لقد استثمرت إذن فيمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية. اختيار جيد-بدون أجزاء متحركة، الحد الأدنى من الصيانة، دقة جيدة بمجرد إخراج المنتج من الصندوق. ولكن هذا هو الشيء الذي لا يخبرك به أحد مقدمًا: الدقة التي تراها في ورقة المواصفات؟ وذلك في ظل الظروف المثالية. نباتك ليس مثالياً الأنابيب الخاصة بك ليست مثالية. لا شيء على الإطلاق.
دعونا نتحدث عن ما يؤثر فعليًا على قراءاتك وما يمكنك فعله حيال ذلك.
مشكلة عدد رينولدز (ولماذا هي أكثر أهمية مما تعتقد)
هنا تصبح الأمور مثيرة للاهتمام. لا يقيس مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية التدفق بشكل مباشر-إنه يقيس الفارق الزمني بين الموجات فوق الصوتية التي تنتقل إلى أعلى وأسفل. تفترض الرياضيات ملفًا تعريفيًا معينًا للسرعة عبر المقطع العرضي للأنبوب-. وهذا الملف؟ يتغير بناءً على شيء يسمى رقم رينولدز.
عندما تكون Re أقل من 2300، يكون لديك تدفق طبقي. يتحرك السائل في طبقات متوازية وناعمة. يبدو ملف تعريف السرعة على شكل قطع مكافئ-الأسرع في المركز، وصفر عند الجدران. فوق 4000؟ هذا تدفق مضطرب، والصورة تتسطح بشكل ملحوظ. بين 2300 و 4000 توجد هذه المنطقة الانتقالية الصعبة حيث لا يستطيع التدفق أن يقرر ما يريد أن يكون.
لماذا يهم هذا؟ لأن جهاز القياس الخاص بك يقوم بحساب متوسط السرعة بناءً على ما "يراه" مسار الموجات فوق الصوتية. إذا تمت معايرته للتدفق المضطرب ولكنك تقوم بتشغيل الصفحي، فسوف تحصل على رقم خاطئ. فترة.
يتبع توزيع السرعة في الظروف الصفائحية نمطًا مكافئًا حيث يمكن أن تكون سرعة الخط المركزي ضعف السرعة المتوسطة. في التدفق المضطرب، يكون المظهر الجانبي أكثر تسطحًا-وتبلغ سرعة الخط المركزي حوالي 1.2 مرة فقط من المتوسط. وهذا فرق كبير عندما تحاول الوصول إلى دقة تبلغ ±1%.
معامل تصحيح سرعة التدفق
هذا هو عامل التصحيح K الذي لا يريد أحد التحدث عنه لأن الرياضيات تصبح قبيحة بسرعة.
تقيس طريقة وقت العبور بالموجات فوق الصوتية السرعة على طول وتر معين عبر الأنبوب. هذه ليست السرعة المتوسطة التي تحتاجها لحساب التدفق الحجمي. أنت بحاجة إلى معامل تصحيح لسد هذه الفجوة.
بالنسبة للظروف المضطربة، تبدو العلاقة التجريبية كما يلي:
ك=1.119 - 0.011 × إل جي (إعادة)
بالنسبة للتدفق الصفحي، فهي معادلة مختلفة تمامًا:
V̄=KVₗحيث إعادة > 10⁵
وبالنسبة لإعادة <10⁵:
V̄=[1.119 - 0.011×lg(Re)]Vₗ=KVₗ
النقطة المهمة هي أنه-من المحتمل أن يحتوي البرنامج الثابت لجهاز القياس الخاص بك على بعض التعويضات-المضمنة، ولكنه يضع افتراضات حول ظروف التدفق لديك. إذا كانت هذه الافتراضات خاطئة، فكذلك قراءتك. تتيح لك بعض أجهزة القياس الأكثر ذكاءً إدخال لزوجة السائل وضبطها تلقائيًا. معظمهم لا يفعلون ذلك.
متطلبات الأنابيب المستقيمة: قاعدة 10D/5D
من المحتمل أنك سمعت هذا: قم بتركيب العداد بقطر 10 أنابيب مستقيمة في اتجاه المنبع و5 أقطار في اتجاه مجرى النهر. تتم طباعته في كل دليل التثبيت. ما لم يؤكدوه بما فيه الكفاية هو أن هذا هوالحد الأدنىلظروف نظيفة إلى حد معقول.
حصلت على مضخة المنبع؟ أضف المزيد. صمام؟ أكثر. مرفقين في طائرات مختلفة؟ قد تحتاج إلى 30D أو أكثر قبل أن يستقر ملف تعريف التدفق بدرجة كافية لإجراء قياس دقيق.
إليك ما يحدث إذا تجاهلت هذا: يصبح ملف تعريف السرعة غير متماثل أو يحتوي على مكونات دوامية. يبلغ متوسط مسار الموجات فوق الصوتية شيئًا لا يمثل التدفق المتوسط الحقيقي. تحصل على رقم، بالتأكيد. ليس فقط الصحيح.
لقد رأيت منشآت حيث قام شخص ما بدفع العداد مباشرة بعد صمام التحكم لأنه "هذا هو المكان الذي توجد فيه مساحة". وانخفضت القراءات بنسبة 8٪. ثمانية بالمائة. بشأن طلب نقل الحضانة.
تعويض درجة الحرارة-العامل المهمل
سرعة الصوت في السائل الخاص بك ليست ثابتة. ويختلف مع درجة الحرارة. وبما أن مقياس الموجات فوق الصوتية الخاص بك يقيس الوقت بشكل أساسي، فإن أي خطأ في سرعة الصوت يترجم مباشرة إلى خطأ في التدفق.
العلاقة تقريباً:
C=C₂₀(1 + bT)
حيث C₂₀ هي سرعة الصوت عند درجة الحرارة المرجعية (عادةً 0 درجة أو 20 درجة)، وb هو معامل درجة الحرارة لسائلك المحدد، وT هي درجة الحرارة الفعلية.
تحتوي معظم العدادات الحديثة على أجهزة استشعار مدمجة لدرجة الحرارة. جيد. ولكن هل يتم معايرتها؟ متى تم فحصهم آخر مرة؟ يواجه المستشعر الموجود في البئر الحراري تأخرًا حراريًا. أثناء الظروف المؤقتة، قد تكون قراءة درجة الحرارة مختلفة بعدة درجات عن درجة حرارة السائل الفعلية.
بالنسبة إلى التطبيقات عالية الدقة-، ستحتاج إلى التحقق من أن تعويض درجة الحرارة يعمل بالفعل على النحو المنشود. يمكن أن يؤدي الخطأ بمقدار 10 درجات في قراءة درجة الحرارة إلى التخلص من قياس التدفق بنسبة 1-3% اعتمادًا على السائل.
زاوية تركيب محول الطاقة والاقتران
هذه مسألة ميدانية أكثر من كونها مسألة تصميم، لكنها مهمة.
يجب محاذاة محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية بدقة. في المشبك-بالعدادات، يعد الاقتران بين محول الطاقة وجدار الأنبوب أمرًا بالغ الأهمية. فجوات الهواء، وأسطح الأنابيب المتآكلة، والطلاء، والصدأ-يمكن لأي من هذه الأشياء أن تضعف الإشارة أو تخلق انعكاسات زائفة.
بالنسبة لمحولات الطاقة المبللة، تحدد زاوية التثبيت مكان تقاطع شعاع الموجات فوق الصوتية مع التدفق. بعد بضع درجات، تقوم بقياس وتر لا يمثل القطر الذي تعتقد أنه يمثله.
عادة ما تكون العدادات المضمنة من المصنع جيدة. إنها التركيبات الميدانية والتعديلات التحديثية حيث تسير الأمور بشكل جانبي.
جودة الإشارة وإعدادات الكسب
تحتوي معظم أجهزة قياس الموجات فوق الصوتية على نوع من مؤشرات جودة الإشارة. انتبه لذلك.
تعني قوة الإشارة المنخفضة أن جهاز القياس يواجه صعوبة في اكتشاف فرق وقت العبور بدقة. يمكن أن يحدث هذا بسبب فقاعات الهواء أو الغاز المحبوسة، والمواد الصلبة العالقة التي تضعف الإشارة، وتدهور حالة جدار الأنبوب، والمسافة غير الصحيحة بين محولات الطاقة على المشبك-في التركيبات.
تتيح لك أجهزة القياس المتطورة-ضبط إعدادات الكسب للتعويض. لكن زيادة الكسب يؤدي أيضًا إلى تضخيم الضوضاء. هناك نقطة جيدة، والعثور عليها يتطلب في بعض الأحيان التجربة والخطأ.
خصائص السوائل التي لا يمكنك تجاهلها
تعمل أجهزة القياس بالموجات فوق الصوتية بشكل رائع على السوائل النظيفة والمتجانسة. لكن العمليات الصناعية الحقيقية ليست دائما نظيفة أو متجانسة.
فقاعات الغاز المحبوسة تبعثر وتمتص طاقة الموجات فوق الصوتية. حتى 1-2% من الغاز من حيث الحجم يمكن أن يسبب مشاكل. تفعل المواد الصلبة العالقة نفس الشيء، على الرغم من أن التأثير يعتمد بشكل كبير على حجم الجسيمات وتركيزها. قد لا تتطور السوائل عالية اللزوجة إلى ملف السرعة المتوقع، خاصة عند معدلات التدفق المنخفضة حيث من المرجح أن تكون في النظام الصفحي أو الانتقالي.
تعرف على السوائل الخاصة بك. إذا تغيرت الظروف موسميًا أو مع دورات الإنتاج، فستتغير دقتك أيضًا.
المسار-المتعدد مقابل المسار-المفرد: عندما يستحق الأمر الترقية
تعد عدادات المسار- الفردية أرخص وأبسط. يرسلون شعاعًا واحدًا عبر الأنبوب ويطلقون عليه يومًا. تعتمد الدقة بشكل كبير على هذا القياس الفردي الذي يمثل المتوسط الحقيقي.
تستخدم عدادات المسارات المتعددة-2 أو 4 مسارات صوتية أو أكثر في مواضع وتر مختلفة. إنهم يدمجون هذه العناصر رياضيًا للحصول على تقدير تقريبي أفضل بكثير لملف السرعة الفعلي. النتيجة؟ دقة أفضل حتى مع ظروف التدفق المضطربة.
إذا كنت تحاول ضغط كل عُشر بالمائة الأخير من قياسك، فإن المسارات المتعددة- هي الحل الأمثل. للتحكم العام في العملية حيث تكون نسبة ±2% مناسبة، عادةً ما يؤدي المسار الفردي-المهمة.
التحقق والمعايرة المنتظمة
فيما يلي التحقق من الواقع: جميع أجهزة قياس التدفق تنحرف بمرور الوقت. أجهزة قياس الموجات فوق الصوتية أقل من معظمها، نظرًا لعدم وجود تآكل ميكانيكي، لكنها ليست محصنة.
تقادم محول الطاقة، وانجراف الإلكترونيات، وتغيرات جدار الأنابيب بسبب التآكل أو الترسبات-، كلها تؤثر على الدقة. دقة ورقة المواصفات مخصصة لجهاز قياس جديد تم تركيبه بشكل صحيح ويتم صيانته بشكل صحيح.
كيف يمكنك التحقق؟ تشمل الخيارات إرسال جهاز القياس إلى معمل معايرة (باهظ الثمن، ويتطلب إزالة)، واستخدام جهاز قياس رئيسي متسلسل للمقارنة (عملي للتطبيقات السائلة)، والإثبات الوزني أو الحجمي (المعيار الذهبي ولكنه غير عملي في كثير من الأحيان).
على الأقل، قم بتوجيه بياناتك التشخيصية. قوة الإشارة تنخفض مع مرور الوقت؟ يفتش. أوقات العبور الانجراف؟ شيء يتغير.
الخط السفلي
يمكن أن تكون أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية دقيقة بشكل لا يصدق - 0.5% أو أفضل في الظروف المثالية. لكن تحقيق هذه الدقة والحفاظ عليها يتطلب الاهتمام بالتركيب وظروف العملية والتحقق المستمر.
أكبر الأخطاء التي أراها؟ ممارسات التثبيت السيئة تتجاهل متطلبات التشغيل المباشر، وإهمال تعويض درجة الحرارة، وافتراض أن معايرة المصنع لا تزال صالحة بعد سنوات من الخدمة.
قم بتنفيذ هذه الأمور بشكل صحيح، وستحصل على الدقة التي دفعت مقابلها. تخطيها، وربما اشتريت عدادًا أرخص.
