متطلبات الأنبوب المستقيم لمقياس التدفق فوق الصوتي المثبت بمشبك

يُعد شرط استخدام الأنابيب المستقيمة لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ذي المشبك صارمًا، وفيما يلي تعليمات مفصلة:
الأساس النظري
يُستخدم مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لحساب معدل تدفق السائل عن طريق قياس زمن انتشار الموجات فوق الصوتية فيه، ومن ثم الحصول على معدل التدفق. يُعدّ نمط التدفق المستقر والمنتظم أساسيًا لقياس زمن انتشار الموجات فوق الصوتية بدقة. في حال عدم كفاية طول الجزء المستقيم من الأنبوب، سيصبح نمط تدفق السائل مضطربًا بعد مروره عبر الكوع والصمامات وغيرها من وصلات الأنابيب، مما يؤدي إلى تكوّن دوامات وتوزيع غير منتظم لسرعة التدفق، الأمر الذي يُغيّر مسار انتشار الموجات فوق الصوتية وزمنها، وبالتالي زيادة خطأ القياس.
متطلبات محددة
قسم الأنبوب المستقيم العلوي
بشكل عام: في ظل ظروف التركيب المثالية، أي عندما لا توجد وصلات أنابيب أو توجد وصلات قليلة فقط في نظام الأنابيب العلوي قد تعيق نمط التدفق، يتطلب مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية ذو المشبك الخارجي ألا يقل طول الجزء المستقيم من الأنبوب العلوي عن عشرة أضعاف قطر الأنبوب. على سبيل المثال، بالنسبة لأنبوب قطره 200 مم، يجب ألا يقل طول الجزء المستقيم من الأنبوب العلوي عن 2000 مم. يتيح ذلك للسائل مسافة كافية قبل دخول منطقة القياس لتحقيق استقرار حالة التدفق، مما يجعل توزيع سرعة التدفق منتظمًا، ويوفر ظروفًا جيدة لمجال التدفق لإجراء قياس دقيق.
عند وجود وصلات أنابيب متداخلة: إذا وُجدت أكواع، أو وصلات على شكل حرف T، أو صمامات، أو أنابيب مخفضة، أو غيرها من وصلات الأنابيب التي تُسبب اضطرابًا في التدفق في الجزء العلوي من الأنبوب، فإنه للتخلص من تأثير هذه الوصلات على حالة التدفق، يجب زيادة طول الجزء المستقيم من الأنبوب العلوي. في الظروف العادية، يجب زيادة طول الجزء المستقيم من الأنبوب إلى 15 أو حتى 20 ضعف قطر الأنبوب. على سبيل المثال، عندما يكون قطر الأنبوب 300 مم وتوجد أكواع في الجزء العلوي من الأنبوب، قد يلزم أن يصل طول الجزء المستقيم من الأنبوب العلوي إلى 4500-6000 مم. وذلك لأن هذه الوصلات تُسبب دوامات وانجرافات وظواهر تدفق غير منتظمة أخرى في السائل، ولا يُمكن تحقيق التدفق المستقر والمنتظم إلا من خلال جزء مستقيم طويل بما يكفي، بحيث يتطور السائل ويتوازن بشكل كامل، ليعود إلى حالة تدفق مستقرة ومنتظمة تُلبي متطلبات دقة القياس.
قسم الأنبوب المستقيم في اتجاه المصب: عادةً، لا يقل طول قسم الأنبوب المستقيم في اتجاه المصب عن خمسة أضعاف قطر الأنبوب. فعلى سبيل المثال، بالنسبة لأنبوب قطره 400 مم، يجب ألا يقل طول قسم الأنبوب المستقيم في اتجاه المصب عن 2000 مم. والهدف من ذلك هو ضمان وجود عدد كافٍ من أقسام الأنبوب المستقيم للحفاظ على تدفق مستقر بعد القياس، ومنع وصلات الأنابيب في اتجاه المصب من التأثير على مجال التدفق في منطقة القياس. إذا كان قسم الأنبوب المستقيم في اتجاه المصب قصيرًا جدًا، فقد يتغير نمط التدفق عند نقطة القياس نتيجة لتأثير وصلات الأنابيب في اتجاه المصب، مما يؤثر على دقة القياس.
الحالات الخاصة والتدابير المضادة
مساحة الحقل المحدودة: في بعض سيناريوهات التطبيق العملي، قد لا يكون من الممكن تلبية المتطلبات القياسية لطول الأنبوب المستقيم نظرًا لمحدودية مساحة الحقل. في هذه الحالة، يمكن اتخاذ بعض التدابير التعويضية لتقليل خطأ القياس. على سبيل المثال، يمكن تركيب منظم تدفق، والذي يعمل على ضبط نمط التدفق المضطرب بحيث يعود السائل إلى حالة منتظمة ومستقرة قدر الإمكان قبل دخوله منطقة القياس. ومع ذلك، يتطلب تركيب منظم التدفق أيضًا طولًا معينًا لجزء الأنبوب المستقيم، والذي يُشترط عمومًا أن يكون طوله ثلاثة أضعاف قطر الجزء العلوي على الأقل، وضعف قطر الجزء السفلي.
تقييم ظروف التركيب غير القياسية: إذا تعذر استيفاء جميع الشروط المذكورة أعلاه في الموقع، يلزم إجراء تقييم مفصل من قبل متخصص بناءً على تصميم الأنابيب المحدد، وخصائص السائل، ونوع وصلات الأنابيب، وعوامل أخرى. قد يكون من الضروري تحديد خطأ القياس في ظل ظروف التركيب الفعلية من خلال المحاكاة العددية، والاختبارات الميدانية، وغيرها من الطرق، واتخاذ التدابير التصحيحية المناسبة، مثل ضبط إعدادات معلمات مقياس التدفق أو اعتماد خوارزميات قياس أكثر تطورًا، لتحسين دقة القياس قدر الإمكان. مع ذلك، في ظل ظروف التركيب غير القياسية هذه، يصعب تحقيق دقة قياس مماثلة للتركيب القياسي، لذا من الضروري إيلاء اهتمام دقيق لدقة بيانات القياس في التطبيقات العملية، وإجراء المعايرة والصيانة بانتظام.