Hvad er en multipath ultralydsflowmåler?
En multipathultralyds flowmålerer et høj-præcisionsinstrument, der måler væskeflow ved hjælp af princippet om akustisk bølgeudbredelse. Sammenlignet med flowmålere med enkelt-vej forbedrer flervejsdesign målenøjagtigheden og responshastigheden ved at anvende flere akustiske veje. Destrukturelt designaf målerøret er en nøglefaktor for at sikre flowmålerens ydeevne.
Strukturelt design af multipath ultralyds flowmålere
Ved design af målerøret til en flervejs ultralydsflowmåler skal følgende tre grundlæggende principper først overvejes:
Flow ensartethed
Rørdesignet skal sikre ensartet væskeflow og undgå målefejl forårsaget af lokal turbulens eller strømningsuensartethed.-
Akustiske bølgeudbredelseskarakteristika
Rørdesignet skal sikre, at akustiske bølger kan forplante sig ensartet gennem hele røret og minimere dæmpning eller interferens forårsaget af rørvægge, væskeegenskaber eller andre faktorer, der påvirker akustisk udbredelse.
Sensor arrangement
Placeringen og layoutet af akustiske sendere og modtagere skal være rimeligt arrangeret for at sikre nøjagtige måledata.
Det er værd at bemærke, at rørets geometriske form og dimensioner har en direkte indvirkning på akustisk bølgeudbredelse. Valget af rørdiameter skal baseres på nominelt tryk, mediets designtryk, mediumtemperatur, flowområde og flowmålerens optimale ydeevneområde. En større rørdiameter kan reducere forstyrrelsen af væskestrømmen, men det kan føre til større akustisk dæmpning. Generelt bør rørdiameteren med rimelighed vælges i henhold til væskestrømningshastigheden og hastigheden.
Meddelelse
Rørlængden har en vigtig indflydelse på flowens ensartethed. Generelt bør rørlængden være tilstrækkelig lang til, at væsken kan udvikle sig til en fuldt stabiliseret strømning, hvilket reducerer indflydelsen af indløbs- og udløbsforstyrrelser på målingen.
Dimensioner på multipath ultralydsflowmåleren
De dimensionelle krav omfatter nominel diameter DN (mm), længde L (mm), højde H (mm), bredde D (mm), indvendig flowpassagediameter φd (mm) og bolthulsdiameter φn. Flowmåleren anvender flangeforbindelser, og flangedimensionerne er i overensstemmelse med GB/T 9124.1-2019 Steel Pipe Flanges, Part 1: PN Series.
Dette ultralydsflowmåler-arbejdsprincip anvender høj anti-støjdesignteknologi og er udstyret med en indbygget -i tre- plade--type flow-konditioneringsanlæg eller andre strukturelle indbyggede-flow-konditioneringsapparater. De påkrævede opstrøms og nedstrøms lige rørlængder af flowmålerens ultralyd skal opfylde kravene vist i figurerne.
Krav til lige rørlængde
For en ensrettet ultralyds-gasflowmåler (med indbygget- flowkonditioneringsanlæg) langs strømningsretningen skal opstrøms lige rørlængde være større end eller lig med 5D, og nedstrøms lige rørlængde skal være større end eller lig med 3D.
For en ensrettet ultralydsgasflowmåler (uden indbygget-strømningskonditioneringsanlæg) langs strømningsretningen skal opstrøms lige rørlængde være større end eller lig med 10D, og nedstrøms lige rørlængde skal være større end eller lig med 5D.
For entovejs ultralyds flowmåler(tovejs type uden indbygget- flow conditioner), langs strømningsretningen skal den anbefalede opstrøms lige rørlængde være større end eller lig med 10D, og nedstrøms lige rørlængde skal være større end eller lig med 10D.
For en tovejs ultralydsflowmåler (tovejs type med indbygget- flowkonditioneringsanlæg) langs strømningsretningen skal den anbefalede opstrøms lige rørlængde være større end eller lig med 5D, og den nedstrøms lige rørlængde skal være større end eller lig med 5D.
Ud over overvejelser om ydre strukturelle dimensioner er valget af målerørsmaterialer også vigtigt for akustisk bølgeudbredelse og væskeflow. Rørmaterialer skal have lave akustiske absorptionsegenskaber for at reducere signaldæmpning forårsaget af materialeabsorption under bølgeudbredelse. Almindelige materialer omfatter rustfrit stål, specialplast og kompositmaterialer. Materialevalg skal være kompatibelt med det flydende medium for at forhindre korrosion eller kemiske reaktioner under lang-drift. Til meget korrosive væsker vælges normalt rustfrit stål eller korrosionsbestandige-legeringer. Miljøfaktorer som temperatur, luftfugtighed, højt tryk og lavt tryk bør også tages i betragtning ved valg af materialer.
Multipath af ultralyd flowmåler applikationer
En flervejs ultralydsgasflowmåler består hovedsageligt af ultralydssensorer til at sende og modtage akustiske signaler, symmetriske, krydsede eller ringformede akustiske vejkonfigurationer, røradaptere, der fastgør ultralydssensorerne til røret, og en signalbehandlingsenhed, der er ansvarlig for at behandle de akustiske signaler modtaget fra sensorerne. Signalbehandlingsenheden omfatter forstærkere, filtre, analog-til-digitalkonvertere og andre komponenter, som konverterer analoge signaler til digitale signaler og beregner flowhastigheden.
Ultralydstransducer Rørlayoutmetode
Der er mange måder at arrangere de akustiske veje for ultralydsrørflowmåleren i målerøret, hovedsageligt inklusive parallelarrangement, parallel/krydsarrangement, krydsarrangement og netværksarrangement, som vist i figuren.
Det parallelle arrangement kan fuldt ud afspejle hastighedsfordelingen i røret. Krydsarrangementet kan reducere systemfejl ved at sammenligne strømningshastighederne målt af to krydsede akustiske baner. Derfor er disse to arrangementer meget brugt i praksis. Netværksarrangementet øger den akustiske udbredelsesafstand gennem refleksioner og kan fuldt ud afspejle hastighedsfordelingen i røret; signaldæmpning er dog ekstremt alvorlig, så det bruges mest i laboratorieeksperimentel forskning. På nuværende tidspunkt er parallel- og krydsordningerne de mest almindeligt anvendte internationalt.
Uanset det valgte arrangement er det endelige mål at forbedre flowmålerens ydeevne. Positionerne af de akustiske baner og vægtningskoefficienterne for hver vej har en direkte indvirkning på nøjagtigheden af væskeflowmåling i røret. For at undersøge optimale akustiske vejlayouts og vægtfordelinger har mange forskere udført undersøgelser og foreslået en række datafusionsmetoder, såsom neurale netværksalgoritmer og genetiske algoritmer. Disse nye metoder forbliver dog for det meste på det teoretiske forskningsstadium. I øjeblikket omfatter almindeligt anvendte akustiske sti-layout-skemaer Gaussian-Legendre, Chebyshev, Tailored og OWICS-skemaer. I hvert skema er de relative positioner af de akustiske veje og deres vægtningskoefficienter faste og kan fås fra opslagstabeller. Disse layoutskemaer har vist god ydeevne i flervejs gasstrømsmåling.
Relaterede artikler
Start din læserejse nu!
