إذا كنت قد قضيت وقتًا في زيارة مرافق قياس الغاز-أو حتى مجرد تصفح الكتالوجات الفنية-فمن المحتمل أنك عثرت على المصطلح "متعدد المسارات مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية"يبدو الأمر خياليًا. وبصراحة، إنه كذلك نوعًا ما.
ولكن هذا هو الأمر: المفهوم الأساسي ليس معقدًا بمجرد تجريد المصطلحات.
الفكرة الأساسية (بدون هراء الكتب المدرسية)
يقيس مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية متعدد المسارات سرعة الغاز عن طريق إطلاق إشارات فوق صوتية عبر أنبوب من خلال مسارات متعددة-أو "قنوات"، كما يحب المهندسون تسميتها. تمنحك كل قناة قراءة للسرعة عند وتر مختلف للمقطع العرضي للأنبوب -. يمكنك حساب متوسط هذه القراءات معًا، مع وزنها بشكل مناسب، ثم تحصل على تقدير جيد لمدى سرعة تحرك الغاز فعليًا عبر هذا الأنبوب.
توجد أجهزة قياس قناة واحدة-أيضًا. إنهم أرخص. إنهم أبسط. لكنهم ينظرون أيضًا إلى شريحة واحدة فقط من ملف تعريف التدفق، وهو ما قد يكون مضللاً إذا لم يكن التدفق منتظمًا تمامًا. واسمحوا لي أن أخبركم-أن التدفق لا يكون منتظمًا تمامًا على الإطلاق.
يعتمد كلا الإصدارين الفردي ومتعدد المسارات على شيء يُسمى وقت-طريقة الطيران-. يعمل الأمر على النحو التالي: لديك محولين للطاقة على الجانبين المتقابلين للأنبوب. يرسل أحدهما نبضًا بالموجات فوق الصوتية في اتجاه مجرى النهر (مع التدفق)، ويرسل الآخر نبضًا فوق التيار (ضد التدفق). تصل النبضة باتجاه المصب بشكل أسرع لأنها تركب تيار الغاز. يستغرق المنبع وقتًا أطول لأنه يحاربه.
يمكنك قياس زمن السفر، وحساب الفرق، ومن هذا الفرق يمكنك استخلاص السرعة. الحسابات ليست تافهة، ولكنها-راسخة. لقد كان الناس يفعلون ذلك منذ عقود.
لماذا القنوات المتعددة؟
هذا هو المكان الذي يصبح فيه الأمر مثيرًا للاهتمام-وحيث لدي بعض الآراء.
في عداد المسارات المتعددة، تمثل V متوسط السرعة السطحية المقاسة على كل قناة. أنت تقوم أساسًا بأخذ عينات من ملف تعريف السرعة على ارتفاعات مختلفة عبر قطر الأنبوب. تبدو الصيغة كما يلي: متوسط السرعة الحجمية يساوي مجموع سرعة كل قناة مضروبًا في معامل الترجيح الخاص بها. مكتوب: v=ΣwᵢVᵢ، حيث W هو معامل الترجيح الذي يعتمد على خوارزمية التكامل التي قررت الشركة المصنعة استخدامها.
من ذلك، يمكنك حساب معدل التدفق الفعلي: q=A × Σ(WᵢVᵢ)، حيث A هي مساحة المقطع العرضي للأنبوب -.
تقوم أنظمة التكامل المختلفة بتعيين أوزان مختلفة لأوتار مختلفة. التربيع الغوسي شائع. وكذلك طريقة تشيبيشيف. ولكل منها مقايضات-. لكن بصراحة، ما لم تكن تقوم بالتصميم الهندسي بنفسك، فربما لا داعي للقلق بشأن أيهما "الأفضل". كلهم يعملون بشكل جيد إلى حد معقول.
سؤال القناة-الستة
في الوقت الحالي، تعمل المنتجات المتطورة الأكثر شيوعًا-من الشركات المصنعة الأجنبية على تشغيل ما يصل إلى ست قنوات. كنت تعتقد أن المزيد من القنوات يساوي المزيد من الدقة. ومن الناحية النظرية، نعم-يجب أن تمنحك المزيد من نقاط أخذ العينات تقديرًا تقريبيًا أفضل لملف تعريف السرعة الحقيقية.
لكن الخبرة العملية تحكي قصة مختلفة.
بمجرد الوصول إلى أربع قنوات، تصبح مكاسب الدقة من إضافة المزيد من المسارات هامشية. وفي الوقت نفسه، ترتفع تكاليف التصنيع بشكل كبير. يحتاج كل زوج محول إضافي إلى محاذاة دقيقة. كل واحد يضيف نقاط الفشل المحتملة. كل واحد يعقد التثبيت والصيانة.
إذًا، هل يستحق مقياس القنوات-ستة قنوات مقارنة بأربع-قنوات؟ أحيانا. بالنسبة لطلبات نقل الحضانة حيث قد تكون أجزاء من النسبة المئوية مهمة. بالنسبة لمعظم التطبيقات الصناعية؟ ربما لا.
التثبيت مهم أكثر مما تعتقد
لقد رأيت ستة-عدادات مسار جميلة مثبتة في مواقع فظيعة-مباشرة أسفل المرفقين، مع تدفق دوامي وملفات تعريف سرعة غير متماثلة جعلت كل تلك القنوات الإضافية عديمة الفائدة تقريبًا. كان العداد يقيس القمامة، ويعطيك متوسط القمامة بستة طرق مختلفة... حسنًا-متوسط القمامة.
تنص الإرشادات العامة على أنك تريد ما لا يقل عن ثمانية أقطار من الأنابيب من التدفق المستقيم إلى أعلى وقطرين من أي اضطراب في التدفق. ولكن هذا مبدأ توجيهي، وليس ضمانا. أنماط التدفق الإعصاري، وتدفق درجة الصوت، والتقسيم الطبقي لدرجة الحرارة-كل هذه الأمور يمكن أن تعبث بقراءاتك بطرق لا يمكن أن تعوضها المزيد من القنوات بشكل كامل.
تستخدم بعض تكوينات أجهزة القياس مسارات متقاطعة (ترتيبات النمط-X) لإلغاء بعض التشوهات في التدفق. ذكي، ولكن ليس السحر.
-الاعتبارات العالمية الحقيقية
يجب أن يكون رقم رينولدز أعلى من 4000 بالنسبة للتدفق المضطرب-وهذا عادة لا يمثل مشكلة في خطوط أنابيب الغاز الصناعية. التدفق الصفحي نادر. تؤثر سرعة الصوت في الغاز على زمن انتقال الإشارة، لكن أجهزة القياس الحديثة تتعامل مع هذا تلقائيًا من خلال تعويض درجة الحرارة.
يتم تركيب محولات الطاقة عادةً بزوايا 45 درجة أو أكثر بالنسبة لاتجاه التدفق، على الرغم من أن الزاوية المثالية تعتمد على قطر الأنبوب وسرعة الغاز ودرجة الحرارة. الحد الأقصى لدرجات حرارة التشغيل عادة ما يصل إلى حوالي 650 درجة فهرنهايت للتركيبات القياسية. التطبيقات المبردة هي وحش مختلف تمامًا.
الخط السفلي
تعتبر أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية متعددة المسارات تقنية جيدة. فهي ليست-تطفلية، ولا تحتوي على أجزاء متحركة، وتتعامل مع نطاق واسع من معدلات التدفق، ويمكن أن تحقق دقة مذهلة عند تركيبها ومعايرتها بشكل صحيح.
لكنهم ليسوا مضمونين. المزيد من المسارات لا يعني تلقائيًا نتائج أفضل. إن جهاز قياس -أربع قنوات-مثبت جيدًا في ظروف تدفق جيدة سوف يتفوق في الأداء على جهاز قياس قنوات-ستة يتم تركيبه في موقع به مشكلات في كل مرة.
إن فهم الأساسيات-الوقت-لقياس الرحلة-وتكامل السرعة ودور معاملات الترجيح-يساعدك على اتخاذ قرارات أفضل بشأن الوقت الذي تكون فيه هذه العدادات منطقية وكيفية تحقيق أقصى استفادة منها.
