그래서 당신은초음파 유량계. 좋은 선택입니다.-움직이는 부품이 없고, 유지 관리가 최소화되며, 구입 후 바로 사용할 수 있는 수준의 정확성을 제공합니다. 하지만 누구도 미리 알려주지 않는 것이 있습니다. 사양서에서 볼 수 있는 정확성은 무엇일까요? 그것은 이상적인 조건에서입니다. 귀하의 공장은 이상적이지 않습니다. 귀하의 파이프는 이상적이지 않습니다. 아무것도 없습니다.
실제로 판독값에 영향을 미치는 것이 무엇인지, 그리고 이에 대해 무엇을 할 수 있는지 이야기해 봅시다.
레이놀즈 수 문제(그리고 이것이 생각보다 중요한 이유)
여기서 흥미로운 일이 발생합니다. 초음파 유량계는 유량을 직접 측정하지 않습니다.{1}}상류와 하류로 이동하는 초음파 간의 시간 차이를 측정합니다. 수학에서는 파이프 단면에 걸쳐 특정 속도 프로필을 가정합니다.- 그리고 그 프로필은요? 레이놀즈 수라는 것을 기반으로 변경됩니다.
Re가 2300 미만이면 층류가 됩니다. 유체는 부드럽고 평행한 층으로 움직입니다. 속도 프로필은 중앙에서 가장 빠르고 벽에서는 0인 포물선-처럼 보입니다. 4000 이상? 이는 난류이며 프로파일은 상당히 평평해집니다. 2300에서 4000 사이에는 흐름이 원하는 것이 무엇인지 확실히 결정할 수 없는 어색한 전환 영역이 있습니다.
이것이 왜 중요합니까? 미터는 초음파 경로가 "보는" 것을 기준으로 평균 속도를 계산하기 때문입니다. 난류에 대해 보정되었지만 층류로 작동하는 경우 잘못된 숫자를 얻게 됩니다. 기간.
층류 조건의 속도 분포는 중심선 속도가 평균 속도의 두 배가 될 수 있는 포물선 패턴을 따릅니다. 난류에서는 프로필이 훨씬 더 평평합니다.-중심선 속도는 평균의 약 1.2배에 불과합니다. ±1% 정확도를 달성하려고 할 때 이는 큰 차이입니다.
유속 보정 계수
이것은 수학이 너무 빨라지기 때문에 아무도 이야기하고 싶지 않은 보정 계수 K입니다.
초음파 통과 시간 방법은 파이프 전체의 특정 코드를 따라 속도를 측정합니다. 이는 체적 유량 계산에 필요한 평균 속도가 아닙니다. 그 격차를 해소하려면 보정 계수가 필요합니다.
난류 조건의 경우 경험적 관계는 다음과 같습니다.
K= 1.119 - 0.011×lg(재)
층류의 경우 완전히 다른 방정식입니다.
V̄=KVₗ여기서 Re > 10⁵
그리고 Re < 10⁵의 경우:
V̄=[1.119 - 0.011×lg(Re)]Vₗ=KVₗ
요점은 -미터의 펌웨어에 일부 보상 기능이 내장되어 있을 수 있지만{1}}흐름 조건을 가정한다는 것입니다. 그러한 가정이 틀렸다면, 당신의 독서도 틀렸습니다. 일부 스마트 계기를 사용하면 유체 점도를 입력하고 자동으로 조정할 수 있습니다. 대부분은 그렇지 않습니다.
직선 파이프 요구 사항: 10D/5D 규칙
아마도 이 말을 들어보셨을 것입니다. 상류 직관 직경이 10이고 하류 직경이 5인 미터를 설치하십시오. 모든 설치 설명서에 인쇄되어 있습니다. 그들이 충분히 강조하지 않는 것은 이것이다.최저한의비교적 깨끗한 상태를 위해.
상류에 펌프가 있나요? 더 추가하세요. 판막? 더. 서로 다른 평면에 있는 두 개의 팔꿈치? 정확한 측정을 위해 유량 프로파일이 충분히 안정화되려면 30D 이상이 필요할 수 있습니다.
이를 무시하면 다음과 같은 일이 발생합니다. 속도 프로파일이 비대칭이 되거나 소용돌이 구성요소가 포함됩니다. 초음파 경로는 실제 평균 흐름을 나타내지 않는 항목의 평균을 계산합니다. 물론 전화번호도 받을 수 있습니다. 단지 옳은 것이 아닙니다.
나는 누군가가 "여기에 공간이 있었다"는 이유로 제어 밸브 바로 뒤에 미터를 밀어넣는 설치를 본 적이 있습니다. 판독 값은 8 % 감소했습니다. 8퍼센트. 양육권 이전 신청 시.
온도 보상-간과되는 요소
유체 내 소리의 속도는 일정하지 않습니다. 온도에 따라 다릅니다. 초음파 측정기는 기본적으로 시간을 측정하므로 음속의 오류는 흐름 오류로 직접 변환됩니다.
관계는 대략 다음과 같습니다.
C=C²₀(1 + bT)
여기서 C²₀는 기준 온도(보통 0도 또는 20도)에서의 음속이고, b는 특정 유체의 온도 계수이고, T는 실제 온도입니다.
대부분의 최신 계량기에는 온도 센서가 내장되어 있습니다. 좋습니다. 하지만 보정이 되어 있나요? 언제 마지막으로 확인되었나요? Thermowell에 장착된 센서에는 열 지연이 발생합니다. 일시적인 조건에서는 온도 판독값이 실제 유체 온도와 몇 도 차이가 날 수 있습니다.
정확도가 높은-애플리케이션의 경우 온도 보상이 실제로 의도한 대로 작동하는지 확인해야 합니다. 온도 판독 시 10도 오류가 발생하면 유체에 따라 유량 측정이 1~3% 달라질 수 있습니다.
변환기 설치 각도 및 커플링
이는 디자인 문제라기보다는 현장 문제에 가깝지만 중요합니다.
초음파 변환기는 정확하게 정렬되어야 합니다. 미터의 클램프-에서는 변환기와 파이프 벽 사이의 결합이 중요합니다. 공극, 부식된 파이프 표면, 페인트, 녹-이러한 요소는 신호를 약화시키거나 잘못된 반사를 생성할 수 있습니다.
습식 변환기의 경우 설치 각도에 따라 초음파 빔이 흐름과 교차하는 위치가 결정됩니다. 몇 도만 벗어나면 생각하는 직경을 나타내지 않는 현을 측정하고 있습니다.
일반적으로 공장에서 나온 인라인 미터는 괜찮습니다. 상황이 옆으로 진행되는 것은 현장 설치 및 개조입니다.
신호 품질 및 게인 설정
대부분의 초음파 계측기에는 일종의 신호 품질 표시기가 있습니다. 그것에주의를 기울이십시오.
신호 강도가 낮다는 것은 측정기가 전송 시간 차이를 정확하게 감지하는 데 어려움을 겪고 있음을 의미합니다. 이는 연행된 공기 또는 가스 기포, 신호를 약화시키는 부유 물질, 파이프 벽 상태 저하, 설치 클램프-의 잘못된 변환기 간격으로 인해 발생할 수 있습니다.
고급{0}}미터를 사용하면 게인 설정을 조정하여 보상할 수 있습니다. 그러나 게인을 높이면 소음도 증폭됩니다. 최적의 지점이 있으며 이를 찾는 데는 시행착오가 필요할 때도 있습니다.
무시할 수 없는 유체 특성
초음파 측정기는 깨끗하고 균일한 유체에서 잘 작동합니다. 그러나 실제 산업 프로세스가 항상 깨끗하거나 동질적인 것은 아닙니다.
동반된 가스 기포는 초음파 에너지를 산란시키고 흡수합니다. 부피 기준으로 1~2%의 가스라도 문제를 일으킬 수 있습니다. 부유 고형물도 같은 역할을 하지만 그 효과는 입자 크기와 농도에 크게 좌우됩니다. 점성이 높은 유체는 예상되는 속도 프로파일을 개발하지 못할 수 있으며, 특히 층류 또는 전이 영역에 있을 가능성이 더 높은 낮은 유속에서는 더욱 그렇습니다.
당신의 체액을 알아보세요. 계절에 따라 또는 생산 주기에 따라 조건이 변경되면 정확도도 변경됩니다.
다중-경로와 단일{2}}경로: 업그레이드할 가치가 있는 경우
단일-경로 측정기는 더 저렴하고 간단합니다. 그들은 파이프를 가로질러 하나의 광선을 보내고 그것을 하루라고 부릅니다. 정확도는 실제 평균을 나타내는 단일 측정값에 따라 크게 달라집니다.
다중{0}}경로 미터는 다양한 코드 위치에서 2개, 4개 또는 그 이상의 음향 경로를 사용합니다. 그들은 실제 속도 프로파일에 대한 훨씬 더 나은 근사치를 얻기 위해 이를 수학적으로 통합합니다. 결과는? 교란된 흐름 조건에서도 정확도가 향상됩니다.
측정값의 마지막 10%까지 짜내고 싶다면 다중-경로가 좋은 방법입니다. ±2%가 적합한 일반 프로세스 제어의 경우 일반적으로 단일{3}}경로가 작업을 수행합니다.
정기적인 검증 및 교정
현실 점검은 다음과 같습니다. 모든 유량계는 시간이 지남에 따라 표류합니다. 초음파 측정기는 기계적 마모가 없기 때문에 대부분의 측정기보다 적지만 면역성이 없습니다.
변환기 노후화, 전자 장치 표류, 부식이나 침전물로 인한 파이프 벽 변화-이 모두 정확도에 영향을 미칩니다. 사양서의 정확도는 적절하게 설치되고 적절하게 유지관리되는 새 계기에 대한 것입니다.
어떻게 확인하나요? 옵션에는 측정기를 교정 실험실로 보내기(비싸고 제거 필요), 비교를 위해 직렬로 마스터 측정기를 사용하는 것(액체 응용 분야에 실용적임), 중량 측정 또는 체적 증명(최적 표준이지만 종종 비실용적임)이 포함됩니다.
최소한 진단 데이터의 추세를 파악하세요. 시간이 지남에 따라 신호 강도가 떨어지나요? 조사하다. 이동 시간이 표류하고 있나요? 뭔가 변화하고 있습니다.
결론
초음파 유량계는 이상적인 조건에서 0.5% 이상 정확할 수 있습니다. 그러나 이러한 정확성을 달성하고 유지하려면 설치, 프로세스 조건 및 지속적인 검증에 주의를 기울여야 합니다.
내가 본 가장 큰 실수는 무엇입니까? 직선 실행 요구 사항을 무시하고 온도 보상을 무시하며 공장 보정이 수년간의 서비스 후에도 여전히 유효하다고 가정하는 열악한 설치 관행.
이러한 사항을 올바르게 수행하면 지불한 만큼의 정확성을 얻을 수 있습니다. 건너 뛰면 더 저렴한 미터를 구입하는 것이 좋습니다.
