Ha bármilyen időt töltött a gázmérő létesítmények körül, -vagy akár csak a műszaki katalógusokat lapozgatta-, valószínűleg belebotlott a következő kifejezésbe: "többutas ultrahangos áramlásmérő." Fantasztikusan hangzik. És őszintén szólva, valahogy így van.
De itt van a helyzet: az alapkoncepció nem olyan bonyolult, ha levetkőzik a zsargonról.
Az alapötlet (a tankönyvi hülyeségek nélkül)
A többutas ultrahangos áramlásmérő úgy méri a gáz sebességét, hogy ultrahangjeleket bocsát ki egy csövön keresztül több útvonalon-vagy „csatornán” keresztül, ahogy a mérnökök előszeretettel hívják őket. Minden csatorna a cső keresztmetszetének más-más húrjánál sebességet ad. Átlagolja ezeket a leolvasott értékeket, megfelelően súlyozza, és fellendül: tisztességes becslést kap arról, hogy a gáz valójában milyen gyorsan mozog a csövön.
Léteznek egycsatornás{0}}mérők is. Olcsóbbak. Egyszerűbbek. De az áramlási profilnak csak egy szeletét is nézik, ami félrevezető lehet, ha az áramlás nem tökéletesen egyenletes. És hadd mondjam el,-a flow szinte soha nem tökéletesen egységes.
Mind az egyutas, mind a többutas verzió a repülési idő-idő-módszerén alapul. Ez így működik: két jelátalakítója van a cső ellentétes oldalán. Az egyik ultrahang impulzust küld lefelé (az áramlással együtt), a másik egyet felfelé (az áramlással szemben). A lefelé irányuló impulzus gyorsabban érkezik, mert meglovagolja a gázáramot. Az upstream hosszabb ideig tart, mert harcol vele.
Megméred mindkét utazási időt, kiszámolod a különbséget, és ebből a különbségből származtathatod a sebességet. A matematika nem triviális, de jól bevált-. Évtizedek óta ezt csinálják az emberek.
Miért több csatorna?
Itt válik érdekessé,{0}}és itt van néhány véleményem.
A többutas mérőben V az egyes csatornákon mért felületi átlagos sebességet jelenti. Lényegében a sebességprofilból mintát vesz a csőátmérő különböző magasságaiban. A képlet valahogy így néz ki: a térfogati átlagsebesség egyenlő az egyes csatornák sebességének összegével, szorozva a súlyozási együtthatóval. Kiírva: v=ΣwᵢVᵢ, ahol W a súlyozási együttható, amely attól függ, hogy a gyártó melyik integrációs algoritmus mellett döntött.
Ebből kiszámolhatja a tényleges áramlási sebességet: q=A × Σ(WᵢVᵢ), ahol A a cső keresztmetszete-.
A különböző integrációs sémák különböző súlyokat rendelnek a különböző akkordokhoz. A Gauss-kvadratúra népszerű. Ilyen a Csebisev-módszer is. Mindegyiknek van kompromisszuma-. De őszintén szólva, hacsak nem saját maga végzi a mérnöki tervezést, valószínűleg nem kell azon aggódnia, hogy melyik a "legjobb". Mindegyik viszonylag jól működik.
A hat{0}}csatorna kérdése
Jelenleg a külföldi gyártók{0}}leggyakoribb csúcskategóriás termékei legfeljebb hat csatornán futnak. Azt gondolnád, hogy több csatorna nagyobb pontossággal. És elméletileg igen-több mintavételi pont jobb közelítést adna a valódi sebességprofilról.
A gyakorlati tapasztalat azonban mást mond.
Miután elérte a négy csatornát, a további útvonalak hozzáadásának pontossága marginálissá válik. Eközben a gyártási költségek emelkednek. Minden további jelátalakító pár pontos beállítást igényel. Mindegyik potenciális hibapontokat ad hozzá. Mindegyik bonyolítja a telepítést és a karbantartást.
Tehát megéri egy hat-csatornás mérő a négy-csatornával szemben? Néha. A felügyeleti jog átruházási alkalmazásokhoz, ahol talán a százalék töredékei számítanak. A legtöbb ipari alkalmazáshoz? Valószínűleg nem.
A telepítés fontosabb, mint gondolná
Láttam gyönyörű hat{0}}útmérőt szörnyű helyekre,-közvetlenül a könyökök után, örvénylő áramlással és aszimmetrikus sebességprofilokkal, amelyek szinte használhatatlanná tették ezeket az extra csatornákat. A mérő a szemetet mérte, és hat különböző módon átlagolta a szemetet, csak... jó-átlagos szemetet kap.
Az általános útmutatás szerint legalább nyolc csőátmérőt szeretne egyenesen felfelé és két átmérőt lefelé bármilyen áramlási zavar esetén. De ez iránymutatás, nem garancia. A ciklonos áramlási minták, a hangmagasság-áramlás, a hőmérsékleti rétegződés-mind-mind összezavarhatja a leolvasásokat oly módon, hogy több csatorna nem tudja teljesen kompenzálni.
Egyes mérőkonfigurációk keresztezett útvonalakat (X-minta-elrendezéseket) használnak bizonyos áramlási torzulások kiküszöbölésére. Okos, de nem varázslat.
Valós-megfontolások
Turbulens áramlás esetén a Reynolds-számnak 4000 felett kell lennie,{1}}ez általában nem jelent problémát az ipari gázvezetékeknél. A lamináris áramlás ritka. A gázban lévő hangsebesség befolyásolja a jel haladási idejét, de a modern mérők ezt a hőmérséklet-kompenzáción keresztül automatikusan kezelik.
A jelátalakítókat általában 45 fokos vagy nagyobb szögben szerelik fel az áramlási irányhoz képest, bár az optimális szög a csőátmérőtől, a gázsebességtől és a hőmérséklettől függ. Normál telepítéseknél a maximális üzemi hőmérséklet általában 650 F körüli. A kriogén alkalmazások egészen más vadállat.
A lényeg
A többutas ultrahangos áramlásmérők jó technológia. Nem tolakodóak, nincsenek mozgó alkatrészeik, az áramlási sebességek széles tartományát kezelik, és lenyűgöző pontosságot érhetnek el, ha megfelelően telepítik és kalibrálják.
De nem bolondbiztosak. A több út nem jelent automatikusan jobb eredményt. Egy jól-szerelt négy-csatornás mérő jó áramlási körülmények között minden alkalommal felülmúlja a problémás helyre telepített hat-csatornás mérőt.
A repülésmérés-idő-alapvetőinek megértése, a sebesség-integráció, a súlyozási együtthatók szerepe-segíti Önt abban, hogy jobb döntéseket hozzon arról, mikor van értelme ezeknek a mérőóráknak, és hogyan hozhatja ki belőlük a legtöbbet.
