عند استخدام وقت-الرحلة-.مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتيةلقياس معدل التدفق، من الضروري معرفة متوسط سرعة الغاز المتدفق عبر الأنبوب. من الناحية المثالية، يقوم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بقياس سرعة السائل في نفس الوقت عند عدد لا نهائي من النقاط على طول المقطع العرضي للأنبوب -، ثم يحسب متوسط السرعة المرجح للحصول على متوسط سرعة حجم السائل داخل الأنبوب. يفترض مبدأ القياس هذا أن السائل الموجود في الأنبوب يعمل في ظل ظروف التدفق المثالية. تظهر النتائج التجريبية أنه في بيئة مجال التدفق الجيد، يمكن أن تصل دقة القياس لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لقناة واحدة- إلى 0.5%.
ومع ذلك، إذا تم تركيب مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ذو القناة الواحدة-19D أسفل منحنى واحد بمقدار 90 درجة، فسيتجاوز خطأ القياس 4%؛ إذا تم تثبيت 78D في اتجاه مجرى النهر، فقد يصل خطأ القياس إلى 2% إلى 2.2%. توضح هذه التجارب أن التغييرات في مجال التدفق غير المثالي- لها تأثير كبير على دقة القياس. حتى مع وجود قنوات متعددة مرتبة في أنبوب قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية للحصول على معلومات السرعة عبر المقطع العرضي للتدفق بالكامل-، لا تزال معلومات السرعة غير مكتملة موجودة، وستظل هناك اختلافات بين النتيجة المقاسة والسرعة الفعلية. الفرق صغير، ولكن دقة القياس أفضل بكثير من دقة مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية-لقناة واحدة. يستخدم هذا الكتاب أيضًا طريقة القياس-القنوات المتعددة كمحتوى بحثي لحل هذه المشكلة. لذلك، في عملية تطوير أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية واستخدام أجهزة قياس التدفق عمليًا، من الضروري الانتباه إلى تأثير موضع التثبيت على مجال التدفق الفعلي، ومحاولة التأكد من إمكانية تطوير السائل الموجود في الأنبوب بالكامل عندما يصل إلى مدخل مقياس التدفق.
نظرًا لأن حالة التدفق تحدد دقة القياس والقياس لأجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، وتعتمد حالة التدفق على العديد من العوامل، فمن الضروري التفكير بعناية فيما إذا كانت ظروف القياس تلبي متطلبات التصميم عند تطوير واستخدام أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية [21]. شروط التثبيت الموصى بها هي أن طول الأنبوب المستقيم العلوي لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لا يقل عن 10D وطول الأنبوب المستقيم السفلي لا يقل عن 5D.
إن وجود تأثيرات التثبيت يجعل من الصعب تحقيق تدفق مستقر للسوائل. في تخطيط الأنابيب المستقيمة مع تدفق متطور بالكامل، يمكن تمثيل ملف تعريف السرعة والتوزيع بواسطة صيغ تجريبية. ولذلك، طالما أن شروط التثبيت مضمونة، يمكن تلبية متطلبات دقة القياس لمقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية بسهولة، سواء في المختبر أو في مجال فعلي مماثل. ومع ذلك، في البيئات الصناعية، توجد عوامل تداخل مختلفة، وسيكون خطأ القياس الفعلي لمقاييس التدفق بالموجات فوق الصوتية أكبر من خطأ القياس المقدر! القيمة المقاسة لمتوسط السرعة السطحية V أو V في قناة الأنبوب والقيمة المحسوبة لمتوسط السرعة V a في الأنبوب كلاهما لهما شكوك في القياس. يشير الاضطراب إلى عدم اليقين في القياس لـ Va أو V. على الرغم من أنه يمكن استخدام عامل تصحيح السرعة K لتصحيح متوسط السرعة في الأنبوب، فإن التناقض بين التدفق الفعلي وظروف التصميم سوف يؤدي إلى أخطاء قياس كبيرة. تعتبر الحواف الملحومة، ونتوءات الحافة بالقرب من موقع تركيب محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية، والمضخات والصمامات المثبتة في المنبع كلها عوامل تداخل في مجال التدفق، مما يتسبب في تغييرات كبيرة في ملف تعريف السرعة ويؤدي إلى أخطاء كبيرة في عامل تصحيح السرعة، وبالتالي الفشل في تلبية أهداف التصميم ومتطلباته.
يعد مكون السرعة الشعاعية الموجود في الاضطراب هو العامل المؤثر الأكثر أهمية في قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية. السبب الرئيسي لمكون السرعة الشعاعية هو التدفق الثانوي الناتج عن الانحناء في الأنبوب. عندما يتدفق السائل في الأنبوب تحت حالة الانحناء، تكون حالة التدفق في حالة غير مستقرة بسبب قوة الطرد المركزي. تسمى مشكلة عدم الاستقرار هذه مشكلة استقرار العميد [91]. يظهر الانحناء الذي يسبب مشكلة استقرار العميد في الشكل 2.5. يسمى التدفق المحوري في الأنبوب بالتدفق الأساسي، ويسمى التدفق الشعاعي المتولد في الانحناء بالتدفق الثانوي. سبب التدفق الثانوي هو اختلاف انحناء الجوانب الداخلية والخارجية للانحناء. عندما تتحرك العناصر الدقيقة للمائع- إلى الداخل، تعمل قوة الطرد المركزي على المقطع العرضي للأنبوب وتولد مجال قوة. سيعمل حقل القوة هذا على دفع العناصر الدقيقة{10}}للسائل لإنتاج حركة شعاعية. يمكن تمثيل شدة التدفق الثانوي برقم العميد D، وهو:
في الصيغة: Vأومهو متوسط سرعة التدفق بين الجدارين؛ D هو القطر الداخلي للأنبوب؛ u هي اللزوجة الحركية. و R هو نصف قطر انحناء الأنبوب. كلما زادت سرعة التدفق، قل نصف قطر الانحناء R في الأنبوب، وزادت شدة التدفق الثانوي المتولد.
تأثير تأثير التثبيت والخطأ الهندسي في غلاف الأداة
من بين العوامل المختلفة التي تؤثر على خطأ قياس أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، فإن أهمها هو تأثير تركيب مجال التدفق وتأخير الإشارة. أثناء التطوير والاستخدام، تؤثر أيضًا عوامل مثل قطر الأنبوب وزاوية سمت التثبيت على دقة قياس التدفق. في البيئات الصناعية الفعلية، بسبب تأثير التثبيت، نادرًا ما يكون تدفق السوائل مستقرًا، ولا مفر من وجود تقلبات مختلفة في مجال التدفق. تؤثر هذه التقلبات على دقة قياس التدفق، كما تم تحليلها سابقًا.
أثناء عملية القياس، يجب أن يظل مسار الموجات فوق الصوتية ومساحة المقطع-العرضي لقذيفة أنبوب مقياس الجريان بالموجات فوق الصوتية ثابتين. ستؤدي التغيرات في درجة الحرارة والإجهاد إلى حدوث تغييرات مقابلة في المقطع العرضي للأنبوب-، مما يؤدي إلى اختلافات في توزيع سرعة المائع وبالتالي قياس غير دقيق للسرعة. يتناسب خطأ القياس بشكل مباشر مع الخطأ في مساحة المقطع العرضي - للأنبوب. وينطبق هذا بشكل خاص على الوسائط الغازية القابلة للضغط، حيث تكون تأثيرات تغيرات درجة الحرارة والضغط أكثر خطورة.
أثناء عملية التطوير، من الصعب ترتيب محولات الطاقة وفقًا لقطر الأنبوب الفعلي في الموقع. ومع ذلك، إذا لم يكن من الممكن تركيب محولات الطاقة بالموجات فوق الصوتية بدقة وفقًا لموضع القطر، فسوف تتأثر دقة قياس التدفق أيضًا. يؤثر خطأ تحديد موضع محول الطاقة بشكل أساسي على مسار الانتشار L للموجة فوق الصوتية. بالإضافة إلى صعوبة تحديد موضع تركيب محول الطاقة أثناء عملية التطوير، فإن تأثير التمدد الحراري والانكماش لقذيفة أنبوب القياس تحت تغيرات درجة الحرارة سيؤدي أيضًا إلى إزاحة مسافة محول الطاقة قليلاً، مما يتسبب في خطأ تحديد موضع محول الطاقة. عندما تكون هناك رواسب على السطح الداخلي لجدار الأنبوب لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية، تصبح مساحة المقطع العرضي -للأنبوب أصغر، مما يؤدي إلى زيادة في سرعة السائل، مما سيؤدي أيضًا إلى خطأ في قياس قيمة قياس التدفق. يوضح المرجع [96] أنه في مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية بقطر 300 مم، إذا تم ربط رواسب بسمك 0.4 مم بالسطح الداخلي للأنبوب، فسوف يؤدي ذلك إلى حدوث خطأ في القياس بنسبة ± 0.51٪ لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية.
