Vad är en flervägs ultraljudsflödesmätare?
En multipathultraljudsflödesmätareär ett hög-precisionsinstrument som mäter vätskeflödet med hjälp av principen om akustisk vågutbredning. Jämfört med flödesmätare med enkel-väg förbättrar flervägsdesign mätnoggrannheten och svarshastigheten genom att använda flera akustiska vägar. Destrukturell designav mätröret är en nyckelfaktor för att säkerställa prestanda hos flödesmätaren.
Strukturell design av flervägs ultraljudsflödesmätare
När man utformar mätröret för en flervägs ultraljudsflödesmätare måste följande tre grundläggande principer först beaktas:
Flödeslikformighet
Rörkonstruktionen måste säkerställa ett jämnt vätskeflöde och undvika mätfel orsakade av lokal turbulens eller ojämn flöde-.
Akustiska vågutbredningsegenskaper
Rörkonstruktionen måste säkerställa att akustiska vågor kan utbreda sig jämnt genom hela röret och minimera dämpning eller interferens orsakad av rörväggar, vätskeegenskaper eller andra faktorer som påverkar akustisk utbredning.
Sensorarrangemang
Positionerna och layouten för akustiska sändare och mottagare måste vara rimligt arrangerade för att säkerställa korrekta mätdata.
Det är värt att notera att rörets geometriska form och dimensioner har en direkt inverkan på akustisk vågutbredning. Valet av rördiameter måste baseras på nominellt tryck, konstruktionstryck för mediet, mediumtemperatur, flödesområde och flödesmätarens optimala prestandaområde. En större rördiameter kan minska störningar av vätskeflödet, men det kan leda till större akustisk dämpning. I allmänhet bör rördiametern vara rimligt vald i enlighet med vätskeflödet och hastigheten.
Varsel
Rörets längd har en viktig inverkan på flödeslikformigheten. Generellt bör rörlängden vara tillräckligt lång för att tillåta vätskan att utvecklas till ett helt stabiliserat flöde, vilket minskar påverkan av inlopps- och utloppsstörningar på mätningen.
Mått på flervägs ultraljudsflödesmätare
Dimensionskraven inkluderar nominell diameter DN (mm), längd L (mm), höjd H (mm), bredd D (mm), inre flödespassagediameter φd (mm) och bulthålsdiameter φn. Flödesmätaren använder flänsanslutningar och flänsdimensionerna överensstämmer med GB/T 9124.1-2019 stålrörsflänsar, del 1: PN-serien.
Den här arbetsprincipen för ultraljudsflödesmätare använder hög anti-brusdesignteknik och är utrustad med en inbyggd -inbyggd flödeskonditionering av tre-plattor-typ eller annan strukturell inbyggd-flödeskonditionering. De erforderliga uppströms och nedströms raka rörlängderna för flödesmätarens ultraljud ska uppfylla kraven som visas i figurerna.
Krav på rak rörlängd
För en enkelriktad ultraljudsgasflödesmätare (med inbyggd -flödeskonditionering), längs flödesriktningen, ska uppströms raka rörlängden vara större än eller lika med 5D och nedströms raka rörlängd ska vara större än eller lika med 3D.
För en enkelriktad ultraljudsgasflödesmätare (utan inbyggd -flödeskonditionerare) längs flödesriktningen ska den uppströms raka rörlängden vara större än eller lika med 10D, och den nedströms raka rörlängden ska vara större än eller lika med 5D.
För endubbelriktad ultraljudsflödesmätare(dubbelriktad typ utan inbyggd -flödesbehandlare), längs flödesriktningen ska den rekommenderade raka rörlängden uppströms vara större än eller lika med 10D, och nedströms raka rörlängden ska vara större än eller lika med 10D.
För en dubbelriktad ultraljudsflödesmätare (dubbelriktad typ med inbyggd -flödesbehandlare), längs flödesriktningen, ska den rekommenderade uppströms raka rörlängden vara större än eller lika med 5D, och nedströms raka rörlängden ska vara större än eller lika med 5D.
Förutom överväganden om yttre strukturella dimensioner är valet av mätrörsmaterial också viktigt för akustisk vågutbredning och vätskeflöde. Rörmaterial måste ha låga akustiska absorptionsegenskaper för att minska signaldämpning orsakad av materialabsorption under vågutbredning. Vanliga material inkluderar rostfritt stål, specialplaster och kompositmaterial. Materialvalet måste vara kompatibelt med det flytande mediet för att förhindra korrosion eller kemiska reaktioner under lång-drift. För mycket korrosiva vätskor väljs vanligtvis rostfritt stål eller korrosionsbeständiga legeringar.- Miljöfaktorer som temperatur, luftfuktighet, högt tryck och lågt tryck bör också beaktas vid val av material.
Flervägs applikationer för ultraljudsflödesmätare
En flervägs ultraljudsgasflödesmätare består huvudsakligen av ultraljudssensorer för att sända och ta emot akustiska signaler, symmetriska, korsade eller ringformade akustiska vägkonfigurationer, röradaptrar som fixerar ultraljudssensorerna till röret och en signalbehandlingsenhet som ansvarar för att bearbeta de akustiska signalerna som tas emot från sensorerna. Signalbehandlingsenheten inkluderar förstärkare, filter, analog-till-digitalomvandlare och andra komponenter, som omvandlar analoga signaler till digitala signaler och beräknar flödeshastigheten.
Ultraljudsgivare Rörlayoutmetod
Det finns många sätt att arrangera de akustiska banorna för ultraljudsrörflödesmätaren i mätröret, huvudsakligen inklusive parallellt arrangemang, parallellt/korsarrangemang, korsarrangemang och nätverksarrangemang, som visas i figuren.
Det parallella arrangemanget kan helt återspegla hastighetsfördelningen i röret. Korsarrangemanget kan minska systemfel genom att jämföra flödeshastigheterna uppmätta av två korsade akustiska banor. Därför används dessa två arrangemang i stor utsträckning i praktiken. Nätverksarrangemanget ökar det akustiska utbredningsavståndet genom reflektioner och kan fullt ut reflektera hastighetsfördelningen i röret; signaldämpningen är dock extremt allvarlig, så den används mest i laboratorieexperimentell forskning. För närvarande är parallell- och korsarrangemangen de mest använda internationellt.
Oavsett vilket arrangemang som väljs är det slutliga målet att förbättra flödesmätarens prestanda. Positionerna för de akustiska banorna och viktningskoefficienterna för varje bana har en direkt inverkan på noggrannheten av vätskeflödesmätningen i röret. För att undersöka optimala akustiska banlayouter och viktfördelningar har många forskare genomfört studier och föreslagit en serie datafusionsmetoder, såsom neurala nätverksalgoritmer och genetiska algoritmer. Dessa nya metoder förblir dock mestadels på det teoretiska forskningsstadiet. För närvarande inkluderar vanliga akustiska banlayoutscheman Gaussian–Legendre, Chebyshev, Tailored och OWICS-scheman. I varje schema är de relativa positionerna för de akustiska vägarna och deras viktningskoefficienter fixerade och kan erhållas från uppslagstabeller. Dessa layoutscheman har visat god prestanda vid flervägs gasflödesmätning.
Relaterade artiklar
Börja din läsresa nu!
