Бесконтактные измерения расхода на службе морских исследований
Непрерывные измерения расхода на борту научно-исследовательского судна в целях содействия измерениям скорости звука и калибровке акустических эхолотов для океанографической картографии.
KATflow способствует проведению океанографических исследований на борту судна FS METEOR
Научно-исследовательские суда выполняют самые разнообразные задачи в мировом океане. Они представляют собой научные лаборатории в открытом море и являются незаменимыми инструментами для изучения земной системы. Исследования охватывают целый ряд морских научных областей, включая биологию, геологию, геофизику, гляциологию, геохимию, океанографию и метеорологию.
«FS METEOR» — это многопрофильное научно-исследовательское судно, действующее по всему миру, принадлежащее Федеративной Республике Германии, эксплуатацией и координацией которого занимается УПРАВЛЕНИЕ НЕМЕЦКИХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ СУДОВ / Гамбургского университета, а его эксплуатацией занимается компания BRIESE SCHIFFAHRTS GmbH & Co. KG / отдел «Исследовательское судоходство». Миссии судна «METEOR» осуществляются под руководством Федерального министерства образования и науки и Немецкого научно-исследовательского сообщества, от имени которых оно проводит исследования морей и океанов нашей планеты.
В этой связи FS «МЕТЕОР», среди прочего, выполняет два конкретных рабочих задания: Во-первых, с помощью так называемой термосалинографической системы он измеряет типичные океанографические параметры, такие как проводимость, соленость, температура и плотность поверхностных вод (до глубины около 6 м), и предоставляет полученные результаты научным базам данных и системам анализа на суше. Научные учреждения и группы, занимающиеся морскими исследованиями, могут впоследствии использовать эти данные. Например, измерения колебаний температуры в дельте позволяют получить информацию о том, как варьируется поступление пресной воды в морскую воду. Это позволяет сделать выводы об изменениях климата и морских течений и, в конечном итоге, получить достоверную картину современной океанической циркуляции.
Второй задачей проекта METEOR, с другой стороны, является непрерывное измерение скорости звука на поверхности океанов, которая колеблется от 1400 м/с до 1800 м/с вследствие изменчивости океанографических параметров, чтобы можно было калибровать акустические эхолоты с учетом скорректированной скорости звука и, как следствие, точно измерять и картографировать морское дно. Неправильно рассчитанные скорости звука приводят к ошибкам в калибровке эхолотов и, в конечном итоге, к неточной океанической картографии.
Оператор предъявил к системе измерения расхода ряд требований. Наиболее важной для научных исследований характеристикой было бесконтактное измерение расхода морской воды, то есть отсутствие контакта с инвазивными измерительными зондами, металлами или пластиками, чтобы не оказывать химического воздействия на морскую воду и тем самым не искажать результаты анализа. Кроме того, датчики процесса должны были иметь максимально компактную конструкцию, чтобы можно было проложить короткие трубопроводные трассы, свободные от геометрических элементов, влияющих на поток. Поскольку несколько вышестоящих систем должны получать результаты измерений из технологического процесса через интерфейсы, необходимо было найти приборы, обладающие широким выбором и гибкостью интерфейсов.
Судоходная компания нашла нужные решения в компании Katronic и, благодаря консультациям, полученным в ходе работы, приобрела подходящее устройство для измерения расхода. В результате на борту судна «METEOR» были установлены два бесконтактных ультразвуковых расходомера типа KATflow 100 с зажимным креплением на трубопроводах из PVDF с номинальным диаметром DN 25–40 мм.
Для точного определения скорости звука во время плавания судна «METEOR» постоянно измеряются и регистрируются важные океанографические параметры, такие как проводимость, соленость, температура и плотность морской воды. Для этого морская вода с температурой 8–18 °C постоянно прокачивается через измерительные контейнеры в системах расхода. Для управления и мониторинга оборудования первостепенное значение имеют такие технологические параметры, как расход и давление, которые также контролируются и регистрируются для последующей валидации данных. Без достоверных параметров процесса невозможно получить достоверные результаты измерений. Кроме того, используемые в эксплуатации оптические методы измерения требуют постоянного расхода, чтобы избежать образования вихрей перед оптическими элементами датчиков. Для регулирования этих измерительных устройств обязательным условием является получение постоянных, не подверженных дрейфу и температурно-стабильных значений расхода. Как отмечает сама судоходная компания: «В то время как высокоточные и экзотические научные датчики в процессе эксплуатации зачастую ведут себя как примадонны, технологические датчики должны быть как раз противоположностью. Здесь требуются стабильность, надёжность и прочность».
В целом результаты непрерывных измерений расхода на судне «METEOR» позволяют сделать выводы о состоянии системы с точки зрения органического обрастания и отложения осадков в трубопроводных системах и на датчиках, а также, разумеется, о том, правильно ли настроены системы управления насосами и клапанами. «В целом расходомер играет ключевую роль. Без измерения расхода фактически теряет смысл всё, что мы измеряем в этих системах», — говорит г-н Вольф, один из ответственных технических инспекторов судоходной компании.
«Компания BRIESE SCHIFFAHRTS GmbH & Co. KG нашла в лице Katronic надежного партнера для решения этой задачи благодаря системам измерения расхода. С 2014 года ученые могут с их помощью без сбоев проводить надежную валидацию и классификацию полученных данных». По сей день система измеряет расходы в научных аналитических системах для чистой морской воды и архивирует эти данные в качестве подтверждения результатов исследований.
Источник фотографии: УПРАВЛЯЮЩИЙ ЦЕНТР НЕМЕЦКИХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ СУДОВ / Гамбургский университет
