מהו מד זרימה על-קולי רב-מסלולי?
רב נתיבמד זרימה קוליהוא מכשיר-בדיוק גבוה שמודד את זרימת הנוזל באמצעות העיקרון של התפשטות גל אקוסטית. בהשוואה למדדי זרימה- בודדים, תכנוני ריבוי נתיבים משפרים את דיוק המדידה ואת מהירות התגובה על ידי שימוש במספר נתיבים אקוסטיים. העיצוב מבנישל צינור המדידה הוא גורם מפתח בהבטחת הביצועים של מד הזרימה.
תכנון מבני של מדי זרימה קוליים מרובי נתיבים
בעת תכנון צינור המדידה של מד זרימה על-קולי רב-מסלולי, יש להתייחס תחילה לשלושת העקרונות הבסיסיים הבאים:
אחידות זרימה
תכנון הצינור חייב להבטיח זרימת נוזל אחידה ולהימנע משגיאות מדידה הנגרמות על ידי מערבולות מקומיות או חוסר אחידות- של הזרימה.
מאפייני התפשטות גל אקוסטית
תכנון הצינור חייב להבטיח שגלים אקוסטיים יכולים להתפשט באופן אחיד בכל הצינור ולמזער את הנחתה או הפרעות הנגרמות על ידי קירות צינור, מאפייני נוזל או גורמים אחרים המשפיעים על התפשטות אקוסטית.
סידור חיישן
המיקומים והפריסה של משדרים ומקלטים אקוסטיים חייבים להיות מסודרים באופן סביר כדי להבטיח נתוני מדידה מדויקים.
ראוי לציין כי לצורה גיאומטרית ולמידות הצינור יש השפעה ישירה על התפשטות הגלים האקוסטיים. בחירת קוטר הצינור חייבת להתבסס על לחץ נומינלי, לחץ עיצובי של המדיום, טמפרטורה בינונית, טווח זרימה וטווח הביצועים האופטימלי של מד הזרימה. קוטר צינור גדול יותר יכול להפחית את ההפרעה לזרימת הנוזל, אך הוא יכול להוביל להנחתה אקוסטית גדולה יותר. באופן כללי, קוטר הצינור צריך להיבחר באופן סביר בהתאם לקצב זרימת הנוזל ולמהירותו.
הוֹדָעָה
לאורכו של הצינור יש השפעה חשובה על אחידות הזרימה. בדרך כלל, אורך הצינור צריך להיות ארוך מספיק כדי לאפשר לנוזל להתפתח לזרימה יציבה לחלוטין, להפחית את השפעת הפרעות בכניסה וביציאה על המדידה.
מידות מד הזרימה האולטראסוני רב-נתיבי
דרישות הממד כוללות קוטר נומינלי DN (מ"מ), אורך L (מ"מ), גובה H (מ"מ), רוחב D (מ"מ), קוטר מעבר זרימה פנימי φd (מ"מ), וקוטר חור בריח φn. מד הזרימה מאמץ חיבורי אוגן, ומידות האוגן תואמות ל-GB/T 9124.1-2019 Steel Pipe Flanges, Part 1: PN Series.
עקרון העבודה של מד זרימה קולי זה מאמץ טכנולוגיית עיצוב גבוהה נגד-רעש ומצויד במזגן זרימה מובנה-בשלושה-שלבים- או מזגני זרימה מבנים אחרים. אורכי הצינור הישרים הנדרשים במעלה הזרם ומורד הזרם של מד הזרימה האולטראסוני יעמדו בדרישות המוצגות באיורים.
דרישות אורך צינור ישר
עבור מד זרימת גז אולטראסוני חד-כיווני (עם מזגן זרימה-מובנה), לאורך כיוון הזרימה, אורך הצינור הישר במעלה הזרם יהיה גדול או שווה ל-5D, ואורך הצינור הישר במורד הזרם יהיה גדול או שווה ל-3D.
עבור מד זרימת גז אולטראסוני חד-כיווני (ללא מזגן זרימה-מובנה), לאורך כיוון הזרימה, אורך הצינור הישר במעלה הזרם יהיה גדול או שווה ל-10D, ואורך הצינור הישר במורד הזרם יהיה גדול או שווה ל-5D.
עבור אמד זרימה קולי דו-כיווני(סוג דו-כיווני ללא מזגן זרימה מובנה-), לאורך כיוון הזרימה, אורך הצינור הישר המומלץ במעלה הזרם יהיה גדול או שווה ל-10D, ואורך הצינור הישר במורד הזרם יהיה גדול או שווה ל-10D.
עבור מד זרימה קולי דו-כיווני (סוג דו-כיווני עם מזגן זרימה-מובנה), לאורך כיוון הזרימה, אורך הצינור הישר המומלץ במעלה הזרם יהיה גדול או שווה ל-5D, ואורך הצינור הישר במורד הזרם יהיה גדול או שווה ל-5D.
בנוסף לשיקולים של מימדים מבניים חיצוניים, בחירת חומרי צינור המדידה חשובה גם להתפשטות גלים אקוסטיים וזרימת נוזלים. חומרי צינור חייבים להיות בעלי מאפייני ספיגה אקוסטית נמוכים כדי להפחית את הנחתת האות הנגרמת על ידי ספיגת החומר במהלך התפשטות הגלים. חומרים נפוצים כוללים נירוסטה, פלסטיק מיוחד וחומרים מרוכבים. בחירת החומר חייבת להיות תואמת לתווך הנוזל כדי למנוע קורוזיה או תגובות כימיות במהלך-פעולה ארוכת טווח. עבור נוזלים קורוזיביים מאוד, בדרך כלל נבחרים נירוסטה או סגסוגות עמידות בפני קורוזיה-. יש לקחת בחשבון גם גורמים סביבתיים כגון טמפרטורה, לחות, לחץ גבוה ולחץ נמוך בעת בחירת החומרים.
Multipath של יישומי מד זרימה קולי
מד זרימת גז על-קולי רב-מסלולי מורכב בעיקר מחיישנים על-קוליים לשידור וקליטת אותות אקוסטיים, תצורות של נתיבים אקוסטיים סימטריים, מוצלבים או טבעתיים, מתאמי צינור המקבעים את החיישנים האולטרסוניים לצינור ויחידת עיבוד אותות האחראית על עיבוד האותות האקוסטיים המתקבלים מהחיישנים. יחידת עיבוד האותות כוללת מגברים, מסננים, ממירים אנלוגיים-ל-דיגיטליים ורכיבים אחרים, הממירים אותות אנלוגיים לאותות דיגיטליים ומחשבים את מהירות הזרימה.
מתמר אולטרסאונד שיטת פריסת צינור
ישנן דרכים רבות לסדר את הנתיבים האקוסטיים של מד זרימת צינור קולי בצינור המדידה, בעיקר כולל סידור מקביל, סידור מקביל/צולב, סידור צולב וסידור רשת, כפי שמוצג באיור.
הסידור המקביל יכול לשקף באופן מלא את התפלגות המהירות בצינור. הסידור הצלב יכול להפחית שגיאות מערכת על ידי השוואת מהירויות הזרימה הנמדדות על ידי שני נתיבים אקוסטיים מוצלבים. לכן, שני הסדרים אלה נמצאים בשימוש נרחב בפועל. סידור הרשת מגדיל את מרחק ההתפשטות האקוסטי באמצעות השתקפויות ויכול לשקף באופן מלא את התפלגות המהירות בצינור; עם זאת, הנחתת האות היא חמורה ביותר, ולכן היא משמשת בעיקר במחקר ניסיוני במעבדה. נכון לעכשיו, ההסדרים המקבילים והצולבים הם הנפוצים ביותר בשימוש בינלאומי.
ללא קשר לסידור שנבחר, המטרה הסופית היא לשפר את הביצועים של מד הזרימה. למיקומם של הנתיבים האקוסטיים ולמקדמי הניפוח של כל נתיב יש השפעה ישירה על הדיוק של מדידת זרימת הנוזל בצינור. כדי לחקור פריסות נתיב אקוסטיות אופטימליות והתפלגות משקל, חוקרים רבים ערכו מחקרים והציעו שורה של שיטות היתוך נתונים, כגון אלגוריתמים של רשתות עצביות ואלגוריתמים גנטיים. עם זאת, שיטות חדשות אלה נשארות לרוב בשלב המחקר התיאורטי. נכון לעכשיו, סכימות פריסת נתיב אקוסטיות בשימוש נפוץ כוללות סכימות Gaussian–Legendre, Chebyshev, Tailored וOWICS. בכל סכימה, המיקומים היחסיים של הנתיבים האקוסטיים ומקדמי הניפוח שלהם קבועים וניתן לקבלם מטבלאות חיפוש. תוכניות פריסה אלה הוכיחו ביצועים טובים במדידת זרימת גז רב-מסלולית.
מאמרים קשורים
התחל את מסע הקריאה שלך עכשיו!
