Ce este un debitmetru cu ultrasunete cu mai multe căi?
O cale multiplădebitmetru cu ultrasuneteeste un instrument de{0}}înaltă precizie care măsoară fluxul de fluid folosind principiul propagării undelor acustice. În comparație cu debitmetrele cu o singură cale-, modelele cu mai multe căi îmbunătățesc precizia măsurării și viteza de răspuns prin utilizarea mai multor căi acustice. Theproiectare structuralăa conductei de măsurare este un factor cheie în asigurarea performanței debitmetrului.
Proiectarea structurală a debitmetrelor cu ultrasunete cu căi multiple
La proiectarea conductei de măsurare a unui debitmetru cu ultrasunete cu mai multe căi, trebuie luate în considerare mai întâi următoarele trei principii de bază:
Uniformitatea curgerii
Designul conductei trebuie să asigure un flux uniform de fluid și să evite erorile de măsurare cauzate de turbulențele locale sau neuniformitatea debitului.
Caracteristicile de propagare a undelor acustice
Proiectarea țevii trebuie să asigure că undele acustice se pot propaga uniform în țeavă și să reducă la minimum atenuarea sau interferența cauzate de pereții țevii, proprietățile fluidului sau alți factori care afectează propagarea acustică.
Dispunerea senzorilor
Pozițiile și configurația emițătorilor și receptoarelor acustice trebuie să fie aranjate în mod rezonabil pentru a asigura date de măsurare precise.
Este de remarcat faptul că forma geometrică și dimensiunile conductei au un impact direct asupra propagării undelor acustice. Selectarea diametrului conductei trebuie să se bazeze pe presiunea nominală, presiunea de proiectare a mediului, temperatura medie, domeniul debitului și domeniul optim de performanță al debitmetrului. Un diametru mai mare al conductei poate reduce perturbarea fluxului de fluid, dar poate duce la o atenuare acustică mai mare. În general, diametrul conductei ar trebui să fie selectat în mod rezonabil în funcție de debitul și viteza fluidului.
Observa
Lungimea conductei are o influență importantă asupra uniformității curgerii. În general, lungimea conductei trebuie să fie suficient de lungă pentru a permite fluidului să se dezvolte într-un debit complet stabilizat, reducând influența perturbațiilor de intrare și ieșire asupra măsurării.
Dimensiunile debitmetrului cu ultrasunete multicai
Cerințele dimensionale includ diametrul nominal DN (mm), lungimea L (mm), înălțimea H (mm), lățimea D (mm), diametrul intern al trecerii fluxului φd (mm) și diametrul orificiului șurubului φn. Debitmetrul adoptă conexiuni cu flanșă, iar dimensiunile flanșei sunt conforme cu GB/T 9124.1-2019 Flanșe pentru țevi de oțel, Partea 1: Seria PN.
Acest principiu de funcționare a debitmetrului cu ultrasunete adoptă o tehnologie de proiectare anti-zgomot înaltă și este echipat cu un conditioner de debit de tip{-în trei-etape-încorporat sau cu alte conditionatoare de debit structurale încorporate-. Lungimile de conducte drepte necesare în amonte și în aval ale debitmetrului cu ultrasunete trebuie să îndeplinească cerințele prezentate în figuri.
Cerințe privind lungimea țevii drepte
Pentru un debitmetru cu ultrasunete unidirecțional (cu dispozitiv de condiționare a debitului-încorporat), de-a lungul direcției de curgere, lungimea conductei drepte din amonte trebuie să fie mai mare sau egală cu 5D, iar lungimea conductei drepte din aval trebuie să fie mai mare sau egală cu 3D.
Pentru un debitmetru cu ultrasunete unidirecțional (fără un dispozitiv de condiționare a debitului{0}}încorporat), de-a lungul direcției de curgere, lungimea conductei drepte în amonte trebuie să fie mai mare sau egală cu 10D, iar lungimea conductei drepte în aval trebuie să fie mai mare sau egală cu 5D.
Pentru adebitmetru bidirecțional cu ultrasunete(tip bidirecțional fără dispozitiv de condiționare a fluxului încorporat-), de-a lungul direcției de curgere, lungimea recomandată a conductei drepte în amonte trebuie să fie mai mare sau egală cu 10D, iar lungimea conductei drepte în aval trebuie să fie mai mare sau egală cu 10D.
Pentru un debitmetru cu ultrasunete bidirecțional (de tip bidirecțional cu conditioner de debit-încorporat), de-a lungul direcției de curgere, lungimea recomandată a conductei drepte în amonte trebuie să fie mai mare sau egală cu 5D, iar lungimea conductei drepte în aval trebuie să fie mai mare sau egală cu 5D.
Pe lângă considerentele dimensiunilor structurale exterioare, selecția materialelor țevilor de măsurare este, de asemenea, importantă pentru propagarea undelor acustice și curgerea fluidului. Materialele pentru conducte trebuie să aibă caracteristici de absorbție acustică scăzută pentru a reduce atenuarea semnalului cauzată de absorbția materialului în timpul propagării undelor. Materialele comune includ oțel inoxidabil, materiale plastice speciale și materiale compozite. Selecția materialului trebuie să fie compatibilă cu mediul fluid pentru a preveni coroziunea sau reacțiile chimice în timpul funcționării pe termen lung-. Pentru fluide foarte corozive, de obicei sunt selectate oțel inoxidabil sau aliaje rezistente la coroziune-. Factorii de mediu, cum ar fi temperatura, umiditatea, presiunea ridicată și presiunea scăzută ar trebui, de asemenea, luați în considerare atunci când se selectează materiale.
Multipath de aplicații cu ultrasunete debitmetru
Un debitmetru cu ultrasunete cu mai multe căi constă în principal din senzori ultrasonici pentru transmiterea și recepția de semnale acustice, configurații simetrice, încrucișate sau inelare, adaptoare pentru conducte care fixează senzorii ultrasonici pe conductă și o unitate de procesare a semnalului responsabilă cu procesarea semnalelor acustice primite de la senzori. Unitatea de procesare a semnalului include amplificatoare, filtre, convertoare analog-la-digitale și alte componente, care convertesc semnalele analogice în semnale digitale și calculează viteza fluxului.
Traductor cu ultrasunete Metoda de aranjare a conductelor
Există multe modalități de a aranja căile acustice ale debitmetrului cu ultrasunete ale conductei în conducta de măsurare, incluzând în principal aranjament paralel, aranjament paralel/în cruce, aranjament în cruce și aranjament în rețea, așa cum se arată în figură.
Aranjamentul paralel poate reflecta pe deplin distribuția vitezei în conductă. Aranjamentul transversal poate reduce erorile sistemului prin compararea vitezelor de curgere măsurate de două căi acustice încrucișate. Prin urmare, aceste două aranjamente sunt utilizate pe scară largă în practică. Dispunerea rețelei mărește distanța de propagare acustică prin reflexii și poate reflecta complet distribuția vitezei în conductă; cu toate acestea, atenuarea semnalului este extrem de severă, deci este folosită mai ales în cercetările experimentale de laborator. În prezent, aranjamentele paralele și încrucișate sunt cele mai frecvent utilizate la nivel internațional.
Indiferent de aranjamentul selectat, scopul final este îmbunătățirea performanței debitmetrului. Pozițiile căilor acustice și coeficienții de ponderare ai fiecărei căi au un impact direct asupra preciziei măsurării debitului de fluid în conductă. Pentru a investiga configurațiile optime ale căilor acustice și distribuțiile greutăților, mulți cercetători au efectuat studii și au propus o serie de metode de fuziune a datelor, cum ar fi algoritmi de rețele neuronale și algoritmi genetici. Cu toate acestea, aceste noi metode rămân în cea mai mare parte la stadiul de cercetare teoretică. În prezent, schemele de aranjare a căilor acustice utilizate în mod obișnuit includ schemele Gaussian–Legendre, Chebyshev, Tailored și OWICS. În fiecare schemă, pozițiile relative ale căilor acustice și coeficienții lor de ponderare sunt fixe și pot fi obținute din tabele de căutare. Aceste scheme de dispunere au demonstrat performanțe bune în măsurarea debitului de gaz cu mai multe căi.
Articole înrudite
Începe-ți călătoria de lectură acum!
