Jak zlepšit přesnost ultrazvukového průtokoměru?

Takže jste investovali doultrazvukový průtokoměr. Dobrá volba-žádné pohyblivé části, minimální údržba, slušná přesnost hned po vybalení. Ale tady je věc, kterou vám nikdo předem neřekne: přesnost, kterou vidíte ve specifikaci? Tedy za ideálních podmínek. Vaše rostlina není ideální. Vaše trubky nejsou ideální. Nikdy nic není.

Pojďme si promluvit o tom, co vlastně ovlivňuje vaše hodnoty a co s tím můžete udělat.

Tady jsou věci zajímavé. Ultrazvukový průtokoměr neměří průtok přímo-měří časový rozdíl mezi ultrazvukovými vlnami šířícími se proti proudu a po proudu. Výpočet předpokládá určitý rychlostní profil napříč průřezem- trubky. A ten profil? Mění se na základě něčeho, čemu se říká Reynoldsovo číslo.

Když je Re pod 2300, máte laminární proudění. Tekutina se pohybuje v hladkých, rovnoběžných vrstvách. Rychlostní profil vypadá jako parabola-nejrychlejší ve středu, nula u stěn. Nad 4000? To je turbulentní proudění a profil se výrazně zplošťuje. Mezi 2300 a 4000 je tato trapná přechodná zóna, kde se proudění nemůže úplně rozhodnout, čím chce být.

Proč na tom záleží? Protože váš měřič počítá průměrnou rychlost na základě toho, co „vidí“ ultrazvuková dráha. Pokud je kalibrován pro turbulentní proudění, ale běžíte laminárně, dostanete špatné číslo. Období.

Distribuce rychlosti v laminárních podmínkách sleduje parabolický vzor, kde rychlost středové linie může být dvojnásobkem střední rychlosti. Při turbulentním proudění je profil mnohem plošší-rychlost ve středové linii je pouze asi 1,2krát vyšší než střední hodnota. To je obrovský rozdíl, když se snažíte dosáhnout přesnosti ±1 %.

Toto je korekční faktor K, o kterém nikdo nechce mluvit, protože matematika se rychle oškliví.

Metoda doby průchodu ultrazvukem měří rychlost podél konkrétní tětivy napříč potrubím. To není průměrná rychlost, kterou potřebujete pro výpočet objemového průtoku. K překlenutí této mezery potřebujete korekční koeficient.

Pro turbulentní podmínky vypadá empirický vztah asi takto:

K=1.119 - 0.011×lg(Re)

Pro laminární proudění je to úplně jiná rovnice:

V̄=KVₗkde Re > 10⁵

A pro Re < 10⁵:

V̄=[1.119 - 0.011×lg(Re)]Vₗ=KVₗ

Jde o to, že -firmware vašeho měřiče má pravděpodobně nějakou vestavěnou-kompenzaci, ale vytváří předpoklady o vašich podmínkách průtoku. Pokud jsou tyto předpoklady mylné, je chybné i vaše čtení. Některé chytřejší měřiče umožňují zadat viskozitu kapaliny a automaticky ji upravit. Většina ne.

Pravděpodobně jste slyšeli toto: instalujte měřič s 10 průměry potrubí s přímým vedením proti proudu a 5 průměry za potrubím. Je vytištěna v každém instalačním návodu. Co dostatečně nezdůrazňují, je, že to je onominimálníza přiměřeně čistých podmínek.

Máte čerpadlo proti proudu? Přidejte další. Ventil? Více. Dva lokty v různých rovinách? Možná budete potřebovat 30D nebo více, než se průtokový profil dostatečně ustálí pro přesné měření.

Zde je to, co se stane, pokud toto ignorujete: profil rychlosti se stane asymetrickým nebo obsahuje vířivé složky. Ultrazvuková dráha průměruje něco, co nepředstavuje skutečný střední průtok. Určitě máš číslo. Jen ne ten pravý.

Viděl jsem instalace, kde někdo strčil měřič hned za regulační ventil, protože "tam bylo místo." Hodnoty byly nižší o 8 %. Osm procent. Na žádost o převod do úschovy.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Rychlost zvuku ve vaší tekutině není konstantní. Mění se s teplotou. A protože váš ultrazvukový měřič v zásadě měří čas, jakákoli chyba v rychlosti zvuku se přímo převádí na chybu průtoku.

Vztah je přibližně:

C=C₂₀ (1 + bT)

Kde C₂₀ je rychlost zvuku při referenční teplotě (obvykle 0 stupňů nebo 20 stupňů), b je teplotní koeficient pro vaši konkrétní kapalinu a T je skutečná teplota.

Většina moderních měřičů má zabudovaná teplotní čidla. Dobré. Jsou ale kalibrované? Kdy byli naposledy kontrolováni? Senzor umístěný v teploměrné jímce zaznamenává tepelné zpoždění. Během přechodných podmínek může být údaj o teplotě o několik stupňů odlišný od skutečné teploty kapaliny.

U vysoce{0}}přesných aplikací budete chtít ověřit, zda vaše teplotní kompenzace skutečně funguje tak, jak má. Chyba 10 stupňů v odečtu teploty může vyřadit měření průtoku o 1–3 % v závislosti na kapalině.

Je to spíše problém terénu než problém designu, ale záleží na tom.

Ultrazvukové měniče musí být přesně vyrovnány. U svorek-na měřičích je spojení mezi snímačem a stěnou potrubí kritické. Vzduchové mezery, zkorodované povrchy potrubí, barva, rez-cokoli z nich může zeslabit signál nebo vytvořit rušivé odrazy.

U smáčených snímačů úhel instalace určuje, kde ultrazvukový paprsek protíná tok. O několik stupňů mimo a vy měříte tětivu, která nepředstavuje průměr, který si myslíte, že ano.

Inline měřiče z továrny jsou obvykle v pořádku. Jsou to polní instalace a dodatečné vybavení, kde jde všechno stranou.

Většina ultrazvukových měřičů má nějaký indikátor kvality signálu. Věnujte tomu pozornost.

Nízká síla signálu znamená, že měřič má potíže s přesnou detekcí rozdílu doby přenosu. K tomu může dojít v důsledku strhávaných vzduchových nebo plynových bublin, suspendovaných pevných látek zeslabujících signál, zhoršení stavu stěny potrubí a nesprávného umístění snímače na svorce- v instalacích.

Špičkové-měřiče vám umožňují kompenzovat nastavení zisku. Ale zvýšení zesílení také zesílí šum. Existuje sladké místo a jeho nalezení někdy vyžaduje pokusy a omyly.

Ultrazvukové měřiče fungují skvěle na čistých, homogenních kapalinách. Skutečné průmyslové procesy však nejsou vždy čisté nebo homogenní.

Unášené bubliny plynu rozptylují a absorbují ultrazvukovou energii. I 1-2 % objemu plynu může způsobit problémy. Suspendované pevné látky dělají totéž, i když účinek silně závisí na velikosti částic a koncentraci. Vysoce viskózní kapaliny nemusí vyvinout očekávaný rychlostní profil, zejména při nízkých průtokových rychlostech, kdy je pravděpodobnější, že budete v laminárním nebo přechodném režimu.

Poznejte svou tekutinu. Pokud se podmínky mění sezónně nebo s výrobními cykly, změní se i vaše přesnost.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Jedno{0}}trasové měřiče jsou levnější a jednodušší. Pošlou jeden paprsek přes potrubí a nazývají to den. Přesnost silně závisí na tomto jediném měření představujícím skutečný průměr.

Vícecestné měřiče využívají 2, 4 nebo dokonce více akustických cest v různých polohách akordů. Matematicky je integrují, aby získali mnohem lepší aproximaci skutečného rychlostního profilu. Výsledek? Lepší přesnost i při narušených podmínkách proudění.

Pokud se snažíte ze svého měření vymáčknout každou poslední desetinu procenta, více-cesta je správná cesta. Pro obecné řízení procesu, kde je ±2 % v pořádku, obvykle funguje jedna-cesta.

Zde je kontrola skutečnosti: všechny průtokoměry se v průběhu času mění. Ultrazvukové měřiče méně než většina ostatních, protože nedochází k mechanickému opotřebení, ale nejsou imunní.

Stárnutí převodníku, posun elektroniky, změny stěn potrubí v důsledku koroze nebo usazenin-to vše ovlivňuje přesnost. Přesnost listu se specifikacemi platí pro nový, správně nainstalovaný a řádně udržovaný měřič.

Jak ověřujete? Možnosti zahrnují odeslání měřidla do kalibrační laboratoře (drahé, vyžaduje odstranění), použití hlavního měřiče v sérii pro porovnání (praktické pro kapalinové aplikace) a gravimetrické nebo objemové zkoušení (zlatý standard, ale často nepraktické).

Minimálně sledujte svá diagnostická data. Síla signálu časem klesá? Vyšetřovat. Posunují se časy přepravy? Něco se mění.

Ultrazvukové průtokoměry mohou být neuvěřitelně přesné - 0,5% nebo lepší v ideálních podmínkách. Ale dosažení a udržení této přesnosti vyžaduje pozornost věnovanou instalaci, procesním podmínkám a průběžnému ověřování.

Největší chyby, které vidím? Špatné instalační postupy ignorující požadavky na přímý chod, zanedbávání teplotní kompenzace a za předpokladu, že tovární kalibrace je stále platná i po letech provozu.

Uveďte tyto věci správně a získáte přesnost, za kterou jste zaplatili. Přeskočte je a možná jste si koupili levnější metr.