Ako ste proveli bilo koje vrijeme oko postrojenja za mjerenje plina-ili čak samo prelistavali tehničke kataloge-vjerovatno ste naišli na pojam "višeputni ultrazvučni mjerač protoka"Zvuči otmjeno. I iskreno, nekako i jeste.
Ali evo u čemu je stvar: osnovni koncept nije toliko komplikovan kada uklonite žargon.
Osnovna ideja (bez gluposti iz udžbenika)
Višeputni ultrazvučni mjerač protoka mjeri brzinu gasa tako što šalje ultrazvučne signale preko cijevi kroz više puta-ili "kanala", kako ih inženjeri vole zvati. Svaki kanal vam daje očitavanje brzine na različitoj tetivi poprečnog-presjeka cijevi. Prosečite ta očitanja zajedno, odgovarajuće ponderisane, i bum: dobijate pristojnu procenu koliko brzo se gas zapravo kreće kroz tu cev.
Postoje i jednokanalni mjerači-. Jeftinije su. Oni su jednostavniji. Ali oni također gledaju samo jedan dio profila toka, što može biti pogrešno ako protok nije savršeno ujednačen. I dozvolite mi da vam kažem-tok skoro nikada nije savršeno ujednačen.
I jednostruke i višeputne verzije se oslanjaju na nešto što se zove metoda-od-vremena leta. Funkcioniše ovako: imate dvije sonde na suprotnim stranama cijevi. Jedan šalje ultrazvučni impuls nizvodno (sa protokom), drugi šalje jedan uzvodno (protiv toka). Nizvodni impuls stiže brže jer se kreće strujom gasa. Uzvodno traje duže jer se bori protiv njega.
Mjerite oba vremena putovanja, izračunavate razliku i iz te razlike možete izvesti brzinu. Matematika nije trivijalna, ali je dobro-utvrđena. Ljudi to rade decenijama.
Zašto više kanala?
Evo gdje postaje zanimljivo-i gdje imam neka mišljenja.
U multipath metru, V predstavlja prosječnu površinsku brzinu mjerenu na svakom kanalu. U suštini uzorkujete profil brzine na različitim visinama po prečniku cevi. Formula izgleda otprilike ovako: volumetrijska prosječna brzina jednaka je zbroju brzine svakog kanala pomnoženom sa njegovim težinskim koeficijentom. Zapisano: v=ΣwᵢVᵢ, gdje je W težinski koeficijent koji ovisi o tome koji algoritam integracije je proizvođač odlučio koristiti.
Iz toga možete izračunati stvarni protok: q=A × Σ(WᵢVᵢ), gdje je A površina poprečnog presjeka cijevi-.
Različite šeme integracije dodeljuju različite težine različitim akordima. Gausova kvadratura je popularna. Kao i Čebiševljeva metoda. Svaka ima-ustupke. Ali iskreno, osim ako sami ne radite inženjerski dizajn, vjerovatno ne morate da brinete o tome koji je „najbolji“. Svi rade prilično dobro.
Pitanje šest-kanala
Trenutno, najčešći vrhunski{0}}proizvodi stranih proizvođača imaju do šest kanala. Pomislili biste da je više kanala veća tačnost. I teoretski, da-više tačaka uzorkovanja bi vam trebalo dati bolju aproksimaciju profila prave brzine.
Ali praktično iskustvo govori drugu priču.
Jednom kada pogodite četiri kanala, dobit od dodavanja više staza postaje marginalna. U međuvremenu, troškovi proizvodnje rastu. Svaki dodatni par pretvarača treba precizno poravnati. Svaki od njih dodaje potencijalne tačke kvara. Svaki od njih komplicira instalaciju i održavanje.
Dakle, da li je šest-mjerač vrijedan toga u odnosu na četiri-kanalni? Ponekad. Za aplikacije za prijenos skrbništva gdje su bitni dijelovi procenta, možda. Za većinu industrijskih aplikacija? Verovatno ne.
Instalacija je važnija nego što mislite
Vidio sam prekrasnih šest{0}}putomjera instaliranih na strašnim lokacijama-neposredno nizvodno od koljena, sa vrtložnim protokom i asimetričnim profilima brzine koji su sve te dodatne kanale učinili gotovo beskorisnim. Mjerač je mjerio smeće, a prosječenje smeća na šest različitih načina samo vam daje... dobro-prosječno smeće.
Opće smjernice kažu da želite najmanje osam promjera cijevi pravog puta uzvodno i dva promjera nizvodno od bilo kakvog poremećaja protoka. Ali to je smjernica, a ne garancija. Ciklonski obrasci toka, tok protoka, stratifikacija temperature-sve ovo može pokvariti vaša očitavanja na načine koje više kanala ne može u potpunosti kompenzirati.
Neke konfiguracije mjerača koriste ukrštene staze (X-rasporedi uzorka) da ponište određena izobličenja protoka. Pametno, ali ne i magično.
Stvarna{0}}Svjetska razmatranja
Reynoldsov broj bi trebao biti iznad 4000 za turbulentni tok-što obično nije problem u industrijskim gasovodima. Laminarni tok je rijedak. Brzina zvuka u plinu utječe na vrijeme putovanja signala, ali moderni mjerači to rješavaju automatski kroz temperaturnu kompenzaciju.
Transduktori se obično postavljaju pod uglovima od 45 stepeni ili više u odnosu na smer protoka, iako optimalni ugao zavisi od prečnika cevi, brzine gasa i temperature. Maksimalne radne temperature obično su oko 650 stepeni F za standardne instalacije. Kriogene aplikacije su potpuno drugačija zvijer.
Bottom Line
Višeputni ultrazvučni mjerači protoka su dobra tehnologija. Oni nisu-nametljivi, nemaju pokretne dijelove, podnose širok raspon brzina protoka i mogu postići impresivnu preciznost kada su pravilno instalirani i kalibrirani.
Ali oni nisu sigurni. Više puteva ne znači automatski bolje rezultate. Dobro-instaliran četvorokanalni merač u dobrim uslovima protoka svaki put će nadmašiti šestokanalni merač instaliran na problematičnoj lokaciji.
Razumijevanje osnova-vremena{1}}mjerenja-mjera leta, integracije brzine, uloge težinskih koeficijenata-pomaže vam da donesete bolje odluke o tome kada ovi mjerači imaju smisla i kako iz njih izvući maksimum.
