DE10107292A1

DE10107292A1 - Mehrkanal-Ultraschall-Durchflussmessverfahren

Info

Publication number: DE10107292A1
Application number: DE10107292A
Authority: DE
Inventors: Tyan Khak Su
Original assignee: Hydrosonic International Co Ltd; International Hydrosonic Co Ltd
Current assignee: Hydrosonic International Co Ltd; International Hydrosonic Co Ltd
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-04-04
Also published as: KR100374429B1; CA2329933A1; CN100437048C; US20020050176A1; KR20020021560A; CA2329933C; CN1344913A; US6474174B2

Abstract

Ein Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahren umfaßt die Schritte des Messens eines Innendurchmessers eines Rohrs, derart, daß eine Dicke einer korrosionsbeständigen Schicht und ihre mögliche Dickenabweichung von der maximalen Abweichung eines als Rohrgröße angegebenen Innendurchmessers innerhalb des Bereichs, der abgeschätzt werden kann, subtrahiert wird, des Messens einer Durchflußrate Q¶I¶ der idealen kreisförmigen Schnittfläche mit dem gemessenen Innendurchmesser auf der Basis des Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahrens, des Berechnens einer Durchflußrate Q¶II¶ der restlichen Schnittfläche gemäß einer Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve und des Addierens der Durchflußrate Q¶II¶ zur Durchflußrate Q¶I¶, um eine Gesamtdurchflußrate Q zu berechnen. Daher kann das Verfahren die Genauigkeit der Durchflußratenmessung verbessern, wenn die Schnittfläche eines Rohrs nicht exakt gemessen werden kann und der Innendurchmesser des Rohrs aufgrund einer Ovalität eine Abweichung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Durchflußmeßtechnik und insbesondere ein Mehrkanal-Ultraschall- Durchflußmeßverfahren zum Verbessern der Genauigkeit der Durchfluß- oder Durchflußratenmessung, wenn Paare von Ultraschallwandlern an einem Rohr montiert werden, das bereits an einem bestimmten Ort angeordnet wurde.

Bei einem allgemeinen Ultraschall-Durchflußmeßverfahren in einem Rohr wird eine Durchflußrate durch Messen einer Strömungsgeschwindigkeit auf einer Durchmesserlinie oder einer Vielzahl von Sehnen einer Fluiddurchflußschnittfläche unter Verwendung einer Ultraschallwelle und Multiplizieren der Strömungsgeschwindigkeit mit einer Fluidschnittfläche erhalten. Wenn beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit V_D auf der Durchmesserlinie auf der Basis eines Einkanal- Ultraschall-Durchflußmeßverfahrens unter Verwendung einer Ultraschallwelle gemessen wird, wird die Durchflußrate Q folgendermaßen berechnet:

Q = K.V_D.S (1),

wobei K < 1,0 ein Durchflußkoeffizient ist und S eine Fluiddurchflußschnittfläche ist.

Das Durchflußmeßverfahren steht unter der Bedingung zur Verfügung, daß K = konstant ist. Mit anderen Worten, ein gerader Teil eines Rohrs muß ausreichend länger sein. Und es ist auch bevorzugt, daß die Reynolds-Zahl < 10⁴ ist.

Selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung unregelmäßig ist und K nicht konstant ist, ist andererseits ein Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußmeßverfahren als Verfahren bekannt, das in der Lage ist, eine Durchflußrate mit hoher Genauigkeit zu messen.

Typische Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußmeßverfahren und -vorrichtungen dafür sind wie folgt offenbart:

US-Patent Nr. 5 531 124, erteilt am 2. Juli 1996
US-Patent Nr. 4 646 575, erteilt am 25. Juli 1987
Japanisches Patent Nr. 2676321, erteilt am 25. Juli 1997.

Das Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußmeßverfahren weist folgende Merkmale auf; wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Durchflußrate Q derart berechnet, daß eine Strömungsgeschwindigkeit an einer Vielzahl von zu einer Durchmesserlinie einer Fluidschnittfläche parallelen Sehnen gemessen wird, um eine Strömungsgeschwindigkeits- Verteilungskurve wiederzugeben, eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit V_S der Fluidschnittfläche berechnet wird und dann die mittlere Strömungsgeschwindigkeit V_S mit der Fluidschnittfläche S multipliziert wird, oder derart, daß die Schnittfläche, die sich ändert, nach der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung und dem Durchmesser doppelt integriert wird. Daher benötigt das Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußmeßverfahren nicht den Durchflußkoeffizienten

Q = V_S.S (2)

oder

Selbst wenn der gerade Teil des Rohrs relativ kürzer und die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung asymmetrisch ist, kann deshalb die Durchflußrate ziemlich genau gemessen werden. Wie vorstehend beschrieben, liegt der gemeinsame Punkt der Ultraschall-Durchflußmeßverfahren darin, daß die Strömungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Ultraschallwelle gemessen wird und mit der Schnittfläche S multipliziert wird, um die Durchflußrate zu berechnen.

Der Ultraschall-Durchflußmesser weist das folgende sehr bedeutende Merkmal auf: im Gegensatz zu einem anderen Durchflußmesser können Wandler zum Messen der Durchflußrate an einem Rohr, das bereits angeordnet wurde, montiert werden. Mit anderen Worten, im Fall des Mehrkanal- Ultraschall-Durchflußmessers kann die Durchflußratenmessung nur durch die Montage von gepaarten Wandlern eingerichtet werden, welche montiert werden, selbst wenn das Rohr vorher angeordnet wurde. Daher wurde eine Technik zum Montieren der gepaarten Wandler an dem Rohr ohne Stoppen der Wasserströmung entwickelt. Selbst im Fall eines Rohrs mit einem größeren Innendurchmesser ermöglicht es insbesondere, daß eine Durchflußmeßvorrichtung nach der Beendung der Rohranordnung an Ort und Stelle installiert wird. Dies bedeutet, daß die Herstellung eines Rohrteils eines Durchflußmessers mit einem größeren Volumen und Gewicht und sein Transport an einen Arbeitsort nicht erforderlich ist. Die vorherige Schweißarbeit für einen Flansch zum Montieren des Durchflußmessers ist ebenfalls nicht erforderlich.

Der an dem vorher angeordneten Rohr zu montierende Ultraschall-Durchflußmesser beachtet folgendes; im Fall des Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußmessers kann ein Durchflußmeßfehler mit einer höheren Zuverlässigkeit an Ort und Stelle geprüft werden. Da die Strömungsgeschwindigkeit an einer Vielzahl von Sehnen unter Verwendung einer Ultraschallwelle gemessen wird, soll eine Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve aufgezeichnet werden. Daher kann gemäß einer Form der Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve ein Berechnungsprogrammierfehler δ_SW einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit V_S in der Schnittfläche geprüft werden.

Und wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der Sehne durch ein Laufzeitdifferenzverfahren gemessen wird, werden Ultraschall-Laufzeiten t₁ und t₂, Meßfehler δ_t1 und δ_t2, ein Fehler δ_Δt einer Zeitdifferenz Δt = t₂-t₁, ein Meßfehler δ_L einer Laufstrecke L, ein Fehler eines Projektionsabstandes d = Lcosϕ auf L, usw. geprüft, um dadurch einen Meßfehler δ_V der Strömungsgeschwindigkeit festzustellen. So kann ein Durchflußmeßfehler δ_Q indirekt gemessen werden, und für einen maximalen Durchflußmeßfehler δ_Qmax, der erwartet werden kann, gilt folgendes:

δ_Qmax = δ_V + δ_SW + δ_S (4),

wobei δ_S ein Meßfehler der Fluidschnittfläche ist und δ_SW ein Fehler einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit in der Schnittfläche oder einer Doppelintegration von V_S und S ist. Ein gut bekanntes Laufzeitdifferenzverfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit ist wie folgt:

Daher gilt für δ_V folgendes:

wobei δ_L und δ_d Meßfehler von Abstandsintervallen L und d sind, die in einen Strömungsgeschwindigkeits-Arithmetik- Logik-Prozessor oder -Mikroprozessor eingegeben werden sollen. Die Symbole von L und d ändern sich während der Messung der Strömungsgeschwindigkeit nicht. Aber die Fehler δ_L und δ_d der Laufzeitmessung werden als mittlerer quadratischer Fehler dargestellt, da eine Zufallsfehlerkomponente größer ist.

Der Berechnungsprogrammierfehler δ_SW kann unter Verwendung eines Computers zum Berechnen der Ausdrücke (2) und (3) gemäß verschiedenen Strömungsgeschwindigkeits- Verteilungskurven erhalten werden. Daher können die Meßfehler δ_V und δ_SW mit höherer Zuverlässigkeit geprüft werden, aber wenn der Ultraschall-Durchflußmesser an Ort und Stelle montiert ist, ist es sehr schwierig, den Meßfehler δ_S der Fluidschnittfläche exakt zu prüfen. Deshalb wird δ_S größer, so daß der Durchflußraten-Meßfehler erhöht werden kann. Der Grund ist folgender:

Wenn die Fluidschnittfläche ein idealer Kreis ist, gilt für ihre Schnittfläche S folgendes:

wobei D ein Innendurchmesser eines Rohrs ist.

Aber es ist nicht möglich, den Innendurchmesser des Rohrs, das bereits angeordnet wurde, direkt zu messen. Ein sehr einfaches Verfahren besteht darin, die Schnittfläche unter Verwendung des Innendurchmessers eines Rohrs, der von einem Hersteller angegeben wird, zu berechnen, aber der Innendurchmesser könnte von dem des bereits angeordneten Rohrs verschieden sein. Deshalb ist es nicht möglich, den Fluidschnittflächen-Meßfehler δ_S der Schnittfläche S festzustellen. Wenn ferner eine korrosionsbeständige Schicht auf der Innenfläche des Rohrs ausgebildet ist, kann ihre Dicke nicht exakt gemessen werden. Die Schnittfläche des Rohrs ist nicht ausdrücklich kreisförmig, da das Rohr beim Prozeß der Lagerung, des Transports und seiner Anordnungsarbeit verformt werden kann, was dazu führt, daß sie oval ist. Unter der Umgebungsbedingung kann ein Meßfehler δ_D eines Innendurchmessers D stark erhöht werden. Für den Fluidschnittflächen-Meßfehler δ_S gilt folgendes:

δ_S = 2δ_D (8).

Wenn D = 600 mm ist und sein absoluter Fehler Δ_D = 8 mm ist, gilt

Für den Fluidschnittflächen-Meßfehler δ_S gilt folgendes:

δ_S = 2 × 1,34 = 2,68%.

Selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit exakt gemessen wird, wird folglich der Durchflußraten-Meßfehler nicht auf weniger als δ_S verringert. Insbesondere im Fall eines Rohrs mit einem größeren Durchmesser wird seine Schnittfläche leicht ein größeres Oval. Wenn der Ultraschallwandler an dem Rohr, das bereits angeordnet wurde, montiert wird, um die Durchflußrate zu messen, ist es folglich schwierig, die Fluidschnittfläche S exakt zu messen. Ferner wird der Fluidschnittflächen-Meßfehler δ_S größer und somit wird der Durchflußraten-Meßfehler δ_Q erhöht.

Wenn die Durchflußrate Q durch die Doppelintegration des Ausdrucks (3) auf der Basis des Mehrkanal-Ultraschall- Durchflußratenmeßverfahrens berechnet wird, wird unter der Annahme, daß die Schnittfläche S kreisförmig ist, die Funktion S (r) verwendet (r ist eine Radiusvariable). Wenn die Schnittfläche S oval und nicht kreisförmig ist, weist die Doppelintegration auch einen größeren Fehler auf. Wenn eine Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve V(r) im Intervall -R bis +R betrachtet wird, wie in Fig. 1 gezeigt, tritt der Doppelintegrationsfehler aufgrund eines Meßfehlers δ_D von D = 2R auf.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahrens zum signifikanten Verringern des Durchflußraten-Meßfehlers unter der Bedingung, daß die innere Schnittfläche eines Rohrs nicht gemessen werden kann, wenn eine Vielzahl von gepaarten Wandlern an dem bereits an Ort und Stelle angeordneten Rohr montiert werden.

Gemäß der Erfindung umfaßt ein Ultraschall- Durchflußratenmeßverfahren die Schritte des Messens eines Innendurchmessers eines Rohrs derart, daß eine Dicke einer korrosionsbeständigen Schicht und ihre mögliche Dickenabweichung von der maximalen Abweichung eines als Rohrgröße angegebenen Innendurchmessers innerhalb des Bereichs, der abgeschätzt werden kann, subtrahiert wird, des Messens einer Durchflußrate Q_I der idealen kreisförmigen Schnittfläche mit dem gemessenen Innendurchmesser auf der Basis des Mehrkanal-Ultraschall- Durchflußratenmeßverfahrens, des Berechnens einer Durchflußrate Q_II der restlichen Schnittfläche gemäß einer Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve und des Addierens der Durchflußrate Q_II zur Durchflußrate Q_I, um eine Gesamtdurchflußrate Q zu berechnen. Daher kann das Verfahren nicht nur die Durchflußrate in der idealen kreisförmigen Fluidschnittfläche mit dem Innendurchmesser des Rohrs, sondern auch die Durchflußrate mit höherer Zuverlässigkeit messen, selbst unter der Bedingung, daß der Innendurchmesser eines Rohrs nicht exakt gemessen werden kann.

Wenn gepaarte Wandler an einem bereits angeordneten Rohr montiert werden sollen und ein Mehrkanal-Ultraschall- Durchflußratenmeßverfahren realisieren sollen, sind konkreter eine vorhersagbare maximale Abweichung ΔD eines als Rohrmaß angegebenen Innendurchmessers, eine Dicke a einer korrosionsbeständigen Schicht und ihre mögliche Dickenabweichung Δ_a wie folgt erhaltbar:

D = D_S - (ΔD+2a+2Δ_a) (9).

Die Durchflußrate Q_I wird mit einer derartigen idealen Kreisschnittfläche

mit dem Innendurchmesser D gemäß dem Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahren gemessen, und dann gilt für die restliche Schnittfläche S_II folgendes:

Die Durchflußrate Q_II wird entsprechend der restlichen Schnittfläche S_II gemäß der Strömungsgeschwindigkeits- Verteilungskurve berechnet und zur Durchflußrate Q_I addiert, um die Gesamtdurchflußrate Q zu messen. Für die Gesamtdurchflußrate Q gilt folgendes:

Q = Q_I + Q_II (11).

Unter der Annahme, daß ein Fehler von Q_II δ_QII ist, wirkt sich δ_QII in diesem Fall auf die Gesamtdurchflußrate Q wie folgt aus:

Wenn Q_I≈50Q_II, ist eine Zunahmerate δ_Q des Gesamtdurchflußraten-Meßfehlers, der von δ_QII abhängt, δ_QII/51.

Selbst wenn die Zunahmerate δ_Q über δ_QII = 20% liegt, gilt δ_Q≈0,4%. Daher kann die Durchflußrate Q mit einer höheren Genauigkeit gemessen werden, selbst unter der Bedingung, daß der Innendurchmesser nicht exakt gemessen wird. Hierbei wird angemerkt, daß Q_I unter Verwendung einer Ultraschallwelle in einer Fluidschnittfläche eines idealen Kreises mit einem Innendurchmesser D exakt gemessen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gilt:

Fig. 1 sind Ansichten, die das Prinzip eines Mehrkanal- Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahrens gemäß dem Stand der Technik darstellen;

Fig. 2 ist eine Ansicht, die das Prinzip eines Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahrens gemäß der Erfindung darstellt;

Fig. 3 ist eine Ansicht, die eine Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve darstellt, die in einer symmetrischen Anordnung einer Fluidschnittfläche gebildet wird;

Fig. 4 ist eine Ansicht, die eine Funktionskurve einer Fluidschnittfläche zwischen den Verhältnissen

von jeder der mittleren Schnittflächen-Strömungsgeschwindigkeiten V_SI und V_SII in einer kreisförmigen Schnittfläche S_I mit R = (R_S-ΔR) und einer ovalen Schnittfläche S_II = π(R_S-R)² darstellt;

Fig. 5 ist eine Ansicht, die eine Funktionskurve zwischen den Verhältnissen

von jeweils einer Durchflußrate Q_II und Q_I in der Schnittfläche S_I und der ovalen Schnittfläche S_II darstellt; und

Fig. 6 ist eine Ansicht, die eine Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve darstellt, die in einer asymmetrischen Anordnung gebildet wird.

Wenn mit Bezug auf Fig. 2 der Innendurchmesser eines Rohrs nicht direkt gemessen werden kann, oder insbesondere im Fall eines Rohrs mit einem größeren Durchmesser, wird es wahrscheinlich oval. Wenn ein Innendurchmesser D_S, der von einem Hersteller eines Rohrs angegeben wird, in den Berechnungsausdruck einer Schnittfläche S eingesetzt wird, kann ein Schnittflächenfehler stark vergrößert werden. In diesem Fall werden eine Vielzahl von gepaarten Wandlern 1 _i und 2 _i so montiert, daß erzwungen wird, daß eine Umfangslinie eines idealen Kreises mit einem kleineren Radius

als dem Innendurchmesser R_S des Rohrmaßes deren Sende/Empfangs-Oberfläche entspricht. R_S ist eine Hälfte des Innendurchmessers D_S, der im Rohmaß angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ΔR wie folgt ausgewählt: ΔR wird unter Verwendung einer Abweichung ΔD eines von einem Hersteller eines Rohrs angegebenen Innendurchmessers und einer Summe (a+Δa) einer [Dicke einer] korrosionsbeständigen Schicht und ihrer möglichen Dickenabweichung berechnet.

wobei α ein Reservekoeffizient ist, der multipliziert wird, wenn die Zuverlässigkeit von ΔD, Δa niedriger ist. Für den Koeffizienten gilt α < 1,0.

Wenn eine Abweichung des Innendurchmessers nicht fest ist, wird ΔD in einer Weise erhalten, daß ein Außendurchmesser eines Rohrs an einer Vielzahl von Punkten auf der äußeren Umfangsfläche des Rohrs gemessen wird.

Auf der Basis des vorstehend erhaltenen ΔR werden ein Montagewinkel ϕ_i von gepaarten Wandlern 1 _i und 2 _i und eine Länge l_i, in der die Wandler auf die Umfangslinie eines Kreises mit einem Radius R = R_S-ΔR eingesetzt werden, wie folgt berechnet:

Auf der Basis des Ausdrucks werden gepaarte Wandler an dem Rohr montiert. Anschließend wird das Rohr mit Fluid aufgefüllt, eine Schallgeschwindigkeit C wird durch ein Drei-Punkt-Verfahren gemessen und eine Ultraschall-Laufzeit t_i zwischen den gepaarten Wandlern 1 _i und 2 _i wird gemessen, um einen Abstand L_i = C.t_i zwischen den gepaarten Wandlern zu berechnen, wobei das Meßverfahren von L_i in den US-Patenten Nrn. 5 531 124, herausgegeben am 14. Juli 1996, und 5 780 747, herausgegeben am 14. Juli 1998, offenbart ist, gemäß dem Meßergebnis von L_i wird beurteilt, ob die Sende/Empfangs-Oberfläche des Wandlers dem Umfang des Kreises mit dem Radius R = R_S-ΔR entspricht. Falls erforderlich, wird die Position des Wandlers eingestellt. Und für einen Wert von R = R_S-ΔR oder D = D_S-2ΔR, der unter Verwendung des Montagewinkels ϕ_i der gepaarten Wandler 1 _i und 2 _i und des Abstands L_i zwischen den gepaarten Wandlern erhalten wird, gilt folgendes:

D = L_i × sinϕ = 2R (15).

Und dann wird beurteilt, ob R = R_S-ΔR ausgewählt ist.

Für eine Fluidschnittfläche S_I der Durchflußrate Q_I, die durch eine Ultraschallwelle gemessen wird, gilt folgendes:

Unter der Annahme, daß eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit in der Schnittfläche S_I V_SI ist, gilt für die Durchflußrate Q_I folgendes:

Für eine Schnittfläche S_II, die nicht durch die Ultraschallwelle gemessen wird, gilt folgendes:

Wenn eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit der ovalen Schnittfläche S_II V_SII ist, gilt für die Durchflußrate Q_II in der Schnittfläche S_II folgendes:

Wobei V_SII ein Wert ist, der nicht gemessen wird. Nur die Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve wird verwendet, um den Wert zu berechnen.

Zuerst wird ein Verhältnis Q_II/Q_I wie folgt erhalten:

Natürlich gilt V_SII << V_SI und Q_II << [<<] Q_I. Das Verhältnis a << 1,0 und 1/a << 1,0. V_SII und V_SI sind eine Funktion von ΔR/R_S.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Strömungsgeschwindigkeits- Verteilungskurve dargestellt, wenn ein gerader Teil eines Rohrs ausreichend länger ist und die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in einem normalen Zustand symmetrisch ist. Eine Y-Koordinate ist ΔR/R und eine X-Koordinate ist V/V₀. V₀ ist eine Strömungsgeschwindigkeit auf der Mittellinie oder Durchmesserlinie des Rohrs. Ein Verhältnis von mittleren Strömungsgeschwindigkeiten in einem Intervall

und in einem Intervall

Für das Verhältnis gilt folgendes:

Mit Bezug auf Fig. 4 ist eine Kurve von

dargestellt.

Mit Bezug auf Fig. 5 ist eine Kurve von

dargestellt.

Die Durchflußrate Q_II wird durch Multiplizieren der Durchflußrate Q_I, die durch die Ultraschallwelle gemessen wird, mit a erhalten. Daher gilt für die Gesamtdurchflußrate folgendes:

Q = Q_I + aQ_I = Q_I(1+a) (22).

Im Fall, daß

ein Verhältnis von 0,0006 : 0,016. Im Fall, daß der Innendurchmesser D_S = 1000 mm und

ist, beträgt ΔR = 25 mm. Wenn ein Berechnungsfehler von Q_II δ_QII = 20% ist und

ist, wird eine Meßfehlerkomponente der Durchflußrate Q infolge von δ_QII durch den Ausdruck (12) folgendermaßen erhalten:

Wenn δ_QII = 20% und a = ~0,016 in den Ausdruck (12) eingesetzt wird, gilt daher δ_QII [δ_IIQ] = 0,315%. Wenn

ist, gilt δ_QII≈0,14%. Hierbei wird angemerkt, daß der Berechnungsfehler von Q_II nicht geringer ist als 20%, die Fehlerkomponente, die den Gesamtdurchflußratenfehler beeinflußt, ist 0,14~0,315%. Die Auswahl von

oder 0,05 bedeutet, daß die Abweichung des Innendurchmessers 2,5% oder 5% ist (siehe Ausdruck 9). In diesem Fall bedeutet der Berechnungsfehler δ_S der Schnittfläche S 2δ_D = 5~10%. Dies bedeutet, daß für die Durchflußrate δ_Q≧(5~10)% gilt. Wenn der Ultraschall- Meßfehler δ_QI in der Schnittfläche S_I 1% ist, gilt für den Gesamtdurchflußraten-Meßfehler folgendes:

δ_Q = δ_QI + δ_QII = 1,14~1,315%.

Aber wenn δ_S = 5~10% gemäß dem herkömmlichen Ultraschall- Durchflußratenmeßverfahren, gilt δ_Q≈6,0~11%.

Mit Bezug auf Fig. 6 ist eine Strömungsgeschwindigkeits- Verteilungskurve, die an einer Vielzahl von Sehnen gemessen wird, in einer asymmetrischen Anordnung dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt gilt für eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit eines Teils, der nicht gemessen wird, folgendes:

V_II ≈ ½(V_II1 + V_II2) (23).

Wie in Fig. 6 gezeigt, gilt V_II2 << V_II1. Folglich ist es sehr ähnlich zu V_II, das der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung der symmetrischen Anordnung entspricht.

Wenn die Schnittfläche der Fluiddurchflußschnittfläche nicht exakt gemessen wird, die Abweichung des Innendurchmessers eines Rohrs existiert und das Rohr oval ist, kann die Erfindung folglich die Genauigkeit der Durchflußratenmessung verbessern.

Claims

1. Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahren zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit an einer Vielzahl von Sehnen, in die eine Fluidschnittfläche eines Rohrs unterteilt ist, umfassend die Schritte:
Messen einer Durchflußrate Q_I einer Schnittfläche S_I entsprechend einem Radius R, von dem ΔR subtrahiert wird, wenn der Innendurchmesser eines Rohrs nicht direkt gemessen wird und der Innendurchmesser nicht ignorierbar ist, wobei ΔR eine Aufsummierung einer maximalen Abweichung eines Radius R_S, der in einem Rohrmaß angegeben ist, einer Dicke a einer korrosionsbeständigen Schicht und ihrer Abweichung Δa ist;
Berechnen einer Durchflußrate Q_II einer Schnittfläche S_II, die nicht durch eine Ultraschallwelle gemessen wird,
wobei
ist, in der Reihenfolge nach dem Erhalten der Dicke
der korrosionsbeständigen Schicht unter Verwendung einer Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve; und
Berechnen einer Gesamtdurchflußrate Q, wobei Q = Q_I(1+a) ist.

2. Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahren nach Anspruch 1, wobei:
gepaarte Wandler montiert werden, wobei ihre Oberflächen um
entsprechend der Umfangslinie eines Kreises mit einem Radius R in ein Rohr eingesetzt werden, ein Abstand L_i zwischen gepaarten Wandlern gemessen wird, L_i derart erhalten wird, daß eine Ultraschall- Laufzeit zwischen den gepaarten Wandlern mit einer Schallgeschwindigkeit C multipliziert wird, und dann beurteilt wird, ob die Oberflächen der gepaarten Wandler auf der Umfangslinie mit dem Radius R angeordnet sind, und diese dementsprechend eingestellt werden,
wobei ϕ_i ein Montagewinkel des Wandlers ist.

3. Mehrkanal-Ultraschall-Durchflußratenmeßverfahren nach Anspruch 1, wobei:
die Strömungsgeschwindigkeits-Verteilungskurve unter Verwendung von Geschwindigkeiten V_i aufgetragen wird, die an einer Vielzahl von Sehnen durch ein Mehrkanal- Ultraschall-Durchflußratenmeßsystem gemessen werden, eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit V_II zwischen den Längen 0 und ΔR von einer Wand des Rohrs berechnet wird und in den Ausdruck Q_II/Q_I eingesetzt wird, um die Dicke a der korrosionsbeständigen Schicht zu erhalten, die Durchflußrate Q in einem Arithmetik-Logik-Prozessor berechnet wird, wobei Q = Q_I(1+a) gilt,
wobei für den Ausdruck folgendes gilt: