Технологични новости при разходомерите

Някои от актуалните тенденции при разходомерите в последните години представляват просто разширения, актуализация и прецизиране на съществуваща вече технология, но две от тях се определят като ключови и се очаква да предизвикат революция в областта. Това са напредъкът в диагностиката на разходомери и внедряването на аналогична на смартфон технология за подобряване на достъпа, комуникациите и в недалечно бъдеще предоставяне на възможност за поставянето на дисплеи на уредите. Сред другите важи тенденции са още смаляването и специализирането на разходомерите.

Малки разходомери с големи възможности

През последните години някои видове разходомери стават все по-малки. На пазара вече се предлагат редица компактни, малки разходомери на относително ниска цена. Водеща позиция по отношение на тази тенденция към минитюаризация заемат електромагнитните разходомери, главно защото при тях измервателният елемент трябва да е малко по-голям от тръбата, пренасяща проводимата течност.

На пазара вече могат да се намерят миниатюрни електромагнитни разходомери за тръби с размери от 1,3 см. Малките габарити на тези устройства ги правят изключително подходящи за модулни процесни установки, където пространството често е ограничено, или за местоположения със затруднен достъп.

Въпреки че са миниатюрни, тези разходомери предлагат богата гама от възможности. Някои устройства включват IO-Link свързаност за цифрови комуникации, предоставяща възможност за интегриране в системи за автоматизация. Bluetooth интерфейсът дава директен достъп до данни от процесите и диагностиката и позволява на потребителя да конфигурира измервателните уреди, без да е необходимо да се прекъсват дейностите. Някои от тези инструменти могат да бъдат управлявани и настроени чрез специализирани приложения за Android и iOS устройства. Очаква се в бъдеще тенденцията към миниатюризация да се запази и да продължи да се разширява, обхващайки и други видове разходомери.

Както повечето разходомери, електромагнитните устройства предлагат измерване на обемен дебит. За много приложения обаче е необходимо измерването на масов дебит – област, в която водеща позиция заемат кориолисовите разходомери.

Измерване на масов дебит

Според проучване на компанията за пазарни анализи и консултации Grand View Research, електромагнитните разходомери държат най-голям дял от пазара. Очаква се обаче до 2025 г. при ултразвуковите и кориолисовите разходомери да бъде отчетен най-бърз темп на растеж поради напредъка в технологиите, който осигурява високата надеждност и точност на този тип уреди. Според прогнозата на пазарния анализатор употребата на кориолисови разходомери ще нарасне. Очаква се широкото приложение на кориолисови разходомери в нефтената и газовата индустрия и в химическата промишленост да окаже положително въздействие върху пазара. Една от основните причини за този ръст е възможността тези разходомери да измерват масов дебит. В миналото тази функционалност бе свързана с много висока цена на уреда, но през последните години се наблюдава намаляване на разликата в цените на масовите и обемните разходомери.

Ултразвуковите разходомери са безконтактни и могат да бъдат използвани при много големи диаметри на тръбопровода. Доскоро кориолисовите разходомери се използваха предимно за линии с по-малки диаметри, но напоследък се наблюдава тенденция за увеличаване на размера им. Няколко компании предлагат кориолисови разходомери за тръбопроводи с размер над 25 см, подходящи за приложения като зареждане и разтоварване на кораби.

В допълнение, потребителите откриват, че кориолисовите разходомери, освен базовото измерване, предлагат много други усъвършенствани функции. Например повечето кориолисови уреди измерват не само масов дебит, но и плътност, температура, като някои дори мерят вискозитет. Тези качествени параметри предоставят напълно нови възможности за потребителите, които все повече гледат на кориолисовите разходомери като на процесни анализатори. В нефтената и газовата индустрия кориолисовите разходомери предлагат разнообразие от стойности като корекция на обема и плътността спрямо референтна температура или налягане, както и измерване на нетното съдържание на нефт и вода в преминаващия по тръбопровода поток. При производството на храни и напитки същите измервания на плътността и температурата могат да се използват за определяне на захарно съдържание на воден разтвор, алкохолно съдържание или процентна концентрация на двукомпонентни смеси.

В обобщение може да се каже, че макар спадането на разликата в цените на кориолисовите и обемните разходомери да е фактор, за много потребители допълнителните функции и точността са основните предпоставки да изберат кориолисов разходомер.

Специализирани разходомери

Доскоро инженерите, отговарящи за измервателната техника в индустрията, трябваше да се “справят” със стандартни разходомери. При приложения с особено тежки работни условия – абразивност, много високи или екстремно ниски температури, киселинна среда и др., се налагаше специфицирането на облицовки от неръждаема стомана, керамика и други материали за разходомерите. В някои случаи обаче това се оказваше недостатъчно и се стигаше до преждевременни неизправности.
Днес, съществуването на материали като Hastelloy C, Monel, Inconel и широка гама специализирани сплави прави възможно производството на разходомер, подходящ за почти всяка течност или газ. В допълнение, производителите на разходомери са в готовност за проектиране и изработване на уреди, отговарящи на нуждите на специфични индустриални отрасли.

Непрекъснато появяващите се нови и изменящите се съществуващи стандарти за спецификациите на измервателната техника също усложняват ситуацията. Например един разходомер с хигиеничен дизайн трябва да отговаря на изискванията на различни специализирани в областта организации, като същевременно предоставя и устойчивост на операции по почистване и стерилизация на място, както и на измиване със струи под високо налягане.

Въпреки че специализирани разходомери е имало винаги, понастоящем тенденцията е към производството на повече устройства, отговарящи на нови регулации, позволяващи разрешаването на проблеми при нови приложения и задоволяващи нуждите на все по-малки пазарни ниши. С подобрените производствени техники, 3D принтирането, компютърното моделиране и симулация и усъвършенстваната микроелектроника компаниите вече могат да изработват специализирани разходомери много по-бързо от преди, позволявайки им много по-бързо заемане на доминираща пазарна позиция.

Все по-интелигентни разходомери

Така наречените смарт разходомери се използват от десетилетия, но през последните години те стават все по-интелигентни, с функции за самодиагностика и самостоятелна верификация. Самодиагностиката означава, че разходомерът е способен да засече възникнал проблем чрез непрекъснат мониторинг на параметри, свързани с механичните, електромеханичните и електронните му компоненти.

Обикновено по време на фазата на проектиране на разходомера се използват анализи, спомагащи за идентифициране на компонентите от критично значение в сигналната верига, започвайки от влизащите в контакт с флуида части, следвани от електромеханичните компоненти, усилвателната платка, основния електронен модул и изходите. След това за всеки критичен компонент се задава подходящ праг на безопасност.

Фърмуер в предавателя непрекъснато следи цялата сигнална верига за отклонения. Например, ако се засече грешка, се подава сигнал, който може да бъде изпратен като съобщение към системата за автоматизация. Това съобщение може да съдържа и съвети за отстраняване на проблема и възстановяване на нормалното функциониране на разходомера.

Днес е възможно да се проектират разходомери с обхват на самодиагностиката от 94 и повече процента (в съответствие с IEC 61508 Функционална безопасност на електрически/електронни/програмируеми електронни системи за безопасност) и много ниски нива на незасечени неизправности. Много, но не всички от производителите на разходомери, използват подобен тип самодиагностика, но една от новите тенденции е самостоятелната верификация.

В зависимост от индустриалния сектор, в който се използват, разходомерите трябва да бъдат калибрирани периодично. Например за химическата индустрия изискванията за изпитване са зададени в IEC 61508 и IEC 61511, докато в нефтената и газовата промишленост се следват договорни споразумения между продавача и купувача и се спазва съответствие с разпоредбите на правителствени агенции. Самостоятелната верификация се извършва по команда от системата за автоматизация или подадена на самия инструмент. По време на процедурата се изпълняват проверки, след което се генерира отчет, който може да се използва за верифициране, че устройството все още функционира нормално.

Очаква се тази тенденция за самостоятелна верификация да продължи да се разраства, тъй като води до пестене на време и финансови средства. Изпълнението й може да удължи циклите на калибриране на разходомера десетократно или повече. В някои случаи може да е възможно дори напълно да се замести калибрирането на място със самостоятелна верификация.

Свързани разходомери

В миналото разходомерите бяха свързани със системата за автоматизация чрез проста, но ограничена техника, включваща 4-20 mA проводници, преминаващи през кабелни канали или кабелни скари. В системата за автоматизация единичният сигнал за изменящия се дебит се използваше за управление и мониторинг на дадено съоръжение или процес.

Вместо това днес тенденцията е към използването на цифрова връзка за изпращане на данни към системата за автоматизация не само за промените в дебита, но и за други променливи, диагностика, калибриране и др. HART, FOUNDATION Fieldbus и PROFIBUS PA/DP съществуват от години, но сега се наблюдава ръст на индустриалните Ethernet протоколи като EtherNet/IP и PROFINET. Протоколи за безжично предаване на данни, като ISA100 и WirelessHART, също са налични за някои видове разходомери. За устройства, които не предлагат безжична комуникация, са налични адаптери за преобразуване на изходния 4-20 mA или HART сигнал към WirelessHART.

Съвременните разходомери предоставят множество опции за комуникация. Някои се предлагат с 4-20 mA HART, PROFIBUS PA, FOUNDATION Fieldbus, Modbus, EtherNet/IP или PROFINET интерфейси, както и с уеб сървър и поддръжка на WLAN и LAN. Новите мрежови интерфейси дават достъп на потребителя до устройството от всяко място в завода, а дори и в света – в зависимост от това как е настроен разходомерът.

Една от технологичните новости е внедряването на нови протоколи за улесняване на връзката с мрежата на предприятието. Например един от моделите на пазара предлага възможност за комуникация с OPC-UA клиент и интегрирането в IIoT приложения. Това се постига чрез свързване на разходомера посредством LAN или WLAN.
Всичко това означава, че разходомерите вече могат да скъсят някога сложната процедура за изпращане на данни за дебита и друга информация до SCADA, CMMS, ERP и други мрежи на ниво предприятие. С тези нови комуникационни възможности софтуерът може лесно да получи необходимите му данни директно от устройството.

Безжични технологии

Мобилните технологии също достигат до разходомерите. Както вече беше споменато, съвременните измервателни уреди могат да поддържат безжично предаване на данни, Bluetooth и уеб сървъри, което означава, че те могат да бъдат достъпени, конфигурирани и диагностицирани от смартфони, таблети и други мобилни устройства.

В бъдеще навлизането на смартфон технологията в областта на разходомерите вероятно ще продължи. Много от съвременните дисплеи включват оптични или инфрачервени “бутони”, даващи възможност на техниците по поддръжката да работят с устройствата през защитния капак. Това позволява експлоатация в опасни зони и гарантира, че корпусът остава херметично затворен и защитен от влиянията на околната среда, например влажност или дъжд.