Jika anda telah meluangkan masa di sekitar kemudahan pemeteran gas-atau hanya membelek katalog teknikal-anda mungkin terjumpa istilah "meter aliran ultrasonik berbilang laluan." Bunyinya mewah. Dan sejujurnya, memang betul.
Tetapi inilah perkaranya: konsep asasnya tidak begitu rumit sebaik sahaja anda menanggalkan jargon.
Idea Teras (Tanpa Buku Teks Karut)
Meter aliran ultrasonik berbilang laluan mengukur halaju gas dengan menangkap isyarat ultrasonik merentasi paip melalui berbilang laluan-atau "saluran," kerana jurutera suka memanggilnya. Setiap saluran memberi anda bacaan halaju pada kord yang berbeza pada bahagian-paip. Anda purata bacaan tersebut bersama-sama, wajaran dengan sewajarnya, dan ledakan: anda mendapat anggaran yang baik tentang kelajuan gas sebenarnya bergerak melalui paip itu.
Meter saluran-tunggal juga wujud. Mereka lebih murah. Mereka lebih mudah. Tetapi mereka juga melihat hanya satu keping profil aliran, yang boleh mengelirukan jika aliran tidak seragam dengan sempurna. Dan izinkan saya memberitahu anda-aliran hampir tidak pernah seragam.
Kedua-dua versi tunggal dan berbilang laluan bergantung pada sesuatu yang dipanggil kaedah-masa-penerbangan. Ia berfungsi seperti ini: anda mempunyai dua transduser pada sisi bertentangan paip. Satu menghantar nadi ultrasonik ke hilir (dengan aliran), yang lain menghantar satu ke hulu (menentang aliran). Nadi hiliran tiba lebih cepat kerana ia menunggang arus gas. Yang hulu lebih lama kerana melawannya.
Anda mengukur kedua-dua masa perjalanan, mengira perbezaan, dan daripada perbezaan itu anda boleh memperoleh halaju. Matematik itu bukan perkara remeh, tetapi ia telah ditetapkan dengan baik-. Orang ramai telah melakukan ini selama beberapa dekad.
Mengapa Berbilang Saluran?
Di sinilah ia menjadi menarik-dan tempat saya mempunyai beberapa pendapat.
Dalam meter berbilang laluan, V mewakili halaju purata permukaan yang diukur pada setiap saluran. Anda pada asasnya mengambil sampel profil halaju pada ketinggian yang berbeza merentasi diameter paip. Formulanya kelihatan seperti ini: halaju purata isipadu bersamaan dengan jumlah halaju setiap saluran yang didarab dengan pekali pemberatnya. Ditulis: v=ΣwᵢVᵢ, dengan W ialah pekali pemberat yang bergantung pada mana-mana algoritma penyepaduan yang diputuskan untuk digunakan oleh pengilang.
Daripada itu, anda boleh mengira kadar aliran sebenar: q=A × Σ(WᵢVᵢ), dengan A ialah luas keratan-paip.
Skim integrasi yang berbeza menetapkan pemberat yang berbeza kepada kord yang berbeza. Kuadratur Gaussian adalah popular. Begitu juga kaedah Chebyshev. Masing-masing mempunyai pertukaran-off. Tetapi secara jujur, melainkan anda melakukan reka bentuk kejuruteraan sendiri, anda mungkin tidak perlu risau tentang yang mana satu "terbaik". Mereka semua berfungsi dengan baik.
Soalan Enam-Saluran
Pada masa ini, produk mewah-yang paling biasa daripada pengeluar asing mempunyai sehingga enam saluran. Anda fikir lebih banyak saluran sama dengan lebih ketepatan. Dan secara teorinya, ya-lebih banyak titik persampelan seharusnya memberi anda anggaran yang lebih baik bagi profil halaju sebenar.
Tetapi pengalaman praktikal menceritakan kisah yang berbeza.
Sebaik sahaja anda mencapai empat saluran, keuntungan ketepatan daripada menambah lebih banyak laluan menjadi kecil. Sementara itu, kos pembuatan meningkat. Setiap pasangan transduser tambahan memerlukan penjajaran yang tepat. Setiap satu menambah mata kegagalan yang berpotensi. Setiap satu merumitkan pemasangan dan penyelenggaraan.
Jadi adakah enam-meter saluran berbaloi berbanding empat-saluran? Kadang-kadang. Untuk permohonan pemindahan hak penjagaan di mana pecahan peratus perkara, mungkin. Untuk kebanyakan aplikasi industri? Mungkin tidak.
Pemasangan Lebih Penting Daripada Yang Anda Fikirkan
Saya telah melihat enam-meter laluan yang cantik dipasang di lokasi yang mengerikan-sejurus di hilir siku, dengan aliran berputar dan profil halaju tidak simetri yang menjadikan semua saluran tambahan itu hampir tidak berguna. Meter itu mengukur sampah, dan purata sampah enam cara berbeza hanya memberi anda...-purata sampah.
Panduan am mengatakan anda mahukan sekurang-kurangnya lapan diameter paip bagi aliran lurus ke hulu dan dua diameter hiliran daripada sebarang gangguan aliran. Tetapi itu adalah garis panduan, bukan jaminan. Corak aliran siklonik, aliran pic, stratifikasi suhu-semua ini boleh mengacaukan bacaan anda dengan cara yang lebih banyak saluran tidak dapat mengimbangi sepenuhnya.
Sesetengah konfigurasi meter menggunakan laluan bersilang (X-susunan corak) untuk membatalkan herotan aliran tertentu. Pandai, tetapi bukan sihir.
Pertimbangan Dunia-Sebenar
Nombor Reynolds hendaklah melebihi 4000 untuk aliran gelora-yang biasanya tidak menjadi masalah dalam saluran paip gas industri. Aliran lamina jarang berlaku. Kelajuan bunyi dalam gas mempengaruhi masa perjalanan isyarat, tetapi meter moden mengendalikannya secara automatik melalui pampasan suhu.
Transduser biasanya dipasang pada sudut 45 darjah atau lebih berbanding dengan arah aliran, walaupun sudut optimum bergantung pada diameter paip, halaju gas dan suhu. Suhu operasi maksimum biasanya menghadkan sekitar 650 darjah F untuk pemasangan standard. Aplikasi cryogenic adalah haiwan yang berbeza.
Garis Bawah
Meter aliran ultrasonik berbilang laluan adalah teknologi yang baik. Ia tidak-menganggur, tidak mempunyai bahagian yang bergerak, mengendalikan pelbagai kadar aliran dan boleh mencapai ketepatan yang mengagumkan apabila dipasang dan ditentukur dengan betul.
Tetapi mereka tidak mudah. Lebih banyak laluan tidak bermakna hasil yang lebih baik secara automatik. Empat-meter saluran yang dipasang dengan baik dalam keadaan aliran yang baik akan mengatasi prestasi enam-meter saluran yang dipasang di lokasi yang bermasalah setiap kali.
Memahami asas-masa-pengukuran-penerbangan, penyepaduan halaju, peranan pekali pemberat-membantu anda membuat keputusan yang lebih baik tentang masa meter ini masuk akal dan cara memanfaatkannya sepenuhnya.
