Máy đo lưu lượng siêu âm đa đường là gì?
Đa đườngmáy đo lưu lượng siêu âmlà một công cụ có độ chính xác cao-để đo lưu lượng chất lỏng bằng cách sử dụng nguyên lý truyền sóng âm. So với các máy đo lưu lượng-đường đơn, thiết kế đa đường cải thiện độ chính xác của phép đo và tốc độ phản hồi bằng cách sử dụng nhiều đường dẫn âm thanh. cácthiết kế kết cấucủa ống đo là yếu tố then chốt trong việc đảm bảo hiệu suất của đồng hồ đo lưu lượng.
Thiết kế kết cấu của lưu lượng kế siêu âm đa đường
Khi thiết kế đường ống đo của máy đo lưu lượng siêu âm đa đường, trước tiên phải xem xét ba nguyên tắc cơ bản sau:
Tính đồng nhất của dòng chảy
Thiết kế đường ống phải đảm bảo dòng chất lỏng đồng đều và tránh các lỗi đo lường do nhiễu loạn cục bộ hoặc dòng chảy không đồng đều.
Đặc tính lan truyền sóng âm
Thiết kế đường ống phải đảm bảo rằng sóng âm có thể truyền đồng đều khắp đường ống và giảm thiểu sự suy giảm hoặc nhiễu do thành ống, đặc tính chất lỏng hoặc các yếu tố khác ảnh hưởng đến việc truyền âm.
Bố trí cảm biến
Vị trí, cách bố trí các thiết bị phát và thu âm phải được bố trí hợp lý để đảm bảo số liệu đo được chính xác.
Điều đáng chú ý là hình dạng và kích thước hình học của đường ống có tác động trực tiếp đến việc truyền sóng âm. Việc lựa chọn đường kính ống phải dựa trên áp suất danh nghĩa, áp suất thiết kế của môi chất, nhiệt độ trung bình, phạm vi dòng chảy và phạm vi hoạt động tối ưu của đồng hồ đo lưu lượng. Đường kính ống lớn hơn có thể làm giảm sự xáo trộn đối với dòng chất lỏng, nhưng nó có thể dẫn đến sự suy giảm âm thanh lớn hơn. Nói chung, đường kính ống phải được lựa chọn hợp lý theo tốc độ và vận tốc dòng chảy.
Để ý
Chiều dài của đường ống có ảnh hưởng quan trọng đến tính đồng nhất của dòng chảy. Nói chung, chiều dài ống phải đủ dài để cho phép chất lỏng phát triển thành dòng ổn định hoàn toàn, giảm ảnh hưởng của nhiễu loạn đầu vào và đầu ra đến phép đo.
Kích thước của máy đo lưu lượng siêu âm đa đường
Các yêu cầu về kích thước bao gồm đường kính danh nghĩa DN (mm), chiều dài L (mm), chiều cao H (mm), chiều rộng D (mm), đường kính dòng chảy bên trong φd (mm) và đường kính lỗ bu lông φn. Đồng hồ đo lưu lượng sử dụng kết nối mặt bích và kích thước mặt bích tuân theo Mặt bích ống thép GB/T 9124.1-2019, Phần 1: Dòng PN.
Nguyên lý hoạt động của đồng hồ đo lưu lượng siêu âm này sử dụng công nghệ thiết kế chống ồn-cao và được trang bị bộ điều hòa lưu lượng-ba{2}}loại tấm-tấm tầng tích hợp hoặc bộ điều hòa lưu lượng-có cấu trúc khác. Chiều dài ống thẳng phía dòng vào và phía dòng ra yêu cầu của thiết bị siêu âm đo lưu lượng phải đáp ứng các yêu cầu nêu trên Hình.
Yêu cầu về chiều dài ống thẳng
Đối với đồng hồ đo lưu lượng khí siêu âm một chiều (có-bộ điều chỉnh dòng chảy tích hợp), dọc theo hướng dòng chảy, chiều dài ống thẳng phía dòng vào phải Lớn hơn hoặc bằng 5D và chiều dài ống thẳng phía dòng ra phải lớn hơn hoặc bằng 3D.
Đối với đồng hồ đo lưu lượng khí siêu âm một chiều (không có-bộ điều hòa dòng chảy), dọc theo hướng dòng chảy, chiều dài ống thẳng phía dòng vào phải lớn hơn hoặc bằng 10D và chiều dài ống thẳng phía dòng vào phải lớn hơn hoặc bằng 5D.
Đối với mộtmáy đo lưu lượng siêu âm hai chiều(loại hai chiều không có-bộ điều hòa dòng chảy tích hợp), dọc theo hướng dòng chảy, chiều dài ống thẳng phía dòng vào được đề xuất phải Lớn hơn hoặc bằng 10D và chiều dài ống thẳng phía dòng vào phải lớn hơn hoặc bằng 10D.
Đối với máy đo lưu lượng siêu âm hai chiều (loại hai chiều có-bộ điều chỉnh dòng chảy tích hợp), dọc theo hướng dòng chảy, chiều dài ống thẳng phía dòng vào được khuyến nghị phải Lớn hơn hoặc bằng 5D và chiều dài ống thẳng phía dòng ra phải lớn hơn hoặc bằng 5D.
Ngoài việc xem xét kích thước cấu trúc bên ngoài, việc lựa chọn vật liệu ống đo cũng rất quan trọng đối với việc truyền sóng âm và dòng chất lỏng. Vật liệu ống phải có đặc tính hấp thụ âm thanh thấp để giảm sự suy giảm tín hiệu do vật liệu hấp thụ trong quá trình truyền sóng. Các vật liệu phổ biến bao gồm thép không gỉ, nhựa đặc biệt và vật liệu composite. Lựa chọn vật liệu phải tương thích với môi trường chất lỏng để ngăn chặn sự ăn mòn hoặc phản ứng hóa học trong quá trình vận hành-lâu dài. Đối với chất lỏng có tính ăn mòn cao, thép không gỉ hoặc hợp kim chống ăn mòn-thường được chọn. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất cao và áp suất thấp cũng cần được xem xét khi lựa chọn vật liệu.
Ứng dụng đo lưu lượng siêu âm đa đường
Máy đo lưu lượng khí siêu âm đa đường chủ yếu bao gồm các cảm biến siêu âm để truyền và nhận tín hiệu âm thanh, cấu hình đường âm thanh đối xứng, chéo hoặc hình khuyên, bộ điều hợp đường ống cố định cảm biến siêu âm vào đường ống và bộ xử lý tín hiệu chịu trách nhiệm xử lý tín hiệu âm thanh nhận được từ các cảm biến. Bộ xử lý tín hiệu bao gồm bộ khuếch đại, bộ lọc, bộ chuyển đổi tương tự-sang{2}}kỹ thuật số và các thành phần khác giúp chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và tính toán tốc độ dòng chảy.
Phương pháp bố trí ống đầu dò siêu âm
Có nhiều cách để sắp xếp đường dẫn âm thanh của máy đo lưu lượng ống siêu âm trong ống đo, chủ yếu bao gồm sắp xếp song song, sắp xếp song song/chéo, sắp xếp chéo và sắp xếp mạng, như trong Hình.
Sự sắp xếp song song có thể phản ánh đầy đủ sự phân bố vận tốc trong đường ống. Việc sắp xếp chéo có thể làm giảm sai sót của hệ thống bằng cách so sánh vận tốc dòng chảy được đo bằng hai đường truyền âm giao nhau. Vì vậy, hai sự sắp xếp này được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Việc bố trí mạng làm tăng khoảng cách truyền âm thông qua phản xạ và có thể phản ánh đầy đủ sự phân bố vận tốc trong đường ống; tuy nhiên, độ suy giảm tín hiệu cực kỳ nghiêm trọng nên nó chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Hiện nay, các thỏa thuận song song và chéo được sử dụng phổ biến nhất trên phạm vi quốc tế.
Bất kể cách sắp xếp nào được chọn, mục tiêu cuối cùng là cải thiện hiệu suất của đồng hồ đo lưu lượng. Vị trí của các đường truyền âm và hệ số trọng số của từng đường dẫn có tác động trực tiếp đến độ chính xác của phép đo dòng chất lỏng trong đường ống. Để điều tra cách bố trí đường dẫn âm thanh tối ưu và phân bổ trọng lượng, nhiều nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu và đề xuất một loạt phương pháp tổng hợp dữ liệu, chẳng hạn như thuật toán mạng thần kinh và thuật toán di truyền. Tuy nhiên, những phương pháp mới này hầu hết vẫn còn ở giai đoạn nghiên cứu lý thuyết. Hiện tại, các sơ đồ bố trí đường dẫn âm thanh thường được sử dụng bao gồm các sơ đồ Gaussian–Legendre, Chebyshev, Tailored và OWICS. Trong mỗi sơ đồ, vị trí tương đối của đường truyền âm và hệ số trọng số của chúng là cố định và có thể lấy được từ bảng tra cứu. Các sơ đồ bố trí này đã chứng tỏ hiệu suất tốt trong phép đo lưu lượng khí đa đường.
bài viết liên quan
Hãy bắt đầu hành trình đọc sách của bạn ngay bây giờ!
