Jos olet viettänyt aikaa kaasunmittauslaitoksissa-tai jopa vain selannut teknisiä luetteloita-olet luultavasti törmännyt termiin "monitie-ultraäänivirtausmittari." Kuulostaa hienolta. Ja rehellisesti, se tavallaan on sitä.
Mutta tässä on asia: peruskonsepti ei ole niin monimutkainen, kun poistat ammattikieltä.
Ydinidea (ilman oppikirjan hölynpölyä)
Monitie-ultraäänivirtausmittari mittaa kaasun nopeutta lähettämällä ultraäänisignaaleja putken poikki useiden reittien-tai "kanavien" kautta, kuten insinöörit rakastavat niitä kutsuvan. Jokainen kanava antaa sinulle nopeuslukeman putken poikkileikkauksen eri jänteessä. Keskität nämä lukemat yhteen, punnitat asianmukaisesti ja puomit: saat kunnollisen arvion siitä, kuinka nopeasti kaasu todella liikkuu putken läpi.
Myös yksikanavaisia{0}}mittareita on olemassa. Ne ovat halvempia. Ne ovat yksinkertaisempia. Mutta he tarkastelevat myös vain yhtä siivua virtausprofiilista, mikä voi olla harhaanjohtavaa, jos virtaus ei ole täysin tasaista. Ja haluan kertoa,-virtaus ei ole lähes koskaan täysin yhtenäistä.
Sekä yksi- että monitieversiot perustuvat johonkin, jota kutsutaan lentoaika----menetelmäksi. Se toimii näin: sinulla on kaksi anturia putken vastakkaisilla puolilla. Toinen lähettää ultraäänipulssin myötävirtaan (virtauksen mukana), toinen lähettää yhden vastavirtaan (virtausta vastaan). Alavirran pulssi saapuu nopeammin, koska se ohjaa kaasuvirtaa. Vastavirta kestää kauemmin, koska se taistelee sitä vastaan.
Mittaat molemmat matka-ajat, lasket eron ja voit johtaa siitä erosta nopeuden. Matematiikka ei ole triviaali, mutta se on-vakiintunut. Ihmiset ovat tehneet tätä vuosikymmeniä.
Miksi useita kanavia?
Tästä tulee mielenkiintoista{0}}ja minulla on joitain mielipiteitä.
Monitiemittarissa V edustaa kullakin kanavalla mitattua pinnan keskimääräistä nopeutta. Pohjimmiltaan otat näytteitä nopeusprofiilista putken halkaisijan eri korkeuksilla. Kaava näyttää suunnilleen tältä: tilavuuskeskinopeus on yhtä suuri kuin kunkin kanavan nopeuden summa kerrottuna sen painokertoimella. Kirjoitettu: v=ΣwᵢVᵢ, missä W on painokerroin, joka riippuu valmistajan käyttämästä integrointialgoritmista.
Siitä voit laskea todellisen virtausnopeuden: q=A × Σ(WᵢVᵢ), missä A on putken poikki-leikkauspinta-ala.
Eri integrointimenetelmät antavat eri painot eri sointuille. Gaussin kvadratuuri on suosittu. Samoin Tšebyshevin menetelmä. Jokaisella on kompromisseja-. Mutta rehellisesti, ellet tee suunnittelua itse, sinun ei todennäköisesti tarvitse huolehtia siitä, mikä on "paras". Ne kaikki toimivat kohtuullisen hyvin.
Kuusi{0}}kanavaa koskeva kysymys
Tällä hetkellä yleisimmät{0}}ulkomaisten valmistajien huipputuotteet tarjoavat jopa kuusi kanavaa. Luulisi, että enemmän kanavia tarkoittaa enemmän tarkkuutta. Ja teoriassa kyllä-enemmän näytepisteitä pitäisi saada parempi arvio todellisesta nopeusprofiilista.
Mutta käytännön kokemus kertoo eri tarinan.
Kun osut neljään kanavaan, tarkkuushyöty lisää polkuja on marginaalinen. Samaan aikaan valmistuskustannukset nousevat. Jokainen ylimääräinen anturipari tarvitsee tarkan kohdistuksen. Jokainen lisää mahdollisia vikapisteitä. Jokainen niistä vaikeuttaa asennusta ja huoltoa.
Onko siis kuuden-kanavan mittari hintansa arvoinen kuin neljän-kanavan? Joskus. Huoltajuuden siirtosovelluksiin, joissa prosentin murto-osilla on ehkä merkitystä. Useimpiin teollisiin sovelluksiin? Ei varmaankaan.
Asennuksella on enemmän merkitystä kuin uskotkaan
Olen nähnyt kauniita kuusi{0}}reittimittaria asennettuna hirvittäviin paikkoihin-välittömästi kulmien alavirtaan, pyörivä virtaus ja epäsymmetriset nopeusprofiilit, jotka tekivät kaikista ylimääräisistä kanavista melkein hyödyttömiä. Mittari mittasi roskat, ja keskimääräinen jätemäärä kuudella eri tavalla antaa sinulle... hyvin-keskimääräisen roskan.
Yleiset ohjeet sanovat, että haluat vähintään kahdeksan putken halkaisijaa suoraan virtaussuunnassa ja kaksi halkaisijaa myötävirtaan kaikista virtaushäiriöistä. Mutta se on ohje, ei takuu. Sykloniset virtauskuviot, nousun virtaus, lämpötilakerrostuminen-kaikki nämä voivat sekoittaa lukemiasi tavoilla, joita useat kanavat eivät pysty täysin kompensoimaan.
Joissakin mittarikokoonpanoissa käytetään ristikkäisiä polkuja (X-kuvion järjestelyjä) tiettyjen virtausvääristymien poistamiseksi. Älykäs, mutta ei taikuutta.
Todellinen-maailman huomioita
Reynoldsin luvun pitäisi olla yli 4000 turbulenttisessa virtauksessa{1}}se ei yleensä ole ongelma teollisuuskaasuputkissa. Laminaarivirtaus on harvinaista. Äänen nopeus kaasussa vaikuttaa signaalin kulkuaikaan, mutta nykyaikaiset mittarit käsittelevät sen automaattisesti lämpötilakompensoinnin kautta.
Anturit asennetaan tyypillisesti 45 asteen tai suurempiin kulmiin suhteessa virtaussuuntaan, vaikka optimaalinen kulma riippuu putken halkaisijasta, kaasun nopeudesta ja lämpötilasta. Maksimikäyttölämpötilat ovat yleensä noin 650 astetta F vakioasennuksissa. Kryogeeniset sovellukset ovat aivan eri peto.
Bottom Line
Monitie-ultraäänivirtausmittarit ovat hyvää tekniikkaa. Ne eivät ole häiritseviä, niissä ei ole liikkuvia osia, ne käsittelevät monenlaisia virtausnopeuksia ja voivat saavuttaa vaikuttavan tarkkuuden, kun ne on asennettu ja kalibroitu oikein.
Mutta he eivät ole idioottivarmoja. Enemmän polkuja ei automaattisesti tarkoita parempia tuloksia. Hyvin-asennettu nelikanavainen-mittari hyvissä virtausolosuhteissa on tehokkaampi kuin kuusi-kanavainen mittari, joka on asennettu ongelmalliseen paikkaan joka kerta.
Lentomittauksen-ajan-perusperiaatteiden ymmärtäminen, nopeuden integrointi, painokertoimien merkitys-auttaa sinua tekemään parempia päätöksiä siitä, milloin nämä mittarit ovat järkeviä ja miten saat niistä kaiken irti.
