Jika Anda pernah menghabiskan waktu di sekitar fasilitas pengukuran gas-atau bahkan hanya membuka-buka katalog teknis-Anda mungkin pernah menemukan istilah "pengukur aliran ultrasonik multipath." Kedengarannya mewah. Dan sejujurnya, memang begitu.
Tapi ada satu hal: konsep dasarnya tidak terlalu rumit setelah Anda menghilangkan jargonnya.
Ide Inti (Tanpa Omong kosong Buku Ajar)
Pengukur aliran ultrasonik multijalur mengukur kecepatan gas dengan menembakkan sinyal ultrasonik melintasi pipa melalui beberapa jalur-atau "saluran", begitu para insinyur menyebutnya. Setiap saluran memberi Anda pembacaan kecepatan pada tali busur yang berbeda pada penampang pipa-. Anda menghitung rata-rata pembacaan tersebut, menimbangnya dengan tepat, dan boom: Anda mendapatkan perkiraan yang tepat tentang seberapa cepat gas sebenarnya bergerak melalui pipa itu.
Pengukur-saluran tunggal juga ada. Harganya lebih murah. Itu lebih sederhana. Namun mereka juga hanya melihat satu bagian dari profil aliran, yang bisa menyesatkan jika alirannya tidak seragam secara sempurna. Dan izinkan saya memberi tahu Anda-aliran hampir tidak pernah seragam sempurna.
Versi jalur tunggal dan multijalur bergantung pada sesuatu yang disebut metode-waktu-penerbangan. Cara kerjanya seperti ini: Anda memiliki dua transduser di sisi pipa yang berlawanan. Yang satu mengirimkan pulsa ultrasonik ke hilir (mengikuti aliran), yang lain mengirimkan satu pulsa ultrasonik ke hulu (melawan aliran). Pulsa hilir datang lebih cepat karena menunggangi arus gas. Yang hulu butuh waktu lebih lama karena melawannya.
Anda mengukur kedua waktu perjalanan, menghitung perbedaannya, dan dari perbedaan tersebut Anda dapat memperoleh kecepatannya. Perhitungannya bukanlah hal yang sepele, namun-sudah mapan. Orang-orang telah melakukan ini selama beberapa dekade.
Mengapa Banyak Saluran?
Di sinilah hal menariknya-dan saya mempunyai beberapa pendapat.
Dalam meteran multipath, V mewakili kecepatan rata-rata permukaan yang diukur pada setiap saluran. Anda pada dasarnya mengambil sampel profil kecepatan pada ketinggian berbeda di seluruh diameter pipa. Rumusnya terlihat seperti ini: kecepatan rata-rata volumetrik sama dengan jumlah kecepatan setiap saluran dikalikan dengan koefisien bobotnya. Dituliskan: v=ΣwᵢVᵢ, dengan W adalah koefisien pembobotan yang bergantung pada algoritma integrasi mana pun yang akan digunakan oleh pabrikan.
Dari situ, Anda dapat menghitung laju aliran sebenarnya: q=A × Σ(WᵢVᵢ), dengan A adalah luas penampang-pipa.
Skema integrasi yang berbeda memberikan bobot yang berbeda pada akord yang berbeda. Kuadratur Gaussian sangat populer. Begitu juga dengan metode Chebyshev. Masing-masing memiliki-keuntungan. Namun sejujurnya, kecuali Anda melakukan desain teknik sendiri, Anda mungkin tidak perlu khawatir tentang mana yang "terbaik". Semuanya bekerja dengan cukup baik.
Pertanyaan Enam-Saluran
Saat ini, produk-kelas atas yang paling umum dari produsen asing beroperasi hingga enam saluran. Anda mungkin berpikir lebih banyak saluran berarti lebih banyak akurasi. Dan secara teoritis, ya-lebih banyak titik pengambilan sampel akan memberi Anda perkiraan yang lebih baik tentang profil kecepatan sebenarnya.
Namun pengalaman praktis menceritakan kisah yang berbeda.
Setelah Anda mencapai empat saluran, peningkatan akurasi dari penambahan lebih banyak jalur menjadi kecil. Sementara itu, biaya produksi melonjak. Setiap pasangan transduser tambahan memerlukan penyelarasan yang tepat. Masing-masing menambah titik kegagalan potensial. Masing-masing mempersulit instalasi dan pemeliharaan.
Jadi, apakah pengukur-saluran lebih berharga dibandingkan pengukur-empat saluran? Kadang-kadang. Untuk permohonan transfer hak asuh yang hanya sepersekian persen saja, mungkin. Untuk sebagian besar aplikasi industri? Mungkin tidak.
Instalasi Lebih Penting Dari Yang Anda Pikirkan
Saya telah melihat enam-pengukur jalur yang dipasang di lokasi yang buruk-tepat di hilir siku, dengan aliran berputar dan profil kecepatan asimetris yang membuat semua saluran tambahan tersebut hampir tidak berguna. Meterannya mengukur sampah, dan menghitung rata-rata sampah dalam enam cara berbeda akan menghasilkan...-rata-rata sampah yang baik.
Panduan umum mengatakan Anda menginginkan setidaknya delapan diameter pipa lurus ke hulu dan dua diameter pipa ke hilir dari gangguan aliran apa pun. Tapi itu hanya pedoman, bukan jaminan. Pola aliran siklon, aliran nada, stratifikasi suhu-semua ini dapat mengacaukan pembacaan Anda sehingga saluran tidak dapat sepenuhnya mengimbanginya.
Beberapa konfigurasi meteran menggunakan jalur bersilangan (susunan pola X{0}}) untuk menghilangkan distorsi aliran tertentu. Pintar, tapi bukan sihir.
Pertimbangan-Dunia Nyata
Angka Reynolds harus di atas 4000 untuk aliran turbulen-yang biasanya tidak menjadi masalah dalam jaringan pipa gas industri. Aliran laminar jarang terjadi. Kecepatan suara dalam gas mempengaruhi waktu tempuh sinyal, namun meteran modern menangani hal ini secara otomatis melalui kompensasi suhu.
Transduser biasanya dipasang pada sudut 45 derajat atau lebih relatif terhadap arah aliran, meskipun sudut optimal bergantung pada diameter pipa, kecepatan gas, dan suhu. Suhu pengoperasian maksimum biasanya dibatasi sekitar 650 derajat F untuk instalasi standar. Aplikasi kriogenik adalah hal yang sangat berbeda.
Intinya
Pengukur aliran ultrasonik multipath adalah teknologi yang bagus. Mereka tidak-mengganggu, tidak memiliki bagian yang bergerak, menangani berbagai laju aliran, dan dapat mencapai akurasi yang mengesankan bila dipasang dan dikalibrasi dengan benar.
Tapi itu tidak mudah. Lebih banyak jalur tidak secara otomatis berarti hasil yang lebih baik. Pengukur-empat-saluran yang dipasang dengan baik dalam kondisi aliran yang baik akan mengungguli pengukur enam-saluran yang dipasang di lokasi bermasalah setiap saat.
Memahami dasar-dasar-waktu-pengukuran-penerbangan, integrasi kecepatan, peran koefisien bobot-membantu Anda membuat keputusan yang lebih baik tentang kapan meteran ini masuk akal dan bagaimana memanfaatkannya secara maksimal.
