Εάν έχετε περάσει χρόνο γύρω από τις εγκαταστάσεις μέτρησης αερίου-ή ακόμα και μόλις ξεφυλλίσετε τεχνικούς καταλόγους-μάλλον έχετε βρει κατά λάθος τον όρο "μετρητής ροής υπερήχων πολλαπλών διαδρομών"Ακούγεται φανταχτερό. Και ειλικρινά, κάπως έτσι είναι.
Αλλά εδώ είναι το πράγμα: η βασική ιδέα δεν είναι τόσο περίπλοκη μόλις αφαιρέσετε τη φρασεολογία.
Η βασική ιδέα (χωρίς την ανοησία του σχολικού βιβλίου)
Ένας μετρητής ροής υπερήχων πολλαπλών διαδρομών μετρά την ταχύτητα του αερίου εκπέμποντας υπερηχητικά σήματα σε έναν σωλήνα μέσω πολλαπλών μονοπατιών-ή "καναλιών", όπως λατρεύουν να τα αποκαλούν οι μηχανικοί. Κάθε κανάλι σάς δίνει μια ένδειξη ταχύτητας σε διαφορετική χορδή της διατομής του σωλήνα-. Παίρνετε τον μέσο όρο αυτών των μετρήσεων μαζί, σταθμίζετε κατάλληλα και εκτινάσσεστε: λαμβάνετε μια αξιοπρεπή εκτίμηση για το πόσο γρήγορα κινείται πραγματικά το αέριο μέσω αυτού του σωλήνα.
Υπάρχουν επίσης μετρητές ενός καναλιού-. Είναι φθηνότερα. Είναι πιο απλά. Αλλά εξετάζουν επίσης μόνο ένα κομμάτι του προφίλ ροής, το οποίο μπορεί να είναι παραπλανητικό εάν η ροή δεν είναι απόλυτα ομοιόμορφη. Και επιτρέψτε μου να σας πω-η ροή δεν είναι σχεδόν ποτέ τέλεια ομοιόμορφη.
Τόσο η έκδοση απλής όσο και η έκδοση πολλαπλών διαδρομών βασίζονται σε κάτι που ονομάζεται μέθοδος-από-πτήσης. Λειτουργεί ως εξής: έχετε δύο μορφοτροπείς στις αντίθετες πλευρές του σωλήνα. Ο ένας στέλνει έναν υπερηχητικό παλμό προς τα κάτω (με τη ροή), ο άλλος στέλνει έναν προς τα πάνω (κόντρα στη ροή). Ο παλμός κατάντη φτάνει πιο γρήγορα επειδή οδηγεί το ρεύμα αερίου. Το ανάντη χρειάζεται περισσότερο χρόνο γιατί το παλεύει.
Μετράς και τους δύο χρόνους ταξιδιού, υπολογίζεις τη διαφορά και από αυτή τη διαφορά μπορείς να βγάλεις την ταχύτητα. Τα μαθηματικά δεν είναι ασήμαντα, αλλά είναι καλά καθιερωμένα. Οι άνθρωποι το κάνουν αυτό εδώ και δεκαετίες.
Γιατί πολλά κανάλια;
Εδώ γίνεται ενδιαφέρον-και έχω κάποιες απόψεις.
Σε ένα μετρητή πολλαπλών διαδρομών, το V αντιπροσωπεύει τη μέση επιφανειακή ταχύτητα που μετράται σε κάθε κανάλι. Ουσιαστικά δειγματοληπτικά το προφίλ ταχύτητας σε διαφορετικά ύψη κατά μήκος της διαμέτρου του σωλήνα. Ο τύπος μοιάζει κάπως έτσι: η ογκομετρική μέση ταχύτητα ισούται με το άθροισμα της ταχύτητας κάθε καναλιού πολλαπλασιαζόμενο με τον συντελεστή στάθμισής του. Διαγράφεται: v=ΣwᵢVᵢ, όπου W είναι ο συντελεστής στάθμισης που εξαρτάται από τον αλγόριθμο ολοκλήρωσης που αποφάσισε να χρησιμοποιήσει ο κατασκευαστής.
Από αυτό, μπορείτε να υπολογίσετε τον πραγματικό ρυθμό ροής: q=A × Σ(WᵢVᵢ), όπου A είναι η περιοχή διατομής του σωλήνα-.
Διαφορετικά σχήματα ολοκλήρωσης αποδίδουν διαφορετικά βάρη σε διαφορετικές συγχορδίες. Το Gaussian τετράγωνο είναι δημοφιλές. Το ίδιο και η μέθοδος Chebyshev. Κάθε ένα έχει ανταλλαγές-. Αλλά ειλικρινά, αν δεν κάνετε μόνοι σας τον μηχανικό σχεδιασμό, πιθανότατα δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για το ποιο είναι το «καλύτερο». Όλα λειτουργούν αρκετά καλά.
Η ερώτηση των έξι καναλιών-
Επί του παρόντος, τα πιο κοινά προϊόντα υψηλής-από ξένους κατασκευαστές εκτελούν έως και έξι κανάλια. Θα νομίζατε ότι περισσότερα κανάλια ισοδυναμούν με μεγαλύτερη ακρίβεια. Και θεωρητικά, ναι-περισσότερα σημεία δειγματοληψίας θα πρέπει να σας δώσουν μια καλύτερη προσέγγιση του πραγματικού προφίλ ταχύτητας.
Αλλά η πρακτική εμπειρία λέει μια διαφορετική ιστορία.
Μόλις χτυπήσετε τέσσερα κανάλια, τα κέρδη ακρίβειας από την προσθήκη περισσότερων διαδρομών γίνονται οριακά. Εν τω μεταξύ, το κόστος παραγωγής εκτοξεύεται. Κάθε πρόσθετο ζεύγος μορφοτροπέων χρειάζεται ακριβή ευθυγράμμιση. Κάθε ένα προσθέτει πιθανά σημεία αποτυχίας. Κάθε ένα περιπλέκει την εγκατάσταση και τη συντήρηση.
Αξίζει, λοιπόν, ένας μετρητής έξι-καναλιών σε σχέση με τέσσερα-κανάλια; Μερικές φορές. Για εφαρμογές μεταφοράς επιμέλειας όπου τα κλάσματα του ποσοστού έχουν σημασία, ίσως. Για τις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές; Μάλλον όχι.
Η εγκατάσταση έχει μεγαλύτερη σημασία από όσο νομίζετε
Έχω δει όμορφους έξι-μετρητές διαδρομής εγκατεστημένους σε τρομερές τοποθεσίες-αμέσως κατάντη των αγκώνων, με στροβιλιζόμενη ροή και προφίλ ασύμμετρης ταχύτητας που έκαναν όλα αυτά τα επιπλέον κανάλια σχεδόν άχρηστα. Ο μετρητής μετρούσε τα σκουπίδια και ο μέσος όρος των σκουπιδιών με έξι διαφορετικούς τρόπους σας δίνει απλώς...-μέσο όρο σκουπιδιών.
Η γενική καθοδήγηση λέει ότι θέλετε τουλάχιστον οκτώ διαμέτρους σωλήνων ευθείας ανάντη και δύο διαμέτρους κατάντη από οποιαδήποτε διαταραχή ροής. Αλλά αυτό είναι μια κατευθυντήρια γραμμή, όχι μια εγγύηση. Κυκλωνικά μοτίβα ροής, ροή τόνου, διαστρωμάτωση θερμοκρασίας-όλα αυτά μπορούν να μπερδέψουν τις μετρήσεις σας με τρόπους που περισσότερα κανάλια δεν μπορούν να αντισταθμίσουν πλήρως.
Ορισμένες διαμορφώσεις μετρητών χρησιμοποιούν διασταυρούμενες διαδρομές (Χ-διατάξεις μοτίβων) για να ακυρώσουν ορισμένες παραμορφώσεις ροής. Έξυπνο, αλλά όχι μαγικό.
Πραγματικές-Παγκόσμιες εκτιμήσεις
Ο αριθμός Reynolds θα πρέπει να είναι πάνω από 4000 για τυρβώδη ροή-που συνήθως δεν αποτελεί πρόβλημα στους βιομηχανικούς αγωγούς αερίου. Η στρωτή ροή είναι σπάνια. Η ταχύτητα του ήχου στο αέριο επηρεάζει το χρόνο διαδρομής του σήματος, αλλά οι σύγχρονοι μετρητές το χειρίζονται αυτόματα μέσω αντιστάθμισης θερμοκρασίας.
Οι μορφοτροπείς συνήθως τοποθετούνται σε γωνίες 45 μοιρών ή περισσότερες σε σχέση με την κατεύθυνση ροής, αν και η βέλτιστη γωνία εξαρτάται από τη διάμετρο του σωλήνα, την ταχύτητα του αερίου και τη θερμοκρασία. Οι μέγιστες θερμοκρασίες λειτουργίας συνήθως καλύπτουν περίπου τους 650 βαθμούς F για τυπικές εγκαταστάσεις. Οι κρυογονικές εφαρμογές είναι ένα εντελώς διαφορετικό θηρίο.
Η κατώτατη γραμμή
Οι μετρητές υπερήχων πολλαπλών διαδρομών είναι καλής τεχνολογίας. Δεν είναι-παρεμβατικοί, δεν έχουν κινούμενα μέρη, χειρίζονται ένα ευρύ φάσμα ρυθμών ροής και μπορούν να επιτύχουν εντυπωσιακή ακρίβεια όταν εγκατασταθούν και βαθμονομηθούν σωστά.
Αλλά δεν είναι αλάνθαστα. Περισσότερες διαδρομές δεν σημαίνουν αυτόματα καλύτερα αποτελέσματα. Ένας καλά-εγκατεστημένος μετρητής τεσσάρων-καναλιών σε καλές συνθήκες ροής θα έχει καλύτερη απόδοση από έναν μετρητή έξι-καναλιών που είναι εγκατεστημένος σε μια προβληματική τοποθεσία κάθε φορά.
Η κατανόηση των βασικών-χρόνων-της-μέτρησης πτήσης, της ολοκλήρωσης της ταχύτητας, του ρόλου των συντελεστών στάθμισης-σας βοηθά να λαμβάνετε καλύτερες αποφάσεις σχετικά με το πότε έχουν νόημα αυτοί οι μετρητές και πώς να αξιοποιήσετε στο έπακρο.
