Требования к прямой трубе для ультразвукового расходомера с зажимным креплением

К ультразвуковым расходомерам с накладным креплением предъявляются строгие требования к прямолинейности трубы, и ниже приведены подробные инструкции:
Теоретическая основа
Ультразвуковой расходомер рассчитывает расход жидкости путем измерения времени распространения ультразвуковой волны в жидкости и последующего определения расхода. Для точного измерения времени распространения ультразвука необходима стабильная и равномерная картина потока. Если длина прямого участка трубы недостаточна, картина потока жидкости после прохождения через колено, клапан и другие фитинги станет хаотичной, например, появятся вихри и неравномерное распределение скорости потока, что изменит траекторию и время распространения ультразвуковой волны и приведет к увеличению погрешности измерения.
Конкретные требования
прямой участок трубы до начала потока
В целом: в идеальных условиях установки, то есть когда в системе трубопроводов до трубы отсутствуют или присутствуют лишь немногочисленные фитинги, которые могут мешать характеру потока, для ультразвукового расходомера с внешним зажимом требуется, чтобы длина прямого участка трубы до трубы была не менее 10 диаметров трубы. Например, для трубы диаметром 200 мм длина прямого участка трубы до трубы не должна быть менее 2000 мм. Это позволяет жидкости пройти достаточное расстояние до зоны измерения для стабилизации состояния потока, обеспечивая равномерное распределение скорости потока и создавая благоприятные условия для точного измерения.
При наличии соединительных элементов, создающих помехи в трубопроводе: если в трубопроводе выше по потоку присутствуют отводы, тройники, клапаны, переходные трубы и другие фитинги, вызывающие нарушения потока, то для устранения влияния этих фитингов на состояние потока необходимо дополнительно увеличить длину прямого участка трубопровода выше по потоку. В нормальных условиях длина прямого участка трубопровода должна быть увеличена в 15 или даже 20 раз по сравнению с диаметром трубы. Например, если диаметр трубы составляет 300 мм, а выше по потоку имеются отводы, длина прямого участка трубопровода выше по потоку может достигать 4500–6000 мм. Это связано с тем, что эти фитинги вызывают вихревые потоки, дрейф и другие неравномерные явления течения жидкости. Только прохождение достаточно длинного прямого участка трубопровода позволяет жидкости полностью развиться и выровняться, чтобы вернуться к стабильному и равномерному состоянию потока, соответствующему требованиям точности измерений.
Прямой участок трубы после потока: Как правило, длина прямого участка трубы после потока составляет не менее 5 диаметров трубы. Для трубы диаметром 400 мм длина прямого участка трубы после потока должна быть не менее 2000 мм. Его назначение — обеспечить достаточное количество прямых участков трубы для поддержания стабильного состояния потока после измерения и предотвратить влияние фитингов трубы после потока на поле потока в зоне измерения. Если прямой участок трубы после потока слишком короткий, картина потока в точке измерения может измениться из-за влияния фитингов трубы после потока, что повлияет на точность измерения.
Особые ситуации и контрмеры
Ограниченное пространство на участке: В некоторых практических сценариях из-за ограниченного пространства на участке может оказаться невозможным соблюдение стандартных требований к длине прямого участка трубы. В этом случае можно принять некоторые компенсационные меры для минимизации погрешности измерения. Например, можно установить регулятор расхода, который может корректировать нарушенный режим потока таким образом, чтобы жидкость возвращалась в максимально однородное и стабильное состояние перед попаданием в зону измерения. Однако установка регулятора расхода также требует определенной длины прямого участка трубы, которая, как правило, должна иметь прямой участок, как минимум в 3 раза превышающий диаметр входного участка, и прямой участок, как минимум в 2 раза превышающий диаметр выходного участка.
Оценка нестандартных условий монтажа: Если все вышеперечисленные условия не могут быть соблюдены на объекте, требуется детальная оценка специалистом с учетом конкретной компоновки трубопровода, характеристик жидкости, типа фитингов и других факторов. Может потребоваться определение погрешности измерения в реальных условиях монтажа с помощью численного моделирования, полевых испытаний и других методов, а также принятие соответствующих корректирующих мер, таких как регулировка параметров расходомера или использование более совершенных алгоритмов измерения, для максимально возможного повышения точности измерения. Однако в таких нестандартных условиях монтажа сложнее достичь той же точности измерения, что и при стандартном монтаже, и необходимо уделять пристальное внимание точности данных измерений в практических приложениях, а также регулярно проводить калибровку и техническое обслуживание.