Ako zlepšiť presnosť ultrazvukového prietokomeru?

Takže ste investovali doultrazvukový prietokomer. Dobrá voľba-žiadne pohyblivé časti, minimálna údržba, slušná presnosť hneď po vybalení. Ale tu je vec, ktorú vám nikto vopred nepovie: presnosť, ktorú vidíte v hárku so špecifikáciami? Teda za ideálnych podmienok. Vaša rastlina nie je ideálna. Tvoje fajky nie sú ideálne. Nikdy nič nie je.

Poďme sa porozprávať o tom, čo vlastne ovplyvňuje vaše hodnoty a čo s tým môžete urobiť.

Tu sú veci zaujímavé. Ultrazvukový prietokomer nemeria prietok priamo,-meria časový rozdiel medzi ultrazvukovými vlnami, ktoré sa pohybujú proti prúdu a po prúde. Výpočet predpokladá určitý rýchlostný profil v priereze- potrubia. A ten profil? Mení sa na základe niečoho, čo sa nazýva Reynoldsovo číslo.

Keď je Re pod 2300, máte laminárne prúdenie. Tekutina sa pohybuje v hladkých, rovnobežných vrstvách. Profil rýchlosti vyzerá ako parabola-najrýchlejšia v strede, nula na stenách. Nad 4000? To je turbulentné prúdenie a profil sa výrazne splošťuje. Medzi 2300 a 4000 je táto nepríjemná prechodná zóna, kde sa prúdenie nemôže celkom rozhodnúť, čím chce byť.

Prečo na tom záleží? Pretože váš merač počíta priemernú rýchlosť na základe toho, čo „vidí“ dráha ultrazvuku. Ak je kalibrovaný na turbulentné prúdenie, ale bežíte laminárne, dostanete nesprávne číslo. Obdobie.

Distribúcia rýchlosti v laminárnych podmienkach sleduje parabolický vzor, kde stredová rýchlosť môže byť dvojnásobkom strednej rýchlosti. Pri turbulentnom prúdení je profil oveľa plochejší-stredová rýchlosť je len asi 1,2-násobkom priemeru. To je obrovský rozdiel, keď sa snažíte dosiahnuť presnosť ±1 %.

Toto je korekčný faktor K, o ktorom nikto nechce hovoriť, pretože matematika je rýchlo škaredá.

Metóda ultrazvukového času prechodu meria rýchlosť pozdĺž konkrétnej tetivy cez potrubie. To nie je priemerná rýchlosť, ktorú potrebujete na výpočet objemového prietoku. Na preklenutie tejto medzery potrebujete korekčný koeficient.

Pre turbulentné podmienky vyzerá empirický vzťah asi takto:

K=1.119 - 0.011×lg(Re)

Pre laminárne prúdenie je to úplne iná rovnica:

V̄=KVₗkde Re > 10⁵

A pre Re < 10⁵:

V̄=[1.119 - 0.011×lg(Re)]Vₗ=KVₗ

Ide o to, že-firmvér vášho meracieho prístroja má pravdepodobne nejakú vstavanú-kompenzáciu, ale vytvára predpoklady o vašich prietokových podmienkach. Ak sú tieto predpoklady nesprávne, je nesprávne aj vaše čítanie. Niektoré z inteligentnejších meračov vám umožňujú zadať viskozitu kvapaliny a nastaviť ju automaticky. Väčšina nie.

Pravdepodobne ste už počuli toto: nainštalujte merač s 10 priemermi potrubia s priamym vedením proti prúdu a 5 priemermi po prúde. Je vytlačený v každom návode na inštaláciu. Nedostatočne zdôrazňujú, že toto jeminimálnepre primerane čisté podmienky.

Máte proti prúdu čerpadlo? Pridajte ďalšie. Ventil? Viac. Dva lakte v rôznych rovinách? Možno budete potrebovať 30D alebo viac, kým sa prietokový profil dostatočne ustáli na presné meranie.

Toto sa stane, ak to ignorujete: rýchlostný profil sa stane asymetrickým alebo obsahuje vírivé zložky. Ultrazvuková dráha spriemeruje niečo, čo nepredstavuje skutočný priemerný prietok. Určite máš číslo. Len nie ten pravý.

Videl som inštalácie, kde niekto strčil merač hneď za regulačný ventil, pretože "tam bol priestor." Hodnoty boli nižšie o 8 %. Osem percent. Na žiadosť o prevod do úschovy.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Rýchlosť zvuku vo vašej tekutine nie je konštantná. Mení sa s teplotou. A keďže váš ultrazvukový merač v podstate meria čas, akákoľvek chyba v rýchlosti zvuku sa premieta priamo do chyby prietoku.

Vzťah je približne:

C=C₂₀ (1 + bT)

Kde C₂₀ je rýchlosť zvuku pri referenčnej teplote (zvyčajne 0 stupňov alebo 20 stupňov), b je teplotný koeficient pre vašu konkrétnu kvapalinu a T je skutočná teplota.

Väčšina moderných meračov má zabudované teplotné senzory. Dobré. Sú však kalibrované? Kedy boli naposledy kontrolovaní? Senzor, ktorý je umiestnený v teplomernej nádobke, zaznamená tepelné oneskorenie. Počas prechodných podmienok môže byť údaj o teplote o niekoľko stupňov odlišný od skutočnej teploty kvapaliny.

V prípade aplikácií s vysokou{0}}presnosťou si budete chcieť overiť, či vaša teplotná kompenzácia skutočne funguje tak, ako má. 10-stupňová chyba v odčítaní teploty môže znížiť vaše meranie prietoku o 1-3% v závislosti od tekutiny.

Je to skôr problém v teréne ako problém s dizajnom, ale záleží na tom.

Ultrazvukové meniče musia byť presne zarovnané. Pri príchytke-na meračoch je spojenie medzi prevodníkom a stenou potrubia kritické. Vzduchové medzery, skorodované povrchy potrubí, farba, hrdza-čokoľvek z toho môže zoslabovať signál alebo vytvárať rušivé odrazy.

U navlhčených snímačov uhol inštalácie určuje, kde ultrazvukový lúč pretína tok. O pár stupňov mimo a meriate tetivu, ktorá nereprezentuje priemer, o ktorom si myslíte, že áno.

Inline merače z výroby sú zvyčajne v poriadku. Sú to inštalácie v teréne a dodatočné vybavenie, kde veci idú bokom.

Väčšina ultrazvukových meračov má nejaký indikátor kvality signálu. Venujte tomu pozornosť.

Nízka sila signálu znamená, že merací prístroj sa snaží presne zistiť rozdiel v čase prechodu. Môže k tomu dôjsť v dôsledku strhávaných vzduchových alebo plynových bublín, suspendovaných pevných látok zoslabujúcich signál, zhoršenia stavu steny potrubia a nesprávneho rozmiestnenia meniča na svorke-na inštaláciách.

High{0}}metre vám umožňujú upraviť nastavenia zisku na kompenzáciu. Ale zvýšenie zisku tiež zosilňuje šum. Existuje sladké miesto a nájsť ho niekedy vyžaduje pokusy a omyly.

Ultrazvukové merače fungujú skvele na čistých, homogénnych tekutinách. Ale skutočné priemyselné procesy nie sú vždy čisté alebo homogénne.

Unášané bubliny plynu sa rozptyľujú a absorbujú ultrazvukovú energiu. Už 1-2% objemu plynu môže spôsobiť problémy. Suspendované pevné látky robia to isté, aj keď účinok do značnej miery závisí od veľkosti častíc a koncentrácie. Vysoko viskózne kvapaliny nemusia vyvinúť očakávaný rýchlostný profil, najmä pri nízkych prietokoch, kde je pravdepodobnejšie, že budete v laminárnom alebo prechodnom režime.

Poznajte svoju tekutinu. Ak sa podmienky menia sezónne alebo s výrobnými cyklami, zmení sa aj vaša presnosť.

Ultrasonic Flow Meter Accuracy

Jednocestné merače- sú lacnejšie a jednoduchšie. Pošlú jeden lúč cez potrubie a nazývajú to deň. Presnosť do značnej miery závisí od tohto jediného merania, ktoré predstavuje skutočný priemer.

Merače s viacerými dráhami používajú 2, 4 alebo dokonca viac akustických dráh v rôznych polohách akordov. Matematicky ich integrujú, aby získali oveľa lepšiu aproximáciu skutočného rýchlostného profilu. Výsledok? Lepšia presnosť aj pri narušených podmienkach prúdenia.

Ak sa snažíte zo svojho merania vyžmýkať každú poslednú desatinu percenta, viac{0}}cesta je správna cesta. Pri všeobecnom riadení procesov, kde je ±2 % v poriadku, zvyčajne funguje jedna-cesta.

Tu je kontrola reality: všetky prietokomery sa časom posúvajú. Ultrazvukové merače menej ako väčšina ostatných, pretože nedochádza k mechanickému opotrebovaniu, ale nie sú imúnne.

Starnutie prevodníka, posun elektroniky, zmeny steny potrubia v dôsledku korózie alebo usadenín-to všetko ovplyvňuje presnosť. Presnosť hárku so špecifikáciami platí pre nový, správne nainštalovaný a riadne udržiavaný merač.

Ako overíte? Možnosti zahŕňajú odoslanie meracieho prístroja do kalibračného laboratória (drahé, vyžaduje odstránenie), použitie hlavného meracieho prístroja v sérii na porovnanie (praktické pre aplikácie kvapalín) a gravimetrické alebo objemové overovanie (zlatý štandard, ale často nepraktické).

Minimálne sledujte svoje diagnostické údaje. Postupom času klesá sila signálu? Vyšetrovať. Posunujú sa časy prepravy? Niečo sa mení.

Ultrazvukové prietokomery môžu byť neuveriteľne presné - 0,5% alebo lepšie v ideálnych podmienkach. Dosiahnutie a udržanie tejto presnosti si však vyžaduje pozornosť pri inštalácii, procesných podmienkach a priebežné overovanie.

Najväčšie chyby, ktoré vidím? Zlé inštalačné postupy ignorujúce požiadavky na priamy chod, zanedbávanie teplotnej kompenzácie a za predpokladu, že továrenská kalibrácia je stále platná aj po rokoch prevádzky.

Urobte tieto veci správne a získate presnosť, za ktorú ste zaplatili. Preskočte ich a možno ste si kúpili lacnejší meter.