Si heu passat algun temps al voltant de les instal·lacions de mesura de gas-o fins i tot només heu fet una ullada a catàlegs tècnics-probablement us heu trobat amb el terme "mesurador de cabal ultrasònic multivia"Sembla fantàstic. I sincerament, ho és.
Però aquí està la cosa: el concepte bàsic no és tan complicat una vegada que elimineu l'argot.
La idea bàsica (sense el disbarat del llibre de text)
Un mesurador de flux d'ultrasons de múltiples camins mesura la velocitat del gas llançant senyals ultrasònics a través d'una canonada a través de diversos camins-o "canals", com els agrada anomenar-los als enginyers. Cada canal us ofereix una lectura de velocitat en una corda diferent de la secció transversal-del tub. Feu una mitjana d'aquestes lectures juntes, ponderades adequadament i auge: obteniu una estimació decent de la rapidesa amb què el gas es mou realment per aquesta canonada.
També existeixen comptadors d'un-canal. Són més barats. Són més senzills. Però també estan mirant només una porció del perfil de flux, que pot ser enganyós si el flux no és perfectament uniforme. I deixa'm dir-te que-el flux gairebé mai no és perfectament uniforme.
Tant les versions d'un sol camí com de múltiples depenen d'alguna cosa que s'anomena mètode de temps-de-vol. Funciona així: teniu dos transductors a costats oposats de la canonada. Un envia un pols ultrasònic aigües avall (amb el flux), l'altre n'envia un aigües amunt (en contra del flux). El pols aigües avall arriba més ràpid perquè està muntant el corrent de gas. El riu amunt triga més perquè s'hi lluita.
Mesureu els dos temps de viatge, calculeu la diferència i a partir d'aquesta diferència podeu derivar la velocitat. Les matemàtiques no són trivials, però estan-ben establertes. La gent fa dècades que ho fa.
Per què diversos canals?
Aquí és on es posa interessant-i on tinc algunes opinions.
En un mesurador de camins múltiples, V representa la velocitat mitjana de la superfície mesurada a cada canal. Bàsicament, mostreu el perfil de velocitat a diferents altures al llarg del diàmetre de la canonada. La fórmula s'assembla a això: la velocitat mitjana volumètrica és igual a la suma de la velocitat de cada canal multiplicada pel seu coeficient de ponderació. Escrit: v=ΣwᵢVᵢ, on W és el coeficient de ponderació que depèn de qualsevol algorisme d'integració que el fabricant hagi decidit utilitzar.
A partir d'això, podeu calcular el cabal real: q=A × Σ(WᵢVᵢ), on A és l'àrea de la secció transversal de la canonada-.
Els diferents esquemes d'integració assignen diferents pesos a diferents acords. La quadratura gaussiana és popular. També ho és el mètode Chebyshev. Cadascun té inconvenients-. Però sincerament, tret que feu el disseny d'enginyeria vosaltres mateixos, probablement no us haureu de preocupar de quin és el "millor". Tots funcionen raonablement bé.
La pregunta dels sis-canals
Actualment, els productes-de gamma alta més comuns de fabricants estrangers ofereixen fins a sis canals. Pensaries que més canals equivalen a més precisió. I teòricament, sí-més punts de mostreig us haurien de donar una millor aproximació del perfil de velocitat real.
Però l'experiència pràctica explica una història diferent.
Un cop arribeu a quatre canals, els guanys de precisió d'afegir més camins esdevenen marginals. Mentrestant, els costos de fabricació augmenten. Cada parell de transductors addicional necessita una alineació precisa. Cadascun afegeix possibles punts de fallada. Cadascú complica la instal·lació i el manteniment.
Llavors, val la pena un mesurador de sis-canals per sobre de quatre-canals? De vegades. Per a aplicacions de transferència de custòdia on les fraccions d'un percentatge importen, potser. Per a la majoria d'aplicacions industrials? Probablement no.
La instal·lació és més important del que penses
He vist bells sis-mesuradors de trajectes instal·lats en llocs terribles-immediatament aigües avall dels colzes, amb un flux remolí i perfils de velocitat asimètrics que feien gairebé inútils tots aquests canals addicionals. El mesurador mesurava les escombraries, i fer una mitjana d'escombraries de sis maneres diferents només us dóna...-una mitjana d'escombraries.
La guia general diu que voleu almenys vuit diàmetres de canonada de traçat recte aigües amunt i dos diàmetres aigües avall de qualsevol pertorbació del flux. Però això és una pauta, no una garantia. Els patrons de flux ciclònic, el flux de tonalitat, l'estratificació de la temperatura-tots això poden alterar les vostres lectures d'una manera que més canals no poden compensar completament.
Algunes configuracions de comptador utilitzen camins creuats (disposicions de patrons X-) per cancel·lar determinades distorsions de flux. Intel·ligent, però no màgic.
Consideracions del-món real
El nombre de Reynolds hauria de ser superior a 4.000 per a un flux turbulent-que normalment no és un problema als gasoductes industrials. El flux laminar és rar. La velocitat del so al gas afecta el temps de viatge del senyal, però els comptadors moderns ho gestionen automàticament mitjançant la compensació de temperatura.
Els transductors solen muntar-se en angles de 45 graus o més en relació a la direcció del flux, tot i que l'angle òptim depèn del diàmetre de la canonada, la velocitat del gas i la temperatura. Les temperatures màximes de funcionament solen limitar al voltant de 650 graus F per a instal·lacions estàndard. Les aplicacions criogèniques són una bèstia completament diferent.
La línia de fons
Els mesuradors de flux ultrasònics multipath són una bona tecnologia. No són-intrusius, no tenen peces mòbils, gestionen una àmplia gamma de cabals i poden aconseguir una precisió impressionant quan s'instal·len i es calibran correctament.
Però no són infal·libles. Més camins no signifiquen automàticament millors resultats. Un comptador de quatre-canals ben-instal·lat en bones condicions de cabal superarà un mesurador de sis-canals instal·lat en un lloc problemàtic cada cop.
Comprendre els fonaments-temps-de-mesura de vol, integració de velocitats, el paper dels coeficients de ponderació-t'ajuda a prendre millors decisions sobre quan tenen sentit aquests mesuradors i com treure'n el màxim profit.
