未来型的流量检测技术

作者:Peter Dietrich 文章来源:德国Weil市Endress+Hauser公司 发布时间:2012-06-21


图1 借助于符合流程工艺的结构设计使得Clamp-On超声波传感器也能够在医药产品生产领域中进行精确的流量检测了

利用Clamp-On超声波流量检测技术可在流程设备管道系统外部对管道流量进行检测,在超纯水生产设备和WFI-Loops注射用水生产设备中,这一技术保证了很高的产品安全性、并不会产生交叉污染。

超纯水和注射用水的生产过程有着非常严格的卫生要求,避免交叉污染就是其中之一。对于与产品介质所接触的零件,利用Clamp-On超声波流量检测技术可以排除潜在的污染源。

Clamp-On超声波流量计可以简单、快捷地安装到现有流程设备的流量检测点处,不必中断正在进行的生产过程,提高了生产设备的利用率、避免了高价值产品的损失、降低了医药产品生产企业的成本费用。在安装时既可采用焊接方式,也可采用专门的固定器具把超声波传感器固定在管道系统上。这样,传感器的安装就保证了最高的生产安全性和生产可靠性。

Clamp-On超声波流量检测技术的另一个优点是使用灵活。检测仪能够可靠地检测管道直径DN15~DN4000内的流量数据。由Endress+Hauser公司研发生产的Prosonic Flow超声波流量检测仪适合于(钢铁和塑料材质的)管道中使用,也可以在有隔热、保温层的管道中使用。它可用两种不同的传感器完成所有公称尺寸管道的流量检测:一种传感器可以检测公称尺寸范围在DN15~DN65以内的管道;另一种传感器可以检测公称直径在DN50~DN4000内的管道。

原则上,这一仪器可以对各种流体介质的流量进行检测,例如对水、稀释剂、酸、碱溶液等。由于超声波检测仪按照声波发射和接收时差的原理工作,因此这一检测方法与被测介质的特性无关,例如它不受被测介质的压力、温度、粘度和流动性的影响。

可靠检测 灵活使用

由于Clamp-On超声波流量检测技术常常被人们视为未来型的技术,因此在医药产品以下重要生产领域中得到广泛的应用:长期安装使用的生产过程检测系统,例如在注射用水WFI-Loops生产设备中,以及临时性的监控检查应用中。

在长期的生产过程检查控制中,应确保检测仪在流程设备生产条件下能够可靠并安全地工作。Endress+Hauser公司Clamp-On检测仪的研发技术人员对其Prosonic Flow 93P型超声波流量检测仪进行了不断的改进,使其性能得到了进一步优化。它所使用的传感器是由坚固的不锈钢材料制造而成(安全防护等级达IP 69),能够在工作环境温度-40~170℃之间使用。其编码导轨、带减震缓冲的传感器和传感器固定件使得检测仪的安装更加简单、可靠。超声波传感器可以精确定位于各种管道上,因此这一系统的优点是:保障了完美准确的检测结果。

对于超声波流量检测系统来讲,检测信号的稳定性非常重要,而且也保证了长时间使用的可靠性。Prosonic Flow系列超声波流量检测仪能够通过自动频率扫描、确定与管道最佳匹配的超声波信号来保证这一点。


图2 借助于统一的操作菜单可以在“快速指导”的帮助下简单地完成参数赋值

在对安装使用的流量检测仪进行比较鉴定时,Prosonic Flow 93T凸显其优势。除了灵活移动外,在大功率蓄电池的驱动下也无需电网供电,就能可靠地完成工作。坚固耐用的Clamp-On超声传感器的安装、紧固专门按照移动式应用而设计,可以快捷地完成安装固定。

所有的检测数据都可经USB接口保存到优盘上,可以直接由计算机程序读取,例如利用微软的电子表格来读取,利用其电流输入端也可用其他外部仪器读取、保存检测到的流量数据。

易于操作

就像其他所有的Edress+Hauser流量检测仪一样,无论是固定安装使用的Prosonic Flow 93P还是移动式变型Prosonic Flow 93T均按照Proline模块化仪器设备的设计方案设计和制造。这一模块化方案为该公司研发生产的所有流量检测仪提供了统一的仪器操作使用方案,构成了Promag(磁感应式)、Promass(科里奥理原理的)、Prowirl(涡旋式)、Prosonic Flow(超声波式)和t-mass(感温式)的一套完整体系。

借助于成本-功能的优化,用户始终会以最少的花费购买到最需要的技术。统一操作方案中的快速指导可以使用户逐步地了解、熟悉所有所需的功能。这使得检测仪参数的赋值更加简单,与其他类型的检测仪相比较也绝不会遗漏一个参数。在Clamp-On超声波流量检测仪中,像管道直径、管道壁厚、被测介质类型等参数都是自动提问要求输入的。检测仪的启动和测试同样也非常简单、可靠。

统一的附件和备件,例如与Proline仪器方案一致的附件和备件大大地降低了用户库存资金的占用,且通过简单的元器件更换便可以明显地提高生产设备的利用率。同时,接触点的设置、操作和检验报告等也都是统一的,包括能够快速、可靠地阅读检测数据的Applicator数据阅读器、FieldCare(离线和在线)编程器和检测数据可视化显示装置等。Hart、Profibus、Foundation等现场总线的通讯接口使得所有按照Proline模块化原理设计制造的检测仪都可以灵活地完成系统集成。

可验证的检测结果

超声波流量检测仪的检测结果可以用通过认证的、可信的现场计量检定仪器进行计量检定。计量检定时,超声波流量检测仪与现场计量检定的参考仪器按照生产环境串联在一起进行鉴定。

在现场计量检定时,Edress+Hauser公司的技术服务人员将Promass F作为高精度的参考(对比)设备。而作为比较参考的Promass F检测仪的检测精度则按照ISO IEC 17025标准规定的检验方法给予保证,有着完全符合国际标准的可追溯性。

此外,作为现场计量检定的补充,还可以在CompuCal软件的帮助下实现无纸计量检定管理,从而实现计量检定费用和检测数据可用性的优化。

逆流而行:超声技术的时差检测法

逆水行舟比顺流而下要耗费更多的气力。在超声波流量检测技术中,所采用的时差检测仪是一种利用物理原理检测的仪器。在管道上发射超声波的传感器能够交替发出和接收超声波信号。首先,在管道内没有介质流动时标定好超声波的发射和接收时间差。当管道中开始有流体介质流动时,由于发射的超声波是逆流体介质流动方向发射的,因此发射和接收时间就比标定的时间有一定的延迟。随着流体介质的流速不同,超声波发射和接收的时间延迟也不同。由发射和接收两个传感器所测定的时间差与管道中流体介质的流速成正比,就可以推导出流体介质的流量。

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