उड़ान के समय-का उपयोग करते समयअल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटरप्रवाह दर मापने के लिए पाइप के माध्यम से बहने वाली गैस का औसत वेग जानना आवश्यक है। आदर्श रूप से, अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर एक साथ पाइप क्रॉस सेक्शन के साथ अनंत बिंदुओं पर द्रव वेग को मापता है, फिर पाइप के भीतर तरल पदार्थ का आयतन औसत वेग प्राप्त करने के लिए भारित औसत वेग की गणना करता है। यह माप सिद्धांत मानता है कि पाइप में तरल पदार्थ आदर्श प्रवाह स्थितियों के तहत काम कर रहा है। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि एक अच्छे प्रवाह क्षेत्र के वातावरण में, एकल चैनल अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर की माप सटीकता 0.5% तक पहुंच सकती है।
हालाँकि, यदि एकल {{0}चैनल अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर एकल 90 डिग्री मोड़ के 19डी डाउनस्ट्रीम पर स्थापित किया गया है, तो माप त्रुटि 4% से अधिक होगी; यदि 78डी डाउनस्ट्रीम स्थापित किया गया है, तो माप त्रुटि 2% से 2.2% तक पहुंच सकती है। ये प्रयोग दर्शाते हैं कि गैर-आदर्श प्रवाह क्षेत्र में परिवर्तन का माप सटीकता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। संपूर्ण प्रवाह क्रॉस अनुभाग में वेग की जानकारी प्राप्त करने के लिए अल्ट्रासोनिक प्रवाह माप पाइप में कई चैनलों की व्यवस्था के साथ भी, अधूरी वेग जानकारी अभी भी मौजूद है, और मापा परिणाम और वास्तविक वेग के बीच विसंगतियां बनी रहेंगी। अंतर छोटा है, लेकिन माप सटीकता एकल चैनल अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर की तुलना में बहुत बेहतर है। यह पुस्तक इस समस्या को हल करने के लिए शोध सामग्री के रूप में बहु-चैनल माप पद्धति का भी उपयोग करती है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर विकसित करने और व्यवहार में फ्लो मीटर का उपयोग करने की प्रक्रिया में, वास्तविक प्रवाह क्षेत्र पर स्थापना स्थिति के प्रभाव पर ध्यान देना आवश्यक है, और यह सुनिश्चित करने का प्रयास करें कि फ्लो मीटर इनलेट तक पहुंचने पर पाइप में तरल पदार्थ पूरी तरह से विकसित हो सके।
क्योंकि प्रवाह स्थिति अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर की माप और मीटरिंग सटीकता निर्धारित करती है, और प्रवाह स्थिति कई कारकों पर निर्भर करती है, इसलिए ध्यान से विचार करना आवश्यक है कि अल्ट्रासोनिक प्रवाह मीटर का विकास और उपयोग करते समय माप की स्थिति डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करती है या नहीं [21]। अनुशंसित स्थापना शर्तें यह हैं कि अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर के अपस्ट्रीम स्ट्रेट पाइप की लंबाई 10D से कम नहीं है और डाउनस्ट्रीम स्ट्रेट पाइप की लंबाई 5D से कम नहीं है।
स्थापना प्रभावों की उपस्थिति से स्थिर द्रव प्रवाह प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। पूरी तरह से विकसित प्रवाह के साथ एक सीधे पाइप लेआउट में, वेग प्रोफ़ाइल और वितरण को अनुभवजन्य सूत्रों द्वारा दर्शाया जा सकता है। इसलिए, जब तक स्थापना शर्तों की गारंटी होती है, अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर की माप सटीकता आवश्यकताओं को आसानी से पूरा किया जा सकता है, चाहे प्रयोगशाला में या तुलनीय वास्तविक क्षेत्र में। हालाँकि, औद्योगिक सेटिंग्स में, विभिन्न हस्तक्षेप कारक मौजूद हैं, और अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर की वास्तविक माप त्रुटि रेटेड माप त्रुटि से बड़ी होगी! पाइप चैनल में सतह औसत वेग वी या वी का मापा मूल्य और पाइप में औसत वेग वी ए का परिकलित मूल्य दोनों में माप अनिश्चितताएं हैं। अशांति वीए या वी की माप अनिश्चितता को संदर्भित करती है। हालांकि वेग सुधार कारक के का उपयोग पाइप में औसत वेग को सही करने के लिए किया जा सकता है, वास्तविक प्रवाह और डिजाइन स्थितियों के बीच विसंगति महत्वपूर्ण माप त्रुटियों को पेश करेगी। वेल्डेड फ्लैंज, अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर इंस्टॉलेशन स्थान के पास फ्लैंज प्रोट्रूशियंस, और अपस्ट्रीम में स्थापित पंप और वाल्व सभी प्रवाह क्षेत्र में हस्तक्षेप कारक हैं, जिससे वेग प्रोफाइल में महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं और वेग सुधार कारक में बड़ी त्रुटियां होती हैं, इस प्रकार डिजाइन लक्ष्यों और आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहता है।
अशांति में मौजूद रेडियल वेग घटक अल्ट्रासोनिक प्रवाह माप में सबसे महत्वपूर्ण प्रभावकारी कारक है। रेडियल वेग घटक का मुख्य कारण पाइप में मोड़ के कारण होने वाला द्वितीयक प्रवाह है। जब पाइप में तरल पदार्थ झुकने की स्थिति में बहता है, तो केन्द्रापसारक बल के कारण प्रवाह अवस्था अस्थिर अवस्था में होती है। इस अस्थिरता की समस्या को डीन स्थिरता समस्या [91] कहा जाता है। डीन स्थिरता समस्या का कारण बनने वाला मोड़ चित्र 2.5 में दिखाया गया है। पाइप में अक्षीय प्रवाह को प्राथमिक प्रवाह कहा जाता है, और मोड़ में उत्पन्न रेडियल प्रवाह को द्वितीयक प्रवाह कहा जाता है। द्वितीयक प्रवाह का कारण यह है कि मोड़ के भीतरी और बाहरी किनारों की वक्रता अलग-अलग होती है। जब द्रव के सूक्ष्म तत्व अंदर जाते हैं, तो केन्द्रापसारक बल पाइप क्रॉस सेक्शन पर कार्य करता है और एक बल क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह बल क्षेत्र रेडियल गति उत्पन्न करने के लिए द्रव सूक्ष्म तत्वों को चलाएगा। द्वितीयक प्रवाह की तीव्रता को डीन संख्या डी द्वारा दर्शाया जा सकता है, अर्थात:
सूत्र में: वीॐदो दीवारों के बीच औसत प्रवाह वेग है; डी पाइप का भीतरी व्यास है; यू गतिज श्यानता है; और R पाइप झुकने की त्रिज्या है। प्रवाह वेग जितना तेज़ होगा, पाइप में झुकने वाली त्रिज्या R उतनी ही कम होगी, और उत्पन्न द्वितीयक प्रवाह की तीव्रता उतनी ही अधिक होगी।
उपकरण आवास की स्थापना प्रभाव और ज्यामितीय त्रुटि का प्रभाव
अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर की माप त्रुटि को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों में से, सबसे महत्वपूर्ण प्रवाह क्षेत्र स्थापना प्रभाव और सिग्नल विलंब हैं। विकास और उपयोग के दौरान, पाइप व्यास और स्थापना अज़ीमुथ कोण जैसे कारक भी प्रवाह माप सटीकता को प्रभावित करते हैं। वास्तविक औद्योगिक वातावरण में, स्थापना प्रभाव के कारण, द्रव प्रवाह शायद ही कभी स्थिर होता है, और प्रवाह क्षेत्र में विभिन्न उतार-चढ़ाव अनिवार्य रूप से मौजूद होते हैं। जैसा कि पहले विश्लेषण किया गया है, ये उतार-चढ़ाव प्रवाह माप सटीकता को प्रभावित करते हैं।
माप प्रक्रिया के दौरान, अल्ट्रासोनिक पथ और अल्ट्रासोनिक फ्लोमीटर पाइप शेल का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र स्थिर रहना चाहिए। तापमान और तनाव में परिवर्तन से पाइप क्रॉस सेक्शन में संबंधित परिवर्तन होंगे, जिससे द्रव वेग वितरण में भिन्नता होगी और परिणामस्वरूप, गलत वेग माप होगा। माप त्रुटि सीधे पाइप के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र में त्रुटि के समानुपाती होती है। यह संपीड़ित गैसीय मीडिया के लिए विशेष रूप से सच है, जहां तापमान और तनाव परिवर्तन के प्रभाव और भी गंभीर होते हैं।
विकास प्रक्रिया के दौरान, साइट पर वास्तविक पाइप व्यास के अनुसार ट्रांसड्यूसर की व्यवस्था करना मुश्किल है। हालाँकि, यदि अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर को व्यास की स्थिति के अनुसार सटीक रूप से स्थापित नहीं किया जा सकता है, तो प्रवाह माप की सटीकता भी प्रभावित होगी। ट्रांसड्यूसर की स्थिति त्रुटि मुख्य रूप से अल्ट्रासोनिक तरंग के प्रसार पथ एल को प्रभावित करती है। विकास प्रक्रिया के दौरान ट्रांसड्यूसर की स्थापना स्थिति निर्धारित करने में कठिनाई के अलावा, तापमान परिवर्तन के तहत मापने वाले पाइप शेल के थर्मल विस्तार और संकुचन प्रभाव के कारण ट्रांसड्यूसर की दूरी भी थोड़ी विस्थापित हो जाएगी, जिससे ट्रांसड्यूसर की स्थिति में त्रुटि होगी। जब अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर की पाइप दीवार की आंतरिक सतह पर जमा होते हैं, तो पाइप का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र छोटा हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप द्रव वेग में वृद्धि होती है, जिससे प्रवाह माप मूल्य की माप त्रुटि भी होगी। संदर्भ [96] से पता चलता है कि 300 मिमी व्यास वाले अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर में, यदि 0.4 मिमी मोटी जमावट पाइप की आंतरिक सतह से जुड़ी होती है, तो यह अल्ट्रासोनिक फ्लो मीटर में ±0.51% माप त्रुटि लाएगा।
