ガスメーター設備に少しでも触れたことがあるなら、-あるいは技術カタログをめくっただけでも-「」という用語に出会ったことがあるでしょう。マルチパス超音波流量計」 派手に聞こえますが、正直に言うと、その通りです。
しかし重要なのは、専門用語を取り除いてしまえば、基本的な概念はそれほど複雑ではないということです。
核となるアイデア（教科書のナンセンスなし）
マルチパス超音波流量計は、エンジニアが好む複数のパスまたは「チャネル」を介してパイプ全体に超音波信号を送信することでガス速度を測定します。{0}}各チャンネルでは、パイプ断面の異なる弦での速度の読み取り値が得られます。-。これらの読み取り値を平均し、適切に重み付けしてブームを計算すると、ガスが実際にパイプ内を移動する速度の適切な推定値が得られます。
単一チャンネルのメーターも存在します。-そちらのほうが安いです。そちらのほうがシンプルです。しかし、彼らは流れプロファイルの 1 つのスライスだけを調べているため、流れが完全に均一でない場合は誤解を招く可能性があります。そして、言っておきますが、-流れが完全に均一であることはほとんどありません。
シングルパス バージョンとマルチパス バージョンは両方とも、飛行時間法と呼ばれるものに依存しています。--これは次のように動作します。パイプの反対側に 2 つのトランスデューサーがあります。 1 つは超音波パルスを下流 (流れに沿って) に送信し、もう 1 つは超音波パルスを上流 (流れに逆らって) に送信します。下流パルスはガス流に乗っているため、より速く到着します。上流のほうは格闘しているので時間がかかります。
両方の移動時間を測定し、その差を計算し、その差から速度を導き出すことができます。計算は簡単ではありませんが、十分に確立されています。-人々はこれを何十年も続けてきました。
なぜ複数のチャネルがあるのでしょうか?
ここが興味深い点であり、-私もいくつか意見があります。
マルチパスメーターでは、V は各チャンネルで測定された表面平均速度を表します。基本的には、パイプ直径全体にわたるさまざまな高さで速度プロファイルをサンプリングすることになります。式は次のようになります。体積平均速度は、各チャネルの速度の合計に重み付け係数を掛けたものに等しくなります。出力: v=ΣwᵢVᵢ、ここで W は、メーカーが使用することを決定した統合アルゴリズムに依存する重み付け係数です。
そこから実際の流量を計算できます: q=A × Σ(WᵢVᵢ)、ここで A はパイプ断面積-です。
統合スキームが異なれば、異なるコードに異なる重みが割り当てられます。ガウス求積法が人気です。チェビシェフ法も同様です。それぞれにはトレードオフがあります。-しかし正直に言うと、自分でエンジニアリング設計を行っていない限り、どれが「最適」であるかについて心配する必要はおそらくないでしょう。それらはすべてかなりうまく機能します。
6 つのチャンネルの質問-
現在、外国メーカーの最も一般的なハイエンド製品は、最大 6 つのチャネルで動作します。{0}チャンネル数が多いほど精度が高いと思われるかもしれません。理論的には、はい-サンプリング ポイントが多ければ多いほど、真の速度プロファイルをより正確に近似できるはずです。
しかし、実際の経験は別の話をします。
4 つのチャネルに達すると、さらにパスを追加しても精度が向上するのはわずかです。一方で、製造コストは高騰します。追加のトランスデューサの各ペアには正確な位置合わせが必要です。それぞれが潜在的な障害点を追加します。それぞれが設置とメンテナンスを複雑にします。
では、6 チャンネルのメーターは 4 チャンネルよりも価値があるのでしょうか?{0}?時々。おそらく、パーセントの端数が重要な保管転送アプリケーションの場合です。ほとんどの産業用途に適していますか?おそらくそうではありません。
インストールはあなたが思っている以上に重要です
私は、エルボのすぐ下流のひどい場所に 6 台の美しい経路計が設置されているのを見てきました。{{1}その場所では、渦巻き流と非対称の速度プロファイルがあり、余分なチャンネルはほとんど役に立たなかったのです。メーターはゴミを測定しており、6 つの異なる方法でゴミを平均すると、...-よく平均化されたゴミが得られます。
一般的なガイダンスでは、流れの乱れから上流側に少なくとも 8 つの直管直径と下流側に 2 つの直径の直管が必要であるとされています。しかし、これはガイドラインであり、保証するものではありません。サイクロンの流れのパターン、ピッチの流れ、温度の層別化-これらはすべて、より多くのチャンネルでは完全に補うことができない形で測定値を混乱させる可能性があります。
一部のメーター構成では、特定の流れの歪みを打ち消すために交差経路（X-パターン配置）を使用します。賢いけど魔法ではない。
現実世界の考慮事項-
乱流のレイノルズ数は 4000 を超える必要があります。-これは通常、産業用ガス パイプラインでは問題になりません。層流はまれです。ガス中の音速は信号の伝播時間に影響しますが、最新のメーターは温度補償を通じてこれを自動的に処理します。
トランスデューサは通常、流れ方向に対して 45 度以上の角度で取り付けられますが、最適な角度はパイプの直径、ガス速度、温度によって異なります。通常、標準設置の最大動作温度は約 650 °F に制限されます。極低温アプリケーションはまったく異なるものです。
結論
マルチパス超音波流量計は優れた技術です。 -非侵入型で可動部品がなく、幅広い流量に対応し、適切に取り付けて校正すれば優れた精度を達成できます。
しかし、それらは絶対確実というわけではありません。パスが増えれば自動的に良い結果が得られるわけではありません。良好な流量条件で適切に設置された 4 チャンネル メーターは、常に問題のある場所に設置された 6 チャンネル メーターよりも優れています。-
-飛行時間の測定、速度の積分、重み付け係数の役割-の基礎を理解すると、これらのメーターがいつ意味を持つのか、またどのように最大限に活用するかについてより適切な決定を下すことができます。
