Πώς να βελτιώσετε την ακρίβεια του μετρητή ροής υπερήχων;

Έτσι έχετε επενδύσει σε έναμετρητής ροής υπερήχων. Καλή επιλογή-χωρίς κινούμενα μέρη, ελάχιστη συντήρηση, αξιοπρεπή ακρίβεια. Αλλά εδώ είναι το πράγμα που κανείς δεν σας λέει εκ των προτέρων: η ακρίβεια που βλέπετε στο φύλλο προδιαγραφών; Κάτω από ιδανικές συνθήκες. Το φυτό σας δεν είναι ιδανικό. Οι σωλήνες σας δεν είναι ιδανικοί. Τίποτα δεν είναι ποτέ.

Ας μιλήσουμε για το τι επηρεάζει πραγματικά τις αναγνώσεις σας και τι μπορείτε να κάνετε για αυτό.

Εδώ είναι που τα πράγματα γίνονται ενδιαφέροντα. Ο μετρητής ροής υπερήχων δεν μετρά απευθείας τη ροή-αλλά μετρά τη διαφορά ώρας μεταξύ των κυμάτων υπερήχων που ταξιδεύουν ανάντη και κατάντη. Τα μαθηματικά υποθέτουν ένα συγκεκριμένο προφίλ ταχύτητας κατά μήκος της διατομής-του σωλήνα. Και αυτό το προφίλ; Αλλάζει με βάση κάτι που ονομάζεται αριθμός Reynolds.

Όταν το Re είναι κάτω από 2300, έχετε στρωτή ροή. Το ρευστό κινείται σε λεία, παράλληλα στρώματα. Το προφίλ ταχύτητας μοιάζει με παραβολή-πιο γρήγορη στο κέντρο, μηδέν στους τοίχους. Πάνω από 4000; Αυτή είναι η τυρβώδης ροή και το προφίλ ισοπεδώνεται σημαντικά. Μεταξύ 2300 και 4000 είναι αυτή η άβολη μεταβατική ζώνη όπου η ροή δεν μπορεί να αποφασίσει τι θέλει να είναι.

Γιατί έχει σημασία αυτό; Επειδή ο μετρητής σας υπολογίζει τη μέση ταχύτητα με βάση αυτό που «βλέπει» η διαδρομή των υπερήχων. Εάν είναι βαθμονομημένο για τυρβώδη ροή αλλά τρέχετε στρωτή, θα λάβετε λάθος αριθμό. Περίοδος.

Η κατανομή της ταχύτητας σε στρωτές συνθήκες ακολουθεί ένα παραβολικό μοτίβο όπου η ταχύτητα της κεντρικής γραμμής μπορεί να είναι διπλάσια από τη μέση ταχύτητα. Σε τυρβώδη ροή, το προφίλ είναι πολύ πιο επίπεδο-η ταχύτητα της κεντρικής γραμμής είναι μόνο περίπου 1,2 φορές η μέση τιμή. Αυτή είναι μια τεράστια διαφορά όταν προσπαθείτε να πετύχετε ακρίβεια ±1%.

Αυτός είναι ο συντελεστής διόρθωσης Κ για τον οποίο κανείς δεν θέλει να μιλήσει επειδή τα μαθηματικά γίνονται άσχημα γρήγορα.

Η μέθοδος χρόνου διέλευσης με υπερήχους μετρά την ταχύτητα κατά μήκος μιας συγκεκριμένης χορδής κατά μήκος του σωλήνα. Αυτή δεν είναι η μέση ταχύτητα που χρειάζεστε για τον υπολογισμό της ογκομετρικής ροής. Χρειάζεστε έναν διορθωτικό συντελεστή για να γεφυρώσετε αυτό το χάσμα.

Για ταραχώδεις συνθήκες, η εμπειρική σχέση μοιάζει κάπως έτσι:

K=1.119 - 0.011×lg(Re)

Για τη στρωτή ροή, είναι μια εντελώς διαφορετική εξίσωση:

V̄=KVₗόπου Re > 105

Και για Re < 105:

V̄=[1.119 - 0.011×lg(Re)]Vₗ=KVₗ

Το θέμα είναι ότι-το υλικολογισμικό του μετρητή σας έχει πιθανώς ενσωματωμένη-αποζημίωση, αλλά κάνει υποθέσεις σχετικά με τις συνθήκες ροής σας. Εάν αυτές οι υποθέσεις είναι λανθασμένες, το ίδιο είναι και η ανάγνωσή σας. Μερικοί από τους πιο έξυπνους μετρητές σάς επιτρέπουν να εισάγετε το ιξώδες του υγρού και να ρυθμίζετε αυτόματα. Οι περισσότεροι όχι.

Πιθανότατα το έχετε ακούσει αυτό: εγκαταστήστε το μετρητή με 10 διαμέτρους σωλήνων ευθείας πορείας ανάντη και 5 διαμέτρους κατάντη. Εκτυπώνεται σε κάθε εγχειρίδιο εγκατάστασης. Αυτό που δεν τονίζουν αρκετά είναι ότι αυτό είναι τοελάχιστογια λογικά καθαρές συνθήκες.

Έχετε αντλία ανάντη; Προσθέστε περισσότερα. Βαλβίδα; Περισσότερο. Δύο αγκώνες σε διαφορετικά επίπεδα; Ενδέχεται να χρειαστείτε 30D ή περισσότερες προτού το προφίλ ροής σταθεροποιηθεί αρκετά για ακριβή μέτρηση.

Δείτε τι συμβαίνει εάν το αγνοήσετε: το προφίλ ταχύτητας γίνεται ασύμμετρο ή περιέχει στοιχεία στροβιλισμού. Η διαδρομή υπερήχων υπολογίζει κατά μέσο όρο κάτι που δεν αντιπροσωπεύει την πραγματική μέση ροή. Σίγουρα παίρνεις έναν αριθμό. Απλώς όχι το σωστό.

Έχω δει εγκαταστάσεις όπου κάποιος έσπρωξε το μετρητή αμέσως μετά από μια βαλβίδα ελέγχου επειδή "εκεί υπήρχε χώρος". Οι μετρήσεις μειώθηκαν κατά 8%. Οκτώ τοις εκατό. Σε αίτηση μεταφοράς επιμέλειας.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Η ταχύτητα του ήχου στο υγρό σας δεν είναι σταθερή. Διαφέρει ανάλογα με τη θερμοκρασία. Και δεδομένου ότι ο μετρητής υπερήχων σας μετρά ουσιαστικά το χρόνο, οποιοδήποτε σφάλμα στην ταχύτητα του ήχου μεταφράζεται απευθείας σε σφάλμα ροής.

Η σχέση είναι περίπου:

C=C20 (1 + bT)

Όπου C20 είναι η ταχύτητα του ήχου σε θερμοκρασία αναφοράς (συνήθως 0 μοίρες ή 20 μοίρες), b είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας για το συγκεκριμένο ρευστό σας και T είναι η πραγματική θερμοκρασία.

Οι περισσότεροι σύγχρονοι μετρητές έχουν ενσωματωμένους αισθητήρες θερμοκρασίας. Καλό. Είναι όμως βαθμονομημένα; Πότε ελέγχθηκαν τελευταία φορά; Ο αισθητήρας που βρίσκεται σε ένα θερμοπηγάδι παρουσιάζει θερμική καθυστέρηση. Κατά τη διάρκεια μεταβατικών συνθηκών, η ένδειξη της θερμοκρασίας μπορεί να απέχει αρκετούς βαθμούς από την πραγματική θερμοκρασία του υγρού.

Για εφαρμογές υψηλής-ακρίβειας, θα θελήσετε να επαληθεύσετε ότι η αντιστάθμιση θερμοκρασίας λειτουργεί πραγματικά όπως προβλέπεται. Ένα σφάλμα 10 μοιρών στην ένδειξη θερμοκρασίας μπορεί να αποβάλει τη μέτρηση ροής κατά 1-3% ανάλογα με το υγρό.

Αυτό είναι περισσότερο θέμα πεδίου παρά σχεδιασμού, αλλά έχει σημασία.

Οι μετατροπείς υπερήχων πρέπει να ευθυγραμμιστούν με ακρίβεια. Στο σφιγκτήρα-σε μετρητές, η σύζευξη μεταξύ του μορφοτροπέα και του τοιχώματος του σωλήνα είναι κρίσιμη. Διάκενα αέρα, διαβρωμένες επιφάνειες σωλήνων, μπογιά, σκουριά-κάθε από αυτά μπορεί να μειώσει το σήμα ή να δημιουργήσει ψευδείς αντανακλάσεις.

Για βρεγμένους μορφοτροπείς, η γωνία εγκατάστασης καθορίζει το σημείο που η δέσμη υπερήχων τέμνει τη ροή. Λίγες μοίρες μακριά, και μετράτε μια χορδή που δεν αντιπροσωπεύει τη διάμετρο που νομίζετε ότι αντιπροσωπεύει.

Οι εν σειρά μετρητές από το εργοστάσιο είναι συνήθως μια χαρά. Είναι οι εγκαταστάσεις στον αγρό και οι μετασκευές όπου τα πράγματα πηγαίνουν λοξά.

Οι περισσότεροι μετρητές υπερήχων έχουν κάποιο είδος δείκτη ποιότητας σήματος. Δώστε προσοχή σε αυτό.

Η χαμηλή ισχύς σήματος σημαίνει ότι ο μετρητής δυσκολεύεται να εντοπίσει με ακρίβεια τη διαφορά χρόνου διέλευσης. Αυτό μπορεί να συμβεί λόγω παρασυρόμενων φυσαλίδων αέρα ή αερίου, αιωρούμενων στερεών που εξασθενούν το σήμα, υποβάθμισης της κατάστασης του τοιχώματος του σωλήνα και λανθασμένης απόστασης μετατροπέα στον σφιγκτήρα-στις εγκαταστάσεις.

Τα υψηλά-μέτρα σάς επιτρέπουν να προσαρμόσετε τις ρυθμίσεις απολαβής για αντιστάθμιση. Αλλά η ανύψωση του κέρδους ενισχύει επίσης τον θόρυβο. Υπάρχει ένα γλυκό σημείο και το να το βρεις μερικές φορές απαιτεί δοκιμή και λάθος.

Οι μετρητές υπερήχων λειτουργούν εξαιρετικά σε καθαρά, ομοιογενή υγρά. Αλλά οι πραγματικές βιομηχανικές διαδικασίες δεν είναι πάντα καθαρές ή ομοιογενείς.

Οι παρασυρόμενες φυσαλίδες αερίου διασκορπίζονται και απορροφούν την υπερηχητική ενέργεια. Ακόμη και 1-2% αέριο κατ' όγκο μπορεί να προκαλέσει προβλήματα. Τα αιωρούμενα στερεά κάνουν το ίδιο πράγμα, αν και το αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος και τη συγκέντρωση των σωματιδίων. Υψηλά παχύρρευστα ρευστά ενδέχεται να μην αναπτύξουν το αναμενόμενο προφίλ ταχύτητας, ειδικά σε χαμηλούς ρυθμούς ροής όπου είναι πιο πιθανό να βρίσκεστε σε στρωτό ή μεταβατικό καθεστώς.

Γνωρίστε το υγρό σας. Εάν οι συνθήκες αλλάζουν εποχιακά ή με κύκλους παραγωγής, θα αλλάξει και η ακρίβειά σας.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Οι μετρητές μονής-διαδρομής είναι φθηνότεροι και απλούστεροι. Στέλνουν μια δέσμη κατά μήκος του σωλήνα και την καλούν την ημέρα. Η ακρίβεια εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από αυτή τη μεμονωμένη μέτρηση που αντιπροσωπεύει τον πραγματικό μέσο όρο.

Οι μετρητές πολλαπλών-διαδρομών χρησιμοποιούν 2, 4 ή και περισσότερες ακουστικές διαδρομές σε διαφορετικές θέσεις χορδών. Τα ενσωματώνουν μαθηματικά για να πάρουν μια πολύ καλύτερη προσέγγιση του πραγματικού προφίλ ταχύτητας. Το αποτέλεσμα; Καλύτερη ακρίβεια ακόμη και με διαταραγμένες συνθήκες ροής.

Εάν προσπαθείτε να συμπιέσετε κάθε τελευταίο δέκατο του εκατοστού από τη μέτρησή σας, η επιλογή πολλών-διαδρομών είναι ο καλύτερος τρόπος. Για γενικό έλεγχο διεργασιών όπου το ±2% είναι καλό, η μονή-διαδρομή συνήθως κάνει τη δουλειά.

Εδώ είναι ένας έλεγχος πραγματικότητας: όλοι οι μετρητές ροής μετατοπίζονται με την πάροδο του χρόνου. Μετρητές υπερήχων λιγότεροι από τους περισσότερους, αφού δεν υπάρχει μηχανική φθορά, αλλά δεν είναι άνοσα.

Η γήρανση του μορφοτροπέα, η μετατόπιση των ηλεκτρονικών, οι αλλαγές τοιχώματος σωλήνα από διάβρωση ή εναποθέσεις-όλα αυτά επηρεάζουν την ακρίβεια. Η ακρίβεια του φύλλου προδιαγραφών αφορά έναν νέο, σωστά εγκατεστημένο, σωστά συντηρημένο μετρητή.

Πώς επαληθεύετε; Οι επιλογές περιλαμβάνουν την αποστολή του μετρητή σε ένα εργαστήριο βαθμονόμησης (ακριβό, απαιτεί αφαίρεση), τη χρήση ενός κύριου μετρητή σε σειρά για σύγκριση (πρακτικό για υγρές εφαρμογές) και τη βαρυμετρική ή ογκομετρική απόδειξη (χρυσό πρότυπο αλλά συχνά μη πρακτικό).

Τουλάχιστον, τεντώστε τα διαγνωστικά σας δεδομένα. Η ισχύς του σήματος πέφτει με την πάροδο του χρόνου; Ερευνώ. Οι χρόνοι διέλευσης παρασύρονται; Κάτι αλλάζει.

Οι μετρητές ροής υπερήχων μπορούν να είναι απίστευτα ακριβείς - 0,5% ή καλύτερα σε ιδανικές συνθήκες. Αλλά η επίτευξη και η διατήρηση αυτής της ακρίβειας απαιτεί προσοχή στην εγκατάσταση, τις συνθήκες της διαδικασίας και τη συνεχή επαλήθευση.

Τα μεγαλύτερα λάθη που βλέπω; Κακές πρακτικές εγκατάστασης που αγνοούν τις απαιτήσεις ευθείας λειτουργίας, αγνοούν την αντιστάθμιση θερμοκρασίας και υποθέτουν ότι η εργοστασιακή βαθμονόμηση εξακολουθεί να ισχύει μετά από χρόνια υπηρεσίας.

Κάντε αυτά τα πράγματα σωστά και θα έχετε την ακρίβεια που πληρώσατε. Παραλείψτε τα και ίσως έχετε αγοράσει και φθηνότερο μετρητή.