متطلبات السوائل لأجهزة قياس تدفق الضغط بالموجات فوق الصوتية E+H، والكتلة، والدوامة، والمغناطيسية، والتفاضلية

يتم تحديد متطلبات أجهزة قياس تدفق خطوط الأنابيب (بما في ذلك الموجات فوق الصوتية، وكتلة كوريوليس، والدوامة، والمغناطيسية، وأنواع الضغط التفاضلي) لظروف تدفق السوائل (التدفق الصفحي / المضطرب) بشكل كامل من خلال مبادئ القياس الخاصة بها. يكمن الاختلاف الأساسي في ما إذا كانت تعتمد على الاضطرابات المستقرة الناتجة عن التدفق المضطرب أو تتطلب فقط توزيعًا موحدًا لسرعة التدفق. يتم شرح كل نوع من أجهزة قياس التدفق بشكل منفصل أدناه:

يجب أن تعمل تحتظروف التدفق المضطرب. يعتمد القياس على تأثير شارع دوامة كارمان: عندما يمر السائل عبر قاذف دوامي، تتشكل دوامات منتظمة في اتجاه مجرى النهر، ويتناسب تردد الدوامة مع سرعة التدفق. لا يمكن توليد إشارات دوامة مستقرة يمكن تحديدها إلا في ظل تدفق مضطرب مكتمل النمو (رقم رينولدز Re عادة ما يكون في حدود 10⁴ إلى 10⁶).

في ظل التدفق الصفحي أو الانتقالي، تصبح الدوامات مضطربة، وتتشوه إشارات التردد، وتتدهور دقة القياس بشكل كبير. في التطبيقات الهندسية، يجب التأكد من وجود أقسام كافية من الأنابيب المستقيمة:10D – 40D المنبعو5D المصبللقضاء على الاضطرابات والحفاظ على مجال تدفق موحد.

مناسبة لكل من التدفق الصفحي والمضطرب؛ لا توجد حدود صارمة لنظام التدفق. استنادًا إلى قانون الحث الكهرومغناطيسي: يؤدي قطع السائل الموصل عبر مجال مغناطيسي إلى توليد قوة دافعة كهربائية مستحثة، يتناسب حجمها مع متوسط ​​سرعة تدفق المقطع العرضي. يتكامل مقياس التدفق بدقة للحصول على متوسط ​​سرعة التدفق بغض النظر عن التدفق الصفحي (توزيع السرعة المكافئة) أو التدفق المضطرب (توزيع سرعة أكثر اتساقًا)، وهو غير حساس لنظام التدفق.

تجنب فقط الأنابيب الفارغة، أو الكميات الكبيرة من الفقاعات، أو الجزيئات الصلبة عالية التركيز (لمنع تآكل القطب الكهربائي). متطلبات الأنابيب المستقيمة منخفضة بشكل عام5D المنبعو2D المصب.

مستقلة تماما عن نظام التدفق. التدفق الصفحي والمضطرب والانتقالي جميعها قابلة للتطبيق. باستخدام تأثير قوة كوريوليس، يتم قياس معدل التدفق الجماعي مباشرة عن طريق الكشف عن التغيرات في قوة القصور الذاتي للسوائل داخل أنابيب القياس الاهتزازية، بغض النظر عن توزيع السرعة أو نظام التدفق.

يتم الحفاظ على الدقة العالية حتى بالنسبة للتدفق الصفحي للوسائط عالية اللزوجة أو ظروف التدفق المعقدة مع شوائب غازية أو صلبة، طالما أن أنابيب القياس ممتلئة. لا توجد تقريبًا أي متطلبات للأنابيب المستقيمة، كما أن جهاز القياس غير حساس للاضطرابات الناتجة عن تركيبات الأنابيب الأولية.

تختلف متطلبات نظام التدفق حسب مبدأ القياس:

• طريقة وقت العبور(في الغالب للأقطار الكبيرة للأنابيب والسوائل النظيفة) مناسبة لكل من التدفق الصفحي والمضطرب. يتم حساب سرعة التدفق عن طريق قياس الفرق في وقت العبور بالموجات فوق الصوتية في اتجاهات التدفق الأمامية والعكسية، مما يعكس متوسط ​​سرعة التدفق مع متطلبات الأنابيب المستقيمة المنخفضة.
• طريقة دوبلر(في الغالب للسوائل التي تحتوي على جزيئات/فقاعات) أكثر ملاءمة للتدفق المضطرب أو أنظمة التدفق المضطربة بشكل معتدل. يعتمد على الجسيمات / الفقاعات الموجودة في السائل لتعكس إشارات الموجات فوق الصوتية. في ظل التدفق الصفحي، يميل التوزيع غير المتكافئ للجسيمات إلى إضعاف الإشارات وتقليل الدقة.

يُستخدم جهاز PMD75 الخاص بـ E+H بشكل أساسي في قياس مستوى السائل وحجمه أو كتلته، ومراقبة الضغط التفاضلي، وقياس التدفق (التدفق الحجمي أو الكتلي) للغازات والبخار والسوائل. يتطلب قياس التدفق أجهزة مساعدة مثل ألواح الفتحة وأنابيب بيتو.

التدفق المضطرب المتطور بالكامل إلزامي. يتم توليد فرق الضغط عن طريق جهاز الاختناق، ويتناسب فرق الضغط مع مربع معدل التدفق. يجب تحقيق التدفق المضطرب بالكامل فوق رقم رينولدز الحرج (على سبيل المثال، Re > 10⁵ لألواح الفوهة القياسية)؛ وإلا فإن الأخطاء غير الخطية في العلاقة بين معدل تدفق فرق الضغط ستزداد بشكل حاد.

مطلوب تجانس عالي للغاية لسرعة التدفق، مع وجود مقاطع أنابيب مستقيمة عند المنبع5 د – 40 داعتمادا على عنصر الاختناق. تسبب الأنابيب المستقيمة غير الكافية توزيعًا مشوهًا للسرعة وقياسًا مشوهًا للضغط التفاضلي. القياس الطبيعي غير ممكن في ظل التدفق الصفحي، مع تقلبات فرق الضغط الكبيرة التي يصعب تصحيحها عبر الخوارزميات.