Τι είναι ένας μετρητής ροής υπερήχων πολλαπλών διαδρομών;
Μια πολλαπλή διαδρομήμετρητής ροής υπερήχωνείναι ένα όργανο υψηλής-ακρίβειας που μετρά τη ροή του υγρού χρησιμοποιώντας την αρχή της διάδοσης ακουστικών κυμάτων. Σε σύγκριση με τους μετρητές ροής μίας-διαδρομής, τα σχέδια πολλαπλών διαδρομών βελτιώνουν την ακρίβεια μέτρησης και την ταχύτητα απόκρισης χρησιμοποιώντας πολλαπλές ακουστικές διαδρομές. Οδομικός σχεδιασμόςτου σωλήνα μέτρησης είναι βασικός παράγοντας για τη διασφάλιση της απόδοσης του ροόμετρου.
Δομικός σχεδιασμός ροόμετρων υπερήχων πολλαπλών διαδρομών
Κατά το σχεδιασμό του σωλήνα μέτρησης ενός ροόμετρου υπερήχων πολλαπλών διαδρομών, πρέπει πρώτα να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθες τρεις βασικές αρχές:
Ομοιομορφία ροής
Ο σχεδιασμός του σωλήνα πρέπει να διασφαλίζει ομοιόμορφη ροή ρευστού και να αποφεύγει σφάλματα μέτρησης που προκαλούνται από τοπικούς στροβιλισμούς ή ανομοιομορφία-της ροής.
Χαρακτηριστικά διάδοσης ακουστικών κυμάτων
Ο σχεδιασμός του σωλήνα πρέπει να διασφαλίζει ότι τα ακουστικά κύματα μπορούν να διαδίδονται ομοιόμορφα σε όλο τον σωλήνα και να ελαχιστοποιεί την εξασθένηση ή την παρεμβολή που προκαλείται από τα τοιχώματα του σωλήνα, τις ιδιότητες του υγρού ή άλλους παράγοντες που επηρεάζουν την ακουστική διάδοση.
Διάταξη αισθητήρα
Οι θέσεις και η διάταξη των ακουστικών πομπών και δεκτών πρέπει να είναι εύλογα διατεταγμένες ώστε να διασφαλίζονται ακριβή δεδομένα μέτρησης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το γεωμετρικό σχήμα και οι διαστάσεις του σωλήνα έχουν άμεσο αντίκτυπο στη διάδοση των ακουστικών κυμάτων. Η επιλογή της διαμέτρου του σωλήνα πρέπει να βασίζεται στην ονομαστική πίεση, την πίεση σχεδιασμού του μέσου, τη μέση θερμοκρασία, το εύρος ροής και το εύρος βέλτιστης απόδοσης του μετρητή ροής. Μια μεγαλύτερη διάμετρος σωλήνα μπορεί να μειώσει τη διαταραχή στη ροή του υγρού, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη ακουστική εξασθένηση. Γενικά, η διάμετρος του σωλήνα πρέπει να επιλέγεται εύλογα σύμφωνα με τον ρυθμό ροής του ρευστού και την ταχύτητα.
Ανακοίνωση
Το μήκος του σωλήνα έχει σημαντική επίδραση στην ομοιομορφία ροής. Γενικά, το μήκος του σωλήνα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο ώστε να επιτρέπει στο ρευστό να εξελιχθεί σε μια πλήρως σταθεροποιημένη ροή, μειώνοντας την επίδραση των διαταραχών εισόδου και εξόδου στη μέτρηση.
Διαστάσεις ροόμετρου υπερήχων πολλαπλών διαδρομών
Οι απαιτήσεις διαστάσεων περιλαμβάνουν ονομαστική διάμετρο DN (mm), μήκος L (mm), ύψος H (mm), πλάτος D (mm), διάμετρο εσωτερικής διόδου ροής φd (mm) και διάμετρο οπής μπουλονιού φn. Ο μετρητής ροής υιοθετεί συνδέσεις φλάντζας και οι διαστάσεις της φλάντζας συμμορφώνονται με το GB/T 9124.1-2019 Steel Pipe Flanges, Part 1: Series PN.
Αυτή η αρχή λειτουργίας του μετρητή ροής υπερήχων υιοθετεί τεχνολογία σχεδιασμού υψηλής κατά του θορύβου-και είναι εξοπλισμένο με ενσωματωμένο-σε τρία-πλακάκια-τύπου κλιματισμού ροής ή άλλα δομικά ενσωματωμένα-ρυθμιστικά ροής. Τα απαιτούμενα μήκη ευθύγραμμων σωλήνων ανάντη και κατάντη του μετρητή ροής υπερήχων πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις που φαίνονται στα σχήματα.
Απαιτήσεις ευθύγραμμου μήκους σωλήνα
Για μετρητή ροής αερίου μονής κατεύθυνσης υπερήχων (με ενσωματωμένο-ρυθμιστικό ροής), κατά την κατεύθυνση ροής, το μήκος ευθύγραμμου σωλήνα ανάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 5D και το μήκος του ευθύγραμμου σωλήνα κατάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 3D.
Για έναν μετρητή ροής αερίου μονής κατεύθυνσης υπερήχων (χωρίς ενσωματωμένο-ρυθμιστικό ροής), κατά την κατεύθυνση ροής, το μήκος ευθύγραμμου σωλήνα ανάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 10D και το μήκος του ευθύγραμμου σωλήνα κατάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 5D.
Για ένααμφίδρομος μετρητής υπερήχων(τύπος διπλής κατεύθυνσης χωρίς ενσωματωμένο-ρυθμιστικό ροής), κατά την κατεύθυνση ροής, το συνιστώμενο μήκος ευθύγραμμου σωλήνα ανάντη πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 10D και το μήκος του ευθύγραμμου σωλήνα κατάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 10D.
Για έναν αμφίδρομο μετρητή υπερήχων (αμφίδρομος τύπος με ενσωματωμένο-ρυθμιστή ροής), κατά την κατεύθυνση ροής, το συνιστώμενο μήκος ευθύγραμμου σωλήνα ανάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 5D και το μήκος του ευθύγραμμου σωλήνα κατάντη θα είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 5D.
Εκτός από τις εκτιμήσεις των εξωτερικών δομικών διαστάσεων, η επιλογή των υλικών του σωλήνα μέτρησης είναι επίσης σημαντική για τη διάδοση ακουστικών κυμάτων και τη ροή του ρευστού. Τα υλικά σωλήνων πρέπει να έχουν χαμηλά χαρακτηριστικά ακουστικής απορρόφησης για να μειωθεί η εξασθένηση του σήματος που προκαλείται από την απορρόφηση υλικού κατά τη διάδοση των κυμάτων. Τα κοινά υλικά περιλαμβάνουν τον ανοξείδωτο χάλυβα, τα ειδικά πλαστικά και τα σύνθετα υλικά. Η επιλογή υλικού πρέπει να είναι συμβατή με το ρευστό μέσο για την αποφυγή διάβρωσης ή χημικών αντιδράσεων κατά τη διάρκεια-μακροχρόνιας λειτουργίας. Για υγρά υψηλής διάβρωσης, επιλέγονται συνήθως ανοξείδωτος χάλυβας ή κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση-. Περιβαλλοντικοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, η υψηλή πίεση και η χαμηλή πίεση θα πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή υλικών.
Πολλαπλών διαδρομών εφαρμογών ροόμετρου υπερήχων
Ένας μετρητής ροής αερίου υπερήχων πολλαπλών διαδρομών αποτελείται κυρίως από αισθητήρες υπερήχων για τη μετάδοση και λήψη ακουστικών σημάτων, συμμετρικές, διασταυρούμενες ή δακτυλιοειδείς διαμορφώσεις ακουστικής διαδρομής, προσαρμογείς σωλήνων που στερεώνουν τους αισθητήρες υπερήχων στον σωλήνα και μια μονάδα επεξεργασίας σήματος που είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία των ακουστικών σημάτων που λαμβάνονται από τους αισθητήρες. Η μονάδα επεξεργασίας σήματος περιλαμβάνει ενισχυτές, φίλτρα, αναλογικούς-σε-ψηφιακούς μετατροπείς και άλλα εξαρτήματα, τα οποία μετατρέπουν τα αναλογικά σήματα σε ψηφιακά σήματα και υπολογίζουν την ταχύτητα ροής.
Μέθοδος διάταξης σωλήνων μετατροπέα υπερήχων
Υπάρχουν πολλοί τρόποι για τη διευθέτηση των ακουστικών διαδρομών του μετρητή ροής σωλήνων υπερήχων στο σωλήνα μέτρησης, κυρίως συμπεριλαμβανομένης της παράλληλης διάταξης, της παράλληλης/διασταυρούμενης διάταξης, της εγκάρσιας διάταξης και της διάταξης δικτύου, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Η παράλληλη διάταξη μπορεί να αντανακλά πλήρως την κατανομή της ταχύτητας στον σωλήνα. Η εγκάρσια διάταξη μπορεί να μειώσει τα σφάλματα του συστήματος συγκρίνοντας τις ταχύτητες ροής που μετρώνται από δύο διασταυρούμενες ακουστικές διαδρομές. Επομένως, αυτές οι δύο ρυθμίσεις χρησιμοποιούνται ευρέως στην πράξη. Η διάταξη του δικτύου αυξάνει την ακουστική απόσταση διάδοσης μέσω των ανακλάσεων και μπορεί να αντανακλά πλήρως την κατανομή της ταχύτητας στον σωλήνα. Ωστόσο, η εξασθένηση του σήματος είναι εξαιρετικά σοβαρή, επομένως χρησιμοποιείται κυρίως σε εργαστηριακή πειραματική έρευνα. Επί του παρόντος, οι παράλληλες και διασταυρούμενες ρυθμίσεις είναι οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες διεθνώς.
Ανεξάρτητα από την επιλεγμένη διάταξη, ο απώτερος στόχος είναι η βελτίωση της απόδοσης του ροόμετρου. Οι θέσεις των ακουστικών διαδρομών και οι συντελεστές στάθμισης κάθε διαδρομής έχουν άμεσο αντίκτυπο στην ακρίβεια της μέτρησης της ροής του ρευστού στον σωλήνα. Για να διερευνήσουν τις βέλτιστες διατάξεις ακουστικών μονοπατιών και τις κατανομές βάρους, πολλοί ερευνητές έχουν πραγματοποιήσει μελέτες και έχουν προτείνει μια σειρά από μεθόδους σύντηξης δεδομένων, όπως αλγόριθμους νευρωνικών δικτύων και γενετικούς αλγόριθμους. Ωστόσο, αυτές οι νέες μέθοδοι παραμένουν ως επί το πλείστον στο στάδιο της θεωρητικής έρευνας. Επί του παρόντος, τα σχήματα διάταξης ακουστικής διαδρομής που χρησιμοποιούνται συνήθως περιλαμβάνουν τα σχήματα Gaussian–Legendre, Chebyshev, Tailored και OWICS. Σε κάθε σχήμα, οι σχετικές θέσεις των ακουστικών διαδρομών και οι συντελεστές στάθμισής τους είναι σταθερές και μπορούν να ληφθούν από πίνακες αναζήτησης. Αυτά τα σχήματα διάταξης έχουν δείξει καλή απόδοση στη μέτρηση ροής αερίου πολλαπλών διαδρομών.
Σχετικά Άρθρα
Ξεκινήστε το ταξίδι ανάγνωσης τώρα!
