Ако сте прекарали известно време около газомерни съоръжения-или дори просто сте прелиствали технически каталози-вероятно случайно сте попаднали на термина "многопътен ултразвуков разходомер." Звучи фантастично. И честно казано, някак си е така.
Но ето нещо: основната концепция не е толкова сложна, след като премахнете жаргона.
Основната идея (без глупостите от учебника)
Многопътен ултразвуков разходомер измерва скоростта на газа чрез изстрелване на ултразвукови сигнали през тръба през множество пътища-или „канали“, както инженерите обичат да ги наричат. Всеки канал ви дава отчитане на скоростта при различна хорда от напречното-сечение на тръбата. Осреднявате тези показания заедно, претегляте по подходящ начин и бум: получавате прилична оценка за това колко бързо газът всъщност се движи през тази тръба.
Съществуват и едно{0}}канални измервателни уреди. Те са по-евтини. Те са по-прости. Но те също така разглеждат само една част от профила на потока, което може да бъде подвеждащо, ако потокът не е напълно равномерен. И нека ви кажа-потокът почти никога не е идеално равномерен.
Както единичните, така и многопътните версии разчитат на нещо, наречено метод-на-време на полет. Работи по следния начин: имате два преобразувателя от противоположните страни на тръбата. Единият изпраща ултразвуков импулс надолу (с потока), другият изпраща един нагоре (срещу потока). Импулсът надолу по веригата пристига по-бързо, защото движи газовия ток. Този нагоре по течението отнема повече време, защото се бори с него.
Измервате и двете времена за пътуване, изчислявате разликата и от тази разлика можете да извлечете скоростта. Математиката не е тривиална, но е добре-установена. Хората правят това от десетилетия.
Защо множество канали?
Тук става интересно-и имам някои мнения.
В многопътен измервателен уред V представлява средната повърхностна скорост, измерена на всеки канал. Вие по същество вземате проби от профила на скоростта на различни височини по диаметъра на тръбата. Формулата изглежда по следния начин: средната обемна скорост е равна на сумата от скоростта на всеки канал, умножена по неговия тегловен коефициент. Изписано: v=ΣwᵢVᵢ, където W е тегловният коефициент, който зависи от алгоритъма за интегриране, който производителят е решил да използва.
От това можете да изчислите действителния дебит: q=A × Σ(WᵢVᵢ), където A е площта на напречното-сечение на тръбата.
Различните интеграционни схеми присвояват различни тегла на различни акорди. Гаусовата квадратура е популярна. Такъв е и методът на Чебишев. Всеки има компромис-. Но честно казано, освен ако не правите сами инженерния дизайн, вероятно няма нужда да се притеснявате кой е „най-добрият“. Всички те работят сравнително добре.
Въпросът за шест-канала
Понастоящем най-разпространените високо{0}}продукти от чуждестранни производители работят до шест канала. Бихте си помислили, че повече канали се равняват на по-голяма точност. И теоретично, да-повече точки за вземане на проби трябва да ви дадат по-добро приближение на истинския профил на скоростта.
Но практическият опит разказва друга история.
След като достигнете четири канала, печалбите от точността от добавянето на повече пътища стават маргинални. Междувременно производствените разходи растат. Всяка допълнителна двойка преобразуватели се нуждае от прецизно подравняване. Всеки добавя потенциални точки за провал. Всеки от тях усложнява монтажа и поддръжката.
Така че шест{0}}канален измервателен уред струва ли си пред четири-канален? Понякога. Може би за заявления за прехвърляне на попечителство, където имат значение части от процента. За повечето индустриални приложения? Вероятно не.
Инсталирането е по-важно, отколкото си мислите
Виждал съм красиви шест{0}}измервателни уреди, инсталирани на ужасни места-непосредствено след колената, с въртящ се поток и асиметрични профили на скоростта, които правят всички тези допълнителни канали почти безполезни. Уредът измерваше боклука и осредняването на боклука по шест различни начина просто ви дава... добре-осреднен боклук.
Общите указания казват, че искате най-малко осем диаметъра на тръбата направо нагоре по течението и два диаметъра надолу по течението от всяко смущение на потока. Но това е насока, а не гаранция. Циклонични модели на потока, наклонен поток, температурна стратификация-всички те могат да объркат вашите показания по начини, които повече канали не могат да компенсират напълно.
Някои конфигурации на измервателните уреди използват кръстосани пътеки (подреждане на X-шаблони), за да неутрализира определени изкривявания на потока. Умен, но не магически.
Реални{0}}световни съображения
Числото на Рейнолдс трябва да е над 4000 за турбулентен поток-, което обикновено не е проблем в промишлените газопроводи. Ламинарният поток е рядък. Скоростта на звука в газа влияе върху времето за пътуване на сигнала, но съвременните измервателни уреди се справят с това автоматично чрез температурна компенсация.
Преобразувателите обикновено се монтират под ъгли от 45 градуса или повече спрямо посоката на потока, въпреки че оптималният ъгъл зависи от диаметъра на тръбата, скоростта на газа и температурата. Максималните работни температури обикновено са около 650 градуса F за стандартни инсталации. Криогенните приложения са съвсем различен звяр.
Долната линия
Многолъчевите ултразвукови разходомери са добра технология. Те не-се натрапват, нямат движещи се части, обработват широк диапазон от дебити и могат да постигнат впечатляваща точност, когато са правилно инсталирани и калибрирани.
Но те не са безупречни. Повече пътища не означават автоматично по-добри резултати. Добре-монтиран четири-канален измервателен уред при условия на добър поток ще превъзхожда шест-канален измервателен уред, инсталиран на проблемно място всеки път.
Разбирането на основите-времето-на-измерването на полета, интегрирането на скоростта, ролята на тегловните коефициенти-ви помага да вземете по-добри решения за това кога тези измервателни уреди имат смисъл и как да извлечете максимума от тях.
