하지 않는 경우 실제로 생성하기 어렵습니다. 다행히도 대부분의 응용 분야에는 기포 및/또는 소용돌이의 일부 조합이 있습니다.

슬러리에서 고체 입자의 속도는 액체 담체의 속도와 다를 수 있습니다. 고체 입자가 흐르는 흐름의 일부(예: 비교적 낮은 속도로 흐르는 수평 파이프)에 집중될 수 있는 경우 초음파 기술을 주의해서 사용하십시오. 고체 입자가 강한 신호를 생성하여 도플러 유량계가 액체가 아닌 고체의 속도를 측정하게 할 수 있으므로 슬러리 응용 분야에서 도플러 초음파 유량계를 사용할 때 주의하십시오.

초음파가 흐름에 들어갈 수 없을 때 유량계가 측정할 수 없으므로 변환기를 적시거나 변환기 앞의 벽을 적시지 않는 액체를 피하십시오. 초음파가 유체에 도달할 수 없을 때 유량계가 측정할 수 없으므로 파이프 벽에 안정적인 클램프 온 변환기 연결을 유지해야 합니다.

프로세스를 이해하고 이러한 유량계를 올바르게 사용하십시오. 예를 들어, 업스트림의 주기적인 청소 프로세스는 먼지가 초음파 에너지가 유체를 통과하는 것을 허용하지 않을 수 있기 때문에 유량계가 작동을 멈추게 할 수 있습니다. 또한 먼지가 젖은 변환기를 덮으면 유량계가 청소될 때까지 작동하지 않을 수 있습니다.

사용하는 방법핀치 튜브 초음파 유량계

핀치 튜브 초음파 유량계물, 용융 유황, 극저온 액체 및 화학 물질과 같이 초음파가 통과하는 액체의 속도를 측정하는 데 일반적으로 사용됩니다. 통과 시간 설계는 가스 및 증기 흐름을 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 많은 종류의 슬러리와 같이 초음파 에너지를 전달하지 않는 유체는 초음파가 유체에 침투하는 것을 제한하므로 주의하십시오. 도플러 초음파 유량계에서 불투명한 유체는 파이프 벽 근처에서 초음파의 침투를 제한하여 정확도를 감소시키거나 유량계를 측정할 수 없게 만듭니다. ToF(Time-of-Flight) 초음파 유량계는 불투명한 액체가 초음파가 수신기에 도달할 수 없을 정도로 초음파를 감쇠하는 경우 작동하지 않을 수 있습니다.

일반적인 응용 산업

산업별로는 석유 및 가스, 물 및 폐수, 전력, 화학, 식품 및 음료, 제약, 금속 및 광업, 펄프 및 종이가 있습니다.