Preċiżjoni tal-Meter tal-Fluss ultrasoniku u Titjib tal-Korezzjoni tar-Rata tal-Fluss

Jekk qattajt xi ħin reali ma'miters tal-fluss ultrasoniku, diġà taf il-pitch: mhux-invażiv, mingħajr partijiet li jiċċaqilqu, jaħdem fuq kważi kull ħaġa. U ara, dan huwa l-aktar minnu. Iżda l-konverżazzjoni preċiżjoni? Hemmhekk l-affarijiet isiru interessanti-u kultant frustranti. Għax miter ultrasoniku li huwa preċiż f'laboratorju jista 'jġib ruħu b'mod pjuttost differenti meta tispiċċah fuq pipeline reali b'minkbejn, tibdil fit-temperatura, u kwalunkwe ħaġa oħra li l-proċess tiegħek jitfa' lejh.

Dan mhux maħsub biex ibeżżalek it-teknoloġija. Miters ultrasoniċi jibqgħu waħda mill-aħjar għażliet għal ħafna applikazzjonijiet. Il-punt huwa li tifhem x'jaffettwa l-eżattezza tagħhom u-aktar importanti-x'tista' tagħmel fil-fatt dwar dan.

Il-miters tal-fluss ultrasoniku tal-ħin tat-transitu-jaħdmu billi jibagħtu impulsi akustiċi bejn żewġ transducers-wieħed 'il fuq, wieħed 'l isfel. Il-polz li jivvjaġġa mal-fluss jasal kemmxejn aktar malajr minn dak li jiġġieled kontrih. Dik id-differenza fil-ħin, qed nitkellmu nanosekondi hawn, tiġi kkonvertita f'veloċità tal-fluss.

Sempliċi biżżejjed fuq il-karta. L-inkwiet jibda meta tirrealizza li l-kejl tal-veloċità jseħħ tul mogħdija waħda (jew forsi ftit mogħdijiet f'metri fancier), imma dak li fil-fatt jimpurtak minnu huwa l-medjaveloċità tul is-sezzjoni trasversali kollha tal-pajp-. Il-fluwidu ma jiċċaqlaqx bl-istess veloċità kullimkien. Huwa aktar bil-mod ħdejn il-ħitan, aktar mgħaġġel fin-nofs. Ir-relazzjoni bejn dak li jara l-meter u dak li qed jiġri fil-fatt tiddependi fuq xi ħaġa li tissejjaħ il-profil tal-veloċità-u dak il-profil jinbidel bin-numru Reynolds, ħruxija tal-pajp, disturbi upstream, u madwar tużżana fatturi oħra.

Ejja nkunu ċari dwar is-sorsi ewlenin ta 'żball.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Poġġi minkeb 'il fuq mill-miter tiegħek u għadek kif ħoloq fluss asimmetriku. Id-distribuzzjoni tal-veloċità ssir distorta, forsi ddawwar, u l-kejl ta'-passaġġ uniku tiegħek issa jirrappreżenta... eżattament x'inhu? Ir-riċerka wriet żbalji sa 15% minn disturbi upstream biss meta ma tagħtix kont għalihom. Miters b'ħafna-mogħdijiet jgħinu b'mod sinifikanti-jieħdu kampjun tal-veloċità f'diversi punti madwar id-dijametru tal-pajp u jużaw medji peżati-imma mhumiex maġiċi. Profil disturbat ħażin xorta jista' jxekkelhom.

Hawn xi ħaġa li taqbad lin-nies off guard. Il-forma tal-profil tal-veloċità tiegħek mhix fissa-hija tinbidel bin-numru Reynolds. Fi flussi baxxi (reġim laminari, Re taħt madwar 2300), ikollok profil paraboliku. Il-veloċità taċ-ċentru tista' tkun id-doppju tal-medja. Fi flussi għoljin (turbulenti, Re 'l fuq minn 4000), il-profil iċċattjat b'mod konsiderevoli; veloċità taċ-ċentru hija forsi 1.1 sa 1.2 darbiet medja.

Xi jfisser dan prattikament? Il-fattur ta' korrezzjoni li japplika l-meter tiegħek f'rata tal-fluss waħda jista' jkun ħażin f'oħra. Ħafna mill-manifatturi jibnu xi kumpens, iżda s-suppożizzjonijiet warajh jistgħu ma jaqblux mal-kundizzjonijiet attwali tiegħek.

Il-profili tal-veloċità tal-qawwa-liġi ilhom jintużaw biex jimmudellaw dan għal għexieren ta' snin. Ix-xogħol ta' Nikuradse mis-snin tletin-iva, dak il-qadim-għadu jifforma l-bażi għal ħafna algoritmi ta' korrezzjoni. Il-profil isegwi l-ekwazzjoni u/u_max=(1 - r/R)^(1/n), fejn n tvarja bin-numru ta’ Reynolds. Meta n huwa madwar 7, qed tħares lejn profil turbulenti pjuttost ċatt. Meta n jinżel lejn 4, l-affarijiet isiru aktar ippuntati. Il-fattur ta 'korrezzjoni għal mogħdija tal-linja ċentrali waħda jista' jitbandal minn 0.75 għal 0.95 skont il-kundizzjonijiet.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Pajpijiet mhux maħduma jagħmlu l-profil aktar ċatt. Pajpijiet lixxi ġodda versus qodma imsadda jistgħu jfissru differenza ta' 0.5 sa 1% fil-qari matul iż-żmien-u probabilment ma tindunax qabel ma tistaqsi għaliex il-miter tiegħek ġarrab.

Dan jistħoqqlu s-sezzjoni tiegħu stess minħabba li t-temperatura taffettwa l-kejl ultrasoniku b'modi li mhumiex ovvji immedjatament.

L-ewwel, il-veloċità tal-ħoss fil-fluwidu tiegħek tinbidel mat-temperatura. Fl-ilma, il-veloċità tal-ħoss tiżdied bejn wieħed u ieħor 2.4 m/s għal kull żieda ta’ grad Celsius. Il-kalkolu tal-ħin tat-transitu tal-meter jassumi ċerta veloċità tal-ħoss; ġġibu ħażin u l-qari tal-fluss tiegħek jinbidel. Miters moderni jinkludu sensors tat-temperatura u algoritmi ta' kumpens, u dawk tajbin jistgħu jnaqqsu l-iżbalji kkaġunati tat-temperatura-minn 1.5% għal madwar 0.2%. Imma unitajiet irħas b'kumpens fqir? Huma ser wander.

It-tieni-u dan is-sottili-it-transducers infushom ibiddlu l-karatteristiċi bit-temperatura. Ir-rispons elettromekkaniku tagħhom jinbidel. Iż-żmien ta' meta fil-fatt jisparaw versus meta jallegaw li jisparaw. Jekk it-transducers upstream u downstream tiegħek ma jaqblux perfettament (u qatt ma jagħmlu, anki mill-istess lott tal-manifattura), ikollok preġudizzju li jvarja skont it-temperatura. Xi karti jirrappurtaw it-transducer timing drift fl-ordni ta' pikosekonda għal kull grad, li tinstema' trivjali sakemm tiftakar li qed tkejjel id-differenzi ta' skala nanosekondi-.

It-tielet, il-pajp innifsu jespandi u jikkuntratta. It-tul tat-triq jinbidel. Effett żgħir, normalment, iżda jakkumula ma 'kull ħaġa oħra.

Tajjeb, biżżejjed problemi. X'tista' tagħmel?

Ikseb id-Dritt tal-Installazzjoni Tiegħek

It-tweġiba boring, iżda l-aktar impatt. pajp dritta runs materja. Ir-regola l-antika kienet 10-20 dijametru tal-pajp 'l fuq mill-meter, 5 'l isfel. Dak huwa raġonevoli għall-miters ta' passaġġ wieħed-; disinji b'ħafna-mogħdijiet huma aktar taħfer iżda xorta jibbenefikaw minn fluss nadif. Jekk ma tistax tikseb ġirjiet dritti tajbin, kondizzjonaturi tal-fluss jistgħu jgħinu-tubi bundles, pjanċi mtaqqba, apparati tat-tip vane. Huma jqattgħu l-profil disturbat u jagħtuh iċ-ċans li jorganizza mill-ġdid.

F'2 dijametri tal-pajp 'l isfel minn disturb, studju wieħed sab li l-miters ultrasoniċi jistgħu jkunu mitfija bi 15% b'inċertezza ta' 21%. B'10 dijametri, li tiċkien b'mod drammatiku. B'50 dijametru, inti bażikament f'kundizzjonijiet ideali. Il-biċċa l-kbira tal-installazzjonijiet reali jaqgħu x'imkien bejn, u għalhekk il-mistoqsija prattika ssir: kemm tista 'tittollera żball, u kemm tista' talloka t-tul tal-pajp?

Applika Fatturi ta' Korrezzjoni sew

Jekk taf in-numru Reynolds tal-fluss tiegħek (u għandek tkun kapaċi tikkalkulah mill-veloċità, id-dijametru tal-pajp, u l-viskożità kinematika), tista 'tapplika fatturi ta' korrezzjoni tal-profil. Għal mogħdija dijametrali waħda, il-fattur ta' korrezzjoni K jirrelata l-veloċità medja tal-passaġġ-mal-veloċità medja tal--sezzjoni trasversali-. K tvarja minn forsi 0.75 fil-fluss laminari għal madwar 0.94 fil-fluss turbulenti żviluppati bis-sħiħ.

Xi miters ġodda jagħmlu dan awtomatikament bl-użu ta' algoritmi mibnija-in. Oħrajn jagħtuk aċċess biex taġġusta l-fattur manwalment. Xorta waħda oħrajn jassumu valur fiss li huwa "qrib biżżejjed" għall-firxa operattiva mistennija tagħhom. Kun af liema tip għandek.

Għal flussi disturbati fejn il-profil huwa asimmetriku, ġew żviluppati multiplikaturi-bies li jikkoreġu. Jiddependu fuq it-tip ta' disturb (minkeb wieħed, minkeb doppju barra-tal--pjan, valv, eċċ.) u d-distanza minnha. Dawn mhumiex perfetti-huma bbażati fuq data sperimentali medja-iżda l-applikazzjoni tagħhom taħbita l-problema.

Konfigurazzjonijiet ta' Multi-mogħdijiet

Li tmur minn triq ultrasonika waħda għal erba 'jew ħamsa ttejjeb b'mod drammatiku l-eżattezza taħt kundizzjonijiet reali. Il-mogħdijiet huma pożizzjonati f'distanzi speċifiċi miċ-ċentru tal-pajp, peżati skont skemi ta' integrazzjoni (kwadratura Gaussjana u metodi simili) li japprossimaw il-medja tas-sezzjonali vera-.

British Gas ipproponiet ġeometrija ta' 4-mogħdija lura fil-ġurnata li ġiet adottata b'mod wiesa' fl-applikazzjonijiet għat-trasferiment tal-kustodja. Huwa jikseb preċiżjoni fi ħdan 0.2% tal-fluss attwali irrispettivament mill-orjentazzjoni tal-profil-mill-inqas meta l-profil isegwi xejriet mistennija. Qabbel dak ma 'miters b'passaġġ wieħed li jistgħu jitbandaljaw 1.4% biss minn rotazzjoni tal-pjan tal-kejl relattiv għal disturb. Differenza kbira għall-metraġġ fiskali.

Miters b'ħafna-mogħdijiet jipprovdu wkoll dijanjostiċi integrati-. Tista 'tqabbel il-veloċitajiet minn mogħdijiet differenti. Jekk il-veloċitajiet tal-passaġġ ma jaqblux fil-proporzjonijiet mistennija, xi ħaġa ħażina mal-profil tal-fluss, u taf tinvestiga.

Kumpens tat-Temperatura Magħmul Dritt

Tistrieħx fuq sensor wieħed tat-temperatura 'l bogħod mill-punt tal-kejl. Kejjel it-temperatura fi jew qrib it-transducers. Uża t-temperatura mkejla biex tikkalkula l-veloċità tal-ħoss jekk il-meter tiegħek ma jagħmilx dan awtomatikament. Għal likwidi bi proprjetajiet magħrufa, jeżistu tabelli; għal fluwidi tad-dwana, jista 'jkollok bżonn dejta ta' karatterizzazzjoni.

Għal applikazzjonijiet ta'-preċiżjoni għolja, il-kumpens tat-transducer ikun aktar involut. L-approċċ jinvolvi l-kejl tal-perjodu ta' oxxillazzjoni tas-sinjali riċevuti u l-użu kemm tal-perjodu kif ukoll tat-temperatura bħala inputs għal algoritmu ta' kumpens lineari ta' żewġ-punti. Jidher ikkumplikat għax hu, iżda l-manifatturi tal-IC bdew jibnu dan f'ħin iddedikat-għal-ċipep tal-konvertitur diġitali.

Clamp-Fuq Kwistjonijiet Speċifiċi

Morsa-fuq il-meters żid saff ieħor ta' kumplessità: il-ħajt tal-pajp. Il-ħoss jivvjaġġa minn ġol-ħajt, jirrifratta fl-interfaces, u jiġbor id-dewmien. Kejl preċiż tal-ħxuna tal-ħajt huwa kritiku-uża gejġ tal-ħxuna separat, perpendikulari mal-wiċċ, b'ġel tal-akkoppjar. Id-depożiti tal-korrużjoni jew tal-iskala jarmu kemm il-ħxuna tal-ħajt kif ukoll id-dijametru intern. Studju tal-2016 li ttestja disa' morsa portabbli-fuq meters sab żbalji medji minn -12.8% għal +1.2%, bl-aktar li jissottovalutaw il-fluss. Tmienja minn disa' metri jinqraw baxx.

Id-differenza fil-ħin tat-tranżitu li qed tipprova tkejjel tista' tkun għexieren ta' nanosekondi. L-estrazzjoni minn sinjali storbjużi teħtieġ algoritmi tajbin.

Żero-sejbien ta 'qsim huwa l-metodu tradizzjonali: sib fejn il-forma tal-mewġ riċevuta taqsam amplitudni żero, uża dak iż-żmien. Sempliċi u veloċi, iżda sensittivi għall-varjazzjonijiet tal-ħoss u l-amplitudni.

Korrelazzjoni inkroċjata toffri immunità aħjar għall-istorbju. Tqabbel il-forom tal-mewġ upstream u downstream kollha, u ssib il-bidla fil-ħin li timmassimizza l-korrelazzjoni tagħhom. Il-matematika hija itqal, iżda l-FPGAs jimmaniġġjawha faċilment issa. Xi implimentazzjonijiet jiksbu riżoluzzjoni sub-nanosekondi.

Aktar reċentement, approċċi ta' tagħlim profond urew wegħda għall-istima tar-rata tal-fluss taħt kundizzjonijiet kumplessi. Iħarreġ netwerk newrali fuq CFD-kampijiet tal-fluss simulati u l-firem ultrasoniċi korrispondenti tagħhom; ħalliha titgħallem ix-xejriet li l-bnedmin jistgħu jitilfu. Għadhom sperimentali fi prodotti kummerċjali, iżda l-karti akkademiċi huma inkoraġġanti.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Il-kalibrazzjoni tal-fabbrika tuża kundizzjonijiet ideali: pajpijiet dritti twal, fluss stabbli, fluwidi magħrufa, temperatura kkontrollata. L-installazzjoni tiegħek m'għandha xejn minn dawn. Dan ma jagħmilx il-kalibrazzjoni inutli, iżda jfisser li l-eżattezza ddikjarata (spiss ±0.5% sa ±1% tal-qari) tirrappreżenta l-aħjar-prestazzjoni tal-każ.

Il-kalibrazzjoni-situ jew il-verifika kontra miter ta' referenza tgħin biex tiġi stabbilita-prestazzjoni fid-dinja reali. Miters Coriolis jagħmlu referenzi eċċellenti jekk tista 'tinstalla waħda; huma immuni għal ħafna mill-effetti tal-profil li jfixklu l-ultrasoniċi. Xi operazzjonijiet jużaw miter ultrasoniku kaptan b'eżattezza ogħla b'mod sinifikanti (aktar mogħdijiet, ipproċessar aħjar) biex jiċċekkjaw unitajiet ta 'workhorse.

Il-kalibrazzjoni b'rati ta 'fluss multipli tul il-firxa operattiva mistennija tiegħek ta' min l-isforz. Il-meter jista' jkun spot-bil-kapaċità ta' 50% iżda drift f'10% jew 90%. Ikseb punti tad-dejta, waħħal kurva ta 'korrezzjoni jekk meħtieġ.

Taħdita onesta: xi drabi teknoloġija ta 'miter differenti tagħmel aktar sens. Jekk għandek bżonn ta 'preċiżjoni ta' 0.1% u tistax taffordja l-ispiża, il-miters Coriolis jirbħu. Huma jkejlu l-fluss tal-massa direttament, jinjoraw il-profili tal-veloċità, u huma fil-biċċa l-kbira mhux affettwati mit-temperatura. L-iżvantaġġ huwa l-prezz, id-daqs, u t-tnaqqis fil-pressjoni-iżda għat-trasferiment tal-kustodja ta' prodotti ta'-valur għoli, huma jħallsu għalihom infushom.

Għal likwidi konduttivi bi fluss disturbat ħafna, miters tal-fluss manjetiċi jistgħu jaqbżu l-ultrasoniċi. Huma insensittivi għall-forma tal-profil sakemm il-profil ikun assisimmetriku (li minkbejn u valvi jistgħu jfixklu, iżda b'mod inqas sever milli bl-ultrasoniċi).

Iżda għal pajpijiet kbar, applikazzjonijiet tal-gass, installazzjonijiet retrofit fejn ma tistax taqta' l-pajp, jew sitwazzjonijiet fejn waqgħa fil-pressjoni hija inaċċettabbli-l-ultrasoniċi ħafna drabi jibqgħu l-unika għażla prattika. Kun af il-limitazzjonijiet tagħhom u aħdem madwarhom.

L-eżattezza tal-miter tal-fluss ultrasoniku fid-dinja reali tiddependi fuq il-fehim tad-distakk bejn il-kundizzjonijiet tal-laboratorju u l-installazzjoni attwali tiegħek. Effetti tal-profil tal-veloċità, varjazzjonijiet fit-temperatura, karatteristiċi tat-transducer, kundizzjonijiet tal-pajpijiet-dawn kollha jikkontribwixxu. L-eżattezza ddikjarata ta '±1% tista' ssir ±3% jew agħar jekk tinjora dawn il-fatturi.

L-aħbar it-tajba: ħafna minn dawn il-kwistjonijiet għandhom soluzzjonijiet magħrufa jew għall-inqas soluzzjonijiet magħrufa. Prattiki ta' installazzjoni xierqa, fatturi ta' korrezzjoni xierqa, kumpens tajjeb tat-temperatura, disinji b'ħafna-mogħdijiet fejn il-baġit jippermetti, u kalibrazzjoni realistika taħt kundizzjonijiet attwali jistgħu jġibu l-prestazzjoni fid-dinja reali-ħafna eqreb lejn il-limiti teoretiċi.

Tafdax il-folja tal-ispeċifikazzjonijiet bl-addoċċ. Ifhem x'jaffettwa l-meter tiegħek, kejjel dak li tista ', ikkoreġi għal dak li taf, u żomm marġini xierqa ta' inċertezza għal dak li jibqa 'mhux magħruf. Dak mhux pessimiżmu-huwa metroloġija.

U jekk xi ħadd jistaqsi jekk il-miter ultrasoniku tiegħek huwiex preċiż, it-tweġiba onesta hija: jiddependi. Imma issa taf fuq xiex.