가스 계량 시설 주변을 둘러본 적이 있거나-기술 카탈로그를 훑어본 적이 있다면-아마도 ''라는 용어를 우연히 접했을 것입니다.다중 경로 초음파 유량계." 멋진 것 같네요. 솔직히 말해서 좀 그렇습니다.
그러나 중요한 것은 일단 전문 용어를 제거하면 기본 개념이 그렇게 복잡하지 않다는 것입니다.
핵심 아이디어(교과서의 넌센스 없이)
다중 경로 초음파 유량계는 엔지니어가 즐겨 부르는 여러 경로-또는 '채널'을 통해 파이프 전체에 초음파 신호를 발사하여 가스 속도를 측정합니다. 각 채널은 파이프 단면-의 서로 다른 현에서 속도 판독값을 제공합니다. 해당 판독값을 평균화하고 적절하게 가중치를 적용하면 가스가 실제로 해당 파이프를 통해 얼마나 빨리 이동하는지에 대한 적절한 추정치를 얻을 수 있습니다.
단일-채널 측정기도 존재합니다. 더 저렴해요. 더 간단합니다. 그러나 그들은 또한 흐름 프로필의 한 조각만 보고 있는데, 흐름이 완벽하게 균일하지 않으면 오해의 소지가 있을 수 있습니다. 그리고 -흐름은 거의 완벽하게 균일하지 않습니다.
단일 경로 버전과 다중 경로 버전 모두 비행 시간-방법-을 사용합니다. 작동 방식은 다음과 같습니다. 파이프의 반대쪽에 두 개의 변환기가 있습니다. 하나는 초음파 펄스를 하류(흐름과 함께)로 보내고, 다른 하나는 하나를 상류(흐름에 반대하여)로 보냅니다. 다운스트림 펄스는 가스 전류를 타고 있기 때문에 더 빨리 도착합니다. 업스트림은 싸우기 때문에 더 오래 걸립니다.
두 이동 시간을 모두 측정하고 차이를 계산하면 그 차이에서 속도를 도출할 수 있습니다. 수학은 간단하지 않지만 잘 정립되어 있습니다.- 사람들은 수십 년 동안 이 일을 해왔습니다.
왜 다중 채널인가?
여기서 흥미로운 점과{0}}제 의견이 있습니다.
다중 경로 측정기에서 V는 각 채널에서 측정된 표면 평균 속도를 나타냅니다. 본질적으로 파이프 직경 전체의 다양한 높이에서 속도 프로파일을 샘플링합니다. 공식은 다음과 같습니다. 체적 평균 속도는 각 채널의 속도에 가중치 계수를 곱한 값의 합과 같습니다. 작성: v=ΣwᵢVᵢ, 여기서 W는 제조업체가 사용하기로 결정한 통합 알고리즘에 따라 달라지는 가중치 계수입니다.
이를 통해 실제 유량을 계산할 수 있습니다. q=A × Σ(WᵢVᵢ). 여기서 A는 파이프 단면적-입니다.
서로 다른 통합 방식은 서로 다른 코드에 서로 다른 가중치를 할당합니다. 가우스 구적법이 널리 사용됩니다. 체비쇼프 방법도 마찬가지다. 각각에는 -장점이 있습니다. 하지만 솔직히 엔지니어링 설계를 직접 수행하지 않는 한 어느 것이 "최고"인지 걱정할 필요는 없습니다. 그들은 모두 합리적으로 잘 작동합니다.
6개-채널 질문
현재 외국 제조업체의 가장 일반적인 고급 제품은{0}}최대 6개의 채널을 운영합니다. 채널이 많을수록 정확도가 높아진다고 생각할 것입니다. 그리고 이론적으로는 그렇습니다.-더 많은 샘플링 지점이 실제 속도 프로필에 대한 더 나은 근사치를 제공해야 합니다.
그러나 실제 경험은 다른 이야기를 말해줍니다.
4개의 채널에 도달하면 더 많은 경로를 추가하여 얻을 수 있는 정확도가 미미해집니다. 그 사이 제조 비용은 급증한다. 각각의 추가 변환기 쌍에는 정확한 정렬이 필요합니다. 각각은 잠재적인 실패 지점을 추가합니다. 각각은 설치와 유지 관리를 복잡하게 만듭니다.
그렇다면 4개-채널보다 6{0}}채널 미터가 더 가치가 있을까요? 때때로. 아마도 1%도 안되는 상거래 애플리케이션의 경우일 것입니다. 대부분의 산업용 애플리케이션에 사용됩니까? 아마도 그렇지 않을 것입니다.
설치는 생각보다 중요합니다
저는 아름다운 6개의 -경로 측정기가 엘보우 바로 하류의 끔찍한 위치-에 설치된 것을 보았습니다. 소용돌이치는 흐름과 비대칭 속도 프로필로 인해 모든 추가 채널이 거의 쓸모없게 되었습니다. 계량기는 쓰레기를 측정하고 있으며 6가지 다른 방법으로 쓰레기를 평균화하면... 뭐-평균 쓰레기가 나옵니다.
일반적인 지침에 따르면 상류 직관 직경이 최소 8개이고 흐름 방해가 있는 하류 직경이 2개 이상이어야 합니다. 하지만 이는 지침이지 보장은 아닙니다. 사이클론 흐름 패턴, 피치 흐름, 온도 계층화-이 모든 요소는 더 많은 채널이 완전히 보상할 수 없는 방식으로 판독값을 혼란스럽게 할 수 있습니다.
일부 계량기 구성은 교차 경로(X-패턴 배열)를 사용하여 특정 흐름 왜곡을 상쇄합니다. 영리하지만 마술은 아닙니다.
실제-세계 고려사항
레이놀즈 수는 난류의 경우 4000보다 커야 하며-일반적으로 산업용 가스 파이프라인에서는 문제가 되지 않습니다. 층류는 드물다. 가스 내 소리의 속도는 신호 전달 시간에 영향을 주지만 최신 계측기는 온도 보상을 통해 이를 자동으로 처리합니다.
변환기는 일반적으로 흐름 방향에 대해 45도 이상의 각도로 장착되지만 최적의 각도는 파이프 직경, 가스 속도 및 온도에 따라 달라집니다. 최대 작동 온도는 일반적으로 표준 설치의 경우 약 650°F입니다. 극저온 응용 분야는 완전히 다른 분야입니다.
결론
다중 경로 초음파 유량계는 좋은 기술입니다. 방해가 되지 않고-움직이는 부품이 없으며, 다양한 유속을 처리하고, 적절하게 설치하고 보정하면 인상적인 정확성을 달성할 수 있습니다.
그러나 그들은 완벽하지 않습니다. 더 많은 경로가 자동으로 더 나은 결과를 의미하지는 않습니다. 양호한 흐름 조건에 잘 설치된-4{3}}채널 측정기는 항상 문제가 있는 위치에 설치된 6{4}}채널 측정기보다 성능이 뛰어납니다.
비행 측정의 기본 -시간-, 속도 적분, 가중 계수의 역할-을 이해하면 이러한 측정기가 적합한 시점과 이를 최대한 활용하는 방법에 대해 더 나은 결정을 내리는 데 도움이 됩니다.
