그러나 단일-채널 초음파 유량계가 단일 90도 굽힘의 19D 다운스트림에 설치된 경우 측정 오류가 4%를 초과합니다. 78D 다운스트림을 설치하면 측정 오류가 2%~2.2%에 도달할 수 있습니다. 이 실험은 비이상적인 유동장의 변화가 측정 정확도에 중요한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.- 전체 흐름 단면에 대한 속도 정보를 얻기 위해 초음파 흐름 측정 파이프에 여러 채널을 배열하더라도{10}불완전한 속도 정보가 여전히 존재하며 측정 결과와 실제 속도 사이에 불일치가 남아 있습니다. 차이는 작지만 측정 정확도는 단일-채널 초음파 유량계보다 훨씬 좋습니다. 이 책에서도 이 문제를 해결하기 위한 연구 내용으로 다채널 측정법을 채택하고 있습니다. 따라서 초음파 유량계를 개발하고 실제로 유량계를 사용하는 과정에서 설치 위치가 실제 유량장에 미치는 영향에 주의를 기울여야 하며, 파이프 내의 유체가 유량계 입구에 도달할 때 완전히 발달할 수 있도록 노력해야 합니다.
흐름 상태는 초음파 유량계의 측정 및 계측 정확도를 결정하고 흐름 상태는 많은 요소에 따라 달라지므로 초음파 유량계를 개발하고 사용할 때 측정 조건이 설계 요구 사항을 충족하는지 신중하게 고려할 필요가 있습니다[21]. 권장 설치 조건은 초음파 유량계의 상류 직관 길이가 10D 이상이고 하류 직관 길이가 5D 이상입니다.
설치 효과로 인해 안정적인 유체 흐름을 달성하기가 어렵습니다. 완전히 발달된 흐름을 갖는 직선 파이프 레이아웃에서 속도 분포와 분포는 경험식으로 표현될 수 있습니다. 따라서 설치 조건이 보장되는 한 실험실이나 유사한 실제 현장에서 초음파 유량계의 측정 정확도 요구 사항을 쉽게 충족할 수 있습니다. 그러나 산업 환경에서는 다양한 간섭 요인이 존재하며 초음파 유량계의 실제 측정 오류는 정격 측정 오류보다 더 큽니다! 파이프 채널의 표면 평균 속도 V 또는 V의 측정된 값과 파이프의 평균 속도 Va의 계산된 값은 모두 측정 불확실성을 갖습니다. 난류는 Va 또는 V의 측정 불확실성을 나타냅니다. 속도 보정 계수 K를 사용하여 파이프의 평균 속도를 보정할 수 있지만 실제 흐름과 설계 조건 간의 불일치로 인해 심각한 측정 오류가 발생합니다. 용접된 플랜지, 초음파 변환기 설치 위치 근처의 플랜지 돌출부, 상류에 설치된 펌프 및 밸브는 모두 유동장의 간섭 요인으로, 속도 프로파일에 큰 변화를 일으키고 속도 보정 계수에 큰 오류를 발생시켜 설계 목표 및 요구 사항을 충족하지 못합니다.
난류에 존재하는 방사상 속도 성분은 초음파 유량 측정에 가장 중요한 영향을 미치는 요소입니다. 시선 속도 성분의 주요 원인은 파이프의 굴곡으로 인해 발생하는 2차 유동입니다. 파이프 내의 유체가 굽힘 상태로 흐를 때 원심력으로 인해 유동 상태가 불안정한 상태가 됩니다. 이러한 불안정성 문제를 Dean 안정성 문제라고 합니다[91]. Dean 안정성 문제를 일으키는 굽힘은 그림 2.5에 나와 있습니다. 파이프 내부의 축방향 흐름을 1차 흐름이라 하고, 굴곡부에 발생하는 방사형 흐름을 2차 흐름이라고 합니다. 2차 유동이 발생하는 이유는 굴곡부의 내측면과 외측면의 곡률이 다르기 때문이다. 유체 미세-요소가 내부로 이동할 때 원심력이 파이프 단면에 작용하여 역장을 생성합니다. 이 역장은 유체 미세{10}요소를 구동하여 방사형 움직임을 생성합니다. 2차 흐름의 강도는 Dean 번호 D로 표시할 수 있습니다. 즉,
공식에서: V옴두 벽 사이의 평균 유속입니다. D는 파이프 내경입니다. u는 동점도이고; R은 파이프 굽힘 반경입니다. 유속이 빠를수록 파이프의 굽힘 반경 R은 작아지고 생성되는 2차 흐름의 강도는 커집니다.
설치 효과와 기기 하우징의 기하학적 오류의 영향
초음파 유량계의 측정 오차에 영향을 미치는 다양한 요인 중에서 가장 중요한 것은 유량계 설치 효과와 신호 지연입니다. 개발 및 사용 중에 파이프 직경 및 설치 방위각과 같은 요소도 유량 측정 정확도에 영향을 미칩니다. 실제 산업 환경에서는 설치 효과로 인해 유체 흐름이 거의 안정적이지 않으며 유동장에 다양한 변동이 필연적으로 존재합니다. 이러한 변동은 이전에 분석한 바와 같이 유량 측정 정확도에 영향을 미칩니다.
측정 과정에서 초음파 경로와-초음파 유량계 파이프 쉘의 단면적은 일정하게 유지되어야 합니다. 온도와 응력의 변화는 파이프 단면에 상응하는 변화를 야기하여-유체 속도 분포의 변화를 초래하고 결과적으로 속도 측정이 부정확해집니다. 측정 오류는 파이프 단면적-의 오류에 정비례합니다. 이는 온도와 응력 변화의 영향이 훨씬 더 심각한 압축성 기체 매체의 경우 특히 그렇습니다.
개발 과정에서 현장의 실제 파이프 직경에 따라 변환기를 배열하는 것은 어렵습니다. 그러나 직경 위치에 따라 초음파 변환기를 정확하게 설치할 수 없는 경우 유량 측정의 정확도에도 영향을 미칩니다. 변환기의 위치 오류는 주로 초음파의 전파 경로 L에 영향을 미칩니다. 개발 과정에서 변환기의 설치 위치를 결정하기 어려운 것 외에도 온도 변화에 따른 측정 파이프 쉘의 열팽창 및 수축 효과로 인해 변환기 거리가 약간 변위되어 변환기의 위치 오류가 발생합니다. 초음파 유량계의 파이프 벽 내부 표면에 퇴적물이 있으면 파이프의 단면적이 작아지고 유속이 증가하여 유량 측정 값의 측정 오류가 발생합니다. 참고문헌 [96]은 직경 300mm의 초음파 유량계에서 0.4mm 두께의 침전물이 파이프 내부 표면에 부착되면 초음파 유량계에 ±0.51%의 측정 오차가 발생한다는 것을 보여줍니다.
