অগ্রগামী হিসাবেপ্রাকৃতিক গ্যাসের জন্য অতিস্বনক ফ্লো মিটারপরিমাপ শিল্প, বিগত 5 বছরে আমরা আবিষ্কার করেছি যে শহুরে গ্যাস পাইপলাইন নেটওয়ার্কগুলির ক্রমাগত সম্প্রসারণ এবং গ্যাস মিটারিং নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তার চলমান উন্নতির সাথে, ঐতিহ্যগত যান্ত্রিক গ্যাস মিটারগুলি ধীরে ধীরে সমস্যাগুলি উন্মোচন করেছে যেমন গুরুতর পরিধান, সীমিত টার্নডাউন অনুপাত এবং দীর্ঘ সময়ের মধ্যে গ্যাস অপারেটিং অবস্থার সাথে দুর্বল অভিযোজনযোগ্যতা। এই সমস্যাগুলি উচ্চ নির্ভুলতা, বুদ্ধিমত্তা এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবনের জন্য আধুনিক গ্যাস মিটারিং প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করা কঠিন করে তোলে। অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস ফ্লো মিটার, যান্ত্রিক চলমান অংশ না থাকার সুবিধার কারণে, বড় টার্নডাউন অনুপাত, কম চাপের ক্ষতি, এবং ডিজিটালাইজেশন এবং দূরবর্তী যোগাযোগের সহজতার কারণে, ধীরে ধীরে গ্যাস প্রবাহ মিটারিংয়ের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ পছন্দ হয়ে উঠেছে। সিদ্ধান্ত নেওয়ার আগে প্রকিউরমেন্ট কর্মীদের জন্য নিম্নলিখিত বিষয়বস্তু বোঝা অপরিহার্য।
প্রবাহ বেগ বিতরণ গবেষণা
যেহেতু পাইপলাইনের অভ্যন্তরে তরলের প্রবাহ বেগ বন্টন সরাসরি অতিস্বনক সংকেতগুলির প্রচারের পথকে প্রভাবিত করে, তাই অ-অভিন্ন প্রবাহ বেগ বন্টন পাইপলাইনে প্রচারের সময় অতিস্বনক সংকেতগুলি বিক্ষিপ্ত এবং বিভিন্ন ডিগ্রীতে বিক্ষিপ্ত হতে পারে, যার ফলে সাইনোমেনা{1}} কম হয় প্রাপ্ত প্রতিধ্বনি সংকেত এবং গুরুতর প্রশস্ততা ক্ষয় অনুপাত. অতএব, পাইপলাইনের অভ্যন্তরে অভিন্ন গ্যাস প্রবাহ বেগ বিতরণ নিশ্চিত করা পরিমাপের নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা অর্জনের জন্য একটি পূর্বশর্তঅতিস্বনক গ্যাস প্রবাহ মিটার.
সাধারণ পরিস্থিতিতে, সান্দ্র বাহিনী দ্বারা প্রভাবিত তরল প্রবাহ দুটি মৌলিক প্রবাহ ব্যবস্থা (লামিনার প্রবাহ এবং অশান্ত প্রবাহ) তৈরি করতে পারে, যা প্রবাহ ব্যবস্থা এবং তরল গতির সান্দ্রতা, তরল বৈশিষ্ট্য এবং পাইপলাইনের পরামিতিগুলির মতো কারণগুলির সাথে সম্পর্কিত। এই দুটি প্রবাহ শাসনকে সাধারণত রেনল্ডস নম্বর (Re) দ্বারা আলাদা করা হয়।
2300 এর থেকে কম বা সমান হলে, তরলটি লেমিনার প্রবাহ অবস্থায় থাকে। এই সময়ে, তরল কণার উপর সান্দ্র বলের প্রভাব জড়ীয় বলের চেয়ে বেশি, প্রবাহ শাসন তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল এবং কোন অশান্ত ঘটনা নেই, তবে শুধুমাত্র অক্ষীয় বেগের উপাদান বিদ্যমান। বেগ বন্টন অভিন্ন, একটি প্যারাবোলিক আকৃতি উপস্থাপন করে। বৃত্তাকার পাইপের প্রাচীরের কাছে প্রবাহের বেগ ছোট এবং পাইপলাইনের কেন্দ্রের দিকে ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, চিত্র 3.29-এ দেখানো বেগের প্রোফাইলের সাথে।
বৃত্তাকার পাইপের প্রতিটি বিন্দুতে প্রবাহের বেগ শুধুমাত্র সেই বিন্দু থেকে পাইপলাইন অক্ষের দূরত্ব r এর সাথে সম্পর্কিত, এবং এর বেগ বন্টন আইনকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
যেখানে: vr হল পাইপলাইন অক্ষ থেকে r দূরত্বে প্রবাহের বেগ; v_m হল পাইপলাইন অক্ষে প্রবাহের বেগ, যা সমগ্র ক্রস-বিভাগ জুড়ে সর্বাধিক প্রবাহ বেগ; R হল পাইপলাইনের ব্যাসার্ধ।
রেখার মধ্যে সম্পর্ক-গড় বেগ এবং ক্ষেত্রফলের-গড় বেগকে যথাক্রমে vm ব্যবহার করে প্রকাশ করা যেতে পারে:
সমীকরণ (3.16) এবং (3.17) একই সাথে সমাধান করে, রেনল্ডস সংশোধন সহগ প্রাপ্ত করা যেতে পারে এবং প্রকাশ করা যেতে পারে:
4000 এর থেকে বড় বা সমান হলে, তরলটি অশান্ত অবস্থায় থাকে। এই সময়ে, তরল কণার উপর জড়ীয় বলের প্রভাব বেশি তাৎপর্যপূর্ণ, প্রবাহ ব্যবস্থা তুলনামূলকভাবে বিশৃঙ্খল, অক্ষীয় এবং অনুদৈর্ঘ্য বেগের উপাদানগুলি একই সাথে বিদ্যমান, বেগ বন্টন অ-অভিন্ন, অশান্ত প্রতিরোধ বৃদ্ধি পায়, এবং বেগ প্রোফাইল 30 তে দেখানো হয়েছে।
কারণ অশান্ত প্রবাহের প্রচার প্রক্রিয়ায় প্রাসঙ্গিক তত্ত্ব এবং নির্দিষ্ট বিশ্লেষণী পদ্ধতির অভাব রয়েছে, গবেষণাকে আরও অগ্রসর করার জন্য, প্রকৌশলীরা সাধারণত অশান্ত পরিস্থিতিতে বৃত্তাকার পাইপে বেগ বন্টনের আনুমানিক হিসাব করতে পাওয়ার সিরিজ ব্যবহার করেন, যা এইভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
কোথায়: n এর মান পাইপলাইনের পৃষ্ঠের রুক্ষতা এবং রেনল্ডস সংখ্যার সাথে সম্পর্কিত। আদর্শ অবস্থার অধীনে যেখানে পাইপলাইনের অভ্যন্তরীণ প্রাচীরটি মসৃণ, n এবং Re-এর মধ্যে সম্পর্ককে Prandtl-এর সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে:
অর্থাৎ, যখন রেনল্ডস সংখ্যা জানা যায়, তখন n-এর মান গণনা করা যায়, যার ফলে চিত্র 3.30-এ দেখানো অশান্ত বেগ বন্টন বক্ররেখা নির্ণয় করা যায়। রেখার মধ্যে সম্পর্ক-গড় বেগ এবং ক্ষেত্রফলের-গড় বেগকে যথাক্রমে v_m ব্যবহার করে প্রকাশ করা যেতে পারে:
সমীকরণ (3.21) এবং (3.22) একই সাথে সমাধান করে, রেনল্ডস সংশোধন সহগ এবং n-এর মধ্যে সম্পর্ক এইভাবে প্রাপ্ত করা যেতে পারে:
একটি সম্পূর্ণ বিকশিত অশান্ত পাইপলাইনে, রেনল্ডস সংশোধন সহগ এবং Re-এর মধ্যে সম্পর্ককে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
ব্যবহারিক ইঞ্জিনিয়ারিং বিবেচনা
উপরোক্ত সূত্রগুলি পরিমাপের পাইপলাইনের আগে এবং পরে অন্য কোনও হস্তক্ষেপকারী কারণ এবং পর্যাপ্ত সোজা পাইপ দৈর্ঘ্য না থাকা শর্তে পরিচালিত আলোচনার উপর ভিত্তি করে। যাইহোক, প্রকৃত প্রকৌশল প্রয়োগে, পরিমাপের পাইপলাইনের আগে এবং পরে ট্রান্সডুসার ইনস্টলেশন পদ্ধতি, আপস্ট্রিম ভালভ এবং বাঁকগুলির মতো কারণগুলি অভ্যন্তরীণ প্রবাহ বেগ বন্টনে বিচ্যুতি ঘটাবে, যা প্রকৃত পরিমাপ প্রক্রিয়াগুলিতে প্রয়োগ করা কঠিন করে তুলবে। অতএব, প্রবাহ চ্যানেলের ভিতরে অভিন্ন প্রবাহ বেগ বন্টনের উপর গবেষণা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস ফ্লো মিটার স্ট্রাকচারাল ডিজাইন
একটি অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস প্রবাহ মিটার হল একটি ডিভাইস যা গ্যাস প্রবাহ পরিমাপ করতে অতিস্বনক প্রযুক্তি ব্যবহার করে। এর স্ট্রাকচারাল ডিজাইন এবং সিমুলেশন গবেষণায় সেন্সর ডিজাইন, ফ্লুইড ডাইনামিকস এবং অ্যাকোস্টিক প্রচারের মতো একাধিক দিক জড়িত। একটি সম্পূর্ণগ্যাস অতিস্বনক প্রবাহ মিটারফ্লো চ্যানেল, ট্রান্সডুসার এবং পরিমাপ সার্কিট অন্তর্ভুক্ত। এই সিস্টেমটি বিদ্যমান প্রবাহ চ্যানেল এবং ট্রান্সডুসারের উপর ভিত্তি করে পরিমাপ সার্কিট এবং প্রোগ্রাম ডিজাইন করে।
ট্রান্সডুসার ডিজাইন এবং ইনস্টলেশন
অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস প্রবাহ মিটারে সাধারণত দুটি ট্রান্সডুসার থাকে: একটি ট্রান্সমিটার এবং একটি রিসিভার। ডিজাইন বিবেচনার মধ্যে ট্রান্সডুসারের ফ্রিকোয়েন্সি, শক্তি এবং অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা বিভিন্ন গ্যাস বৈশিষ্ট্যের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার জন্য অন্তর্ভুক্ত। ট্রান্সডুসারগুলির ইনস্টলেশন অবস্থান পরিমাপের ফলাফলের উপর একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। সাধারণত, ট্রান্সমিটার এবং রিসিভারগুলিকে পাইপলাইনের বিভিন্ন অবস্থানে প্রতিসাম্যভাবে সাজানো উচিত যাতে অতিস্বনক সংকেতগুলির প্রচারের পথ যতটা সম্ভব অভিন্ন থাকে।
তরল চ্যানেল ডিজাইন
গ্যাস মিটারের তরল চ্যানেল ডিজাইন করার সময়, গ্যাস প্রবাহের পরিসরের সাথে মেলে পাইপলাইনের অভ্যন্তরীণ ব্যাসটি জানা প্রয়োজন। তরল প্রবাহে হস্তক্ষেপ কমাতে পাইপলাইনের অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠটি মসৃণ হওয়া উচিত। পরিমাপের উপর অত্যধিক দ্রুত বা ধীর প্রবাহ বেগের প্রভাব এড়িয়ে তরল বেগ পরিমাপযোগ্য সীমার মধ্যে রয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ ডিভাইসগুলি ডিজাইন করাও প্রয়োজনীয়।
বাইরের আবরণ এবং ফিক্সেশন
কাজের পরিবেশের জটিলতা বিবেচনা করে, বাইরের আবরণ সামগ্রীর নির্বাচন ক্ষয়-প্রতিরোধী এবং উচ্চ-তাপমাত্রা-প্রতিরোধী উপাদান, যেমন স্টেইনলেস স্টীল বা ইঞ্জিনিয়ারিং প্লাস্টিক, যা কার্যকরভাবে অভ্যন্তরীণ ইলেকট্রনিক উপাদান এবং ট্রান্সডুসারগুলিকে সুরক্ষিত করতে পারে তার উপর ফোকাস করে৷ একই সময়ে, একটি নির্ভরযোগ্য ফিক্সিং মেকানিজম ডিজাইন করা উচিত যাতে উচ্চ-চাপের কাজের অবস্থার অধীনে গ্যাস মিটারের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করা যায়। ফিক্সিং ডিভাইসটি ইনস্টলেশনের স্থান এবং পাইপলাইনের পরিবেশগত অবস্থা বিবেচনা করা উচিত।
বৈদ্যুতিক এবং সংকেত প্রক্রিয়াকরণ
বৈদ্যুতিক এবং সংকেত প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে, অতিস্বনক সংকেতের অভ্যর্থনা, প্রক্রিয়াকরণ এবং গণনা সহ স্থিতিশীল সংকেত সংক্রমণ এবং প্রক্রিয়াকরণ নিশ্চিত করার জন্য একটি দক্ষ বৈদ্যুতিক সংযোগ ব্যবস্থা ডিজাইন করা সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ। অতিস্বনক প্রচারের সময় পার্থক্যকে প্রবাহ ডেটাতে রূপান্তর করতে, সংশ্লিষ্ট অ্যালগরিদমগুলি আলাদাভাবে ডিজাইন করা আবশ্যক।
পরিমাপ নির্ভুলতা ফ্যাক্টর
অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস প্রবাহ মিটারের পরিমাপের নির্ভুলতা একাধিক কারণের সাথেও সম্পর্কিত, যেমন সেন্সরের গুণমান, পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা, গ্যাস প্রবাহের বেগ, গ্যাসের গঠন এবং চাপ। এর মধ্যে, অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস ফ্লো মিটারের পরিমাপের নির্ভুলতা প্রবাহ বেগ বন্টনের সাথে একটি শক্তিশালী সম্পর্ক রয়েছে, যার জন্য প্রয়োজন যে পরিমাপের পাইপলাইনে তরল বন্টন প্রবাহ চ্যানেল ক্রস{1}}বিভাগ জুড়ে প্রবাহ বেগকে পর্যাপ্তভাবে প্রতিফলিত করতে পারে।
মূল নকশা বিবেচনা
উপরন্তু, অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস প্রবাহ মিটার ফ্লো চ্যানেলগুলির কাঠামোগত নকশায় নিম্নলিখিত বিষয়গুলি বিবেচনা করা উচিত:
(1) প্রবাহ বেগ পরিবর্তনের সময় প্রবাহ চ্যানেলে অতিস্বনক সংকেত প্রশস্ততা এর টেনশন; (2) অতিস্বনক সংকেত সিস্টেম পরিমাপ রেজোলিউশন উন্নত করতে তরল প্রবাহ বেগ পরিবর্তন দ্বারা যতটা সম্ভব উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করা উচিত; (3) পরিমাপের পাইপলাইনের মধ্য দিয়ে যাওয়া তরলের তাৎক্ষণিক প্রবাহ বেগ অবশ্যই সিস্টেমের সম্পূর্ণ-পরিসীমা পরিমাপের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করবে।
উপরের বিষয়গুলিকে একত্রিত করে, ডিজাইন করা অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস ফ্লো মিটার ফ্লো চ্যানেল মডেলটি স্পেসক্লেইম সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে ডিজাইন এবং মডেল করা হয়েছিল, চিত্র 3.31-এ দেখানো মডেলের সাথে।
চিত্র 3.31
গ্যাস মিটার ফ্লো চ্যানেল ডিজাইনে দুটি অংশ রয়েছে: গ্যাস পাইপলাইনের সাথে সংযোগকারী অংশটি একটি বৃত্তাকার পাইপ গ্রহণ করে, যার মাত্রা ডায়াফ্রাম গ্যাস মিটারের মতো। অতিস্বনক সংকেতের প্রতিফলন প্রভাব এবং প্রবাহ বেগ বন্টন সংশোধনের বাস্তবায়ন বিবেচনা করে, প্রবাহ বেগ পরিমাপ অংশ একটি আয়তক্ষেত্রাকার প্রবাহ চ্যানেল গঠন গ্রহণ করে, ভিতরে তিনটি প্রবাহ সোজা করার ভ্যান ইনস্টল করা আছে। তরল প্রবাহ বেগের অভিন্ন বণ্টনের জন্য স্ট্রেটেনিং ভ্যানগুলি উপকারী। একই সময়ে, আয়তক্ষেত্রাকার প্রবাহ চ্যানেলের অভ্যন্তরীণ ব্যাস হ্রাসের অর্থ হল একই খাঁড়ি প্রবাহ বেগ অবস্থার অধীনে, আয়তক্ষেত্রাকার প্রবাহ চ্যানেলে তাত্ক্ষণিক প্রবাহ বেগ দ্রুততর হয়ে যায়, ট্রানজিট সময়ের পার্থক্য বৃদ্ধি পায়, যা অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস প্রবাহ মিটারের প্রবাহ পরিমাপের রেজোলিউশনকে উন্নত করতে পারে। পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সডুসারগুলির ইনস্টলেশন পদ্ধতি সম্পর্কে, অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস প্রবাহ মিটারের ছোট প্রবাহ বিন্দুতে পরিমাপের নির্ভুলতা নিশ্চিত করার জন্য, প্রচার পথের দৈর্ঘ্য প্রসারিত করা দরকার। যাইহোক, পাথের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধির ফলে সিগন্যাল প্রচারের সময় শক্তির ক্ষতি হবে, দুটি দিক থেকে সিস্টেম পরিমাপের নির্ভুলতা এবং সংকেত ক্ষয় ডিগ্রীর মধ্যে ভারসাম্য প্রয়োজন। AV-আকৃতির ইনস্টলেশন কাঠামো গৃহীত হয়, যেখানে দুটি ট্রান্সডুসার স্ট্রেটেনিং ভ্যানের অনুদৈর্ঘ্য কেন্দ্ররেখা সম্পর্কে প্রতিসম।
জাল জেনারেশন এবং গুণমান
তরল গতিবিদ্যা সিমুলেশন পরিচালনা করার আগে, অতিস্বনক প্রাকৃতিক গ্যাস ফ্লো মিটার ফ্লো চ্যানেল মডেলে প্রিপ্রসেসিং অপারেশন করা হয়। একটি কঠিন প্রাপ্ত করার জন্য মডেল মেরামত এবং সরলীকরণ সম্পন্ন করার পরে, মডেলের অভ্যন্তরীণ তরল অঞ্চলটি বের করা হয় এবং জালটি ভাগ করা হয়। জাল বিভাগের মান সরাসরি পরবর্তী সিমুলেশন ফলাফলের নির্ভরযোগ্যতা এবং স্থিতিশীলতা নির্ধারণ করে। ফ্লুয়েন্ট ওয়াটারটাইট ওয়ার্কফ্লো উপরের প্রক্রিয়াটি কার্যকর করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, পৃষ্ঠের জাল তৈরির আকারের পরিসর 0.1-4 মিমিতে সেট করে, 2টি ফাঁক ভরাট স্তর ব্যবহার করে, কঠিন সীমানায় প্রক্সিমিটি সনাক্তকরণ প্রয়োগ করে। বিভক্ত পৃষ্ঠের জালের সর্বোচ্চ তির্যকতা হল 0.69, যা ভাল জালের গুণমান নির্দেশ করে। এই ভিত্তিতে, হেক্সাহেড্রাল-পলিহেড্রাল ফিল ভলিউম জাল ব্যবহার করা হয়, তরল অঞ্চলে সীমানা স্তর যুক্ত করা হয় এবং ভলিউম জালের চূড়ান্ত অর্থোগোনাল গুণমান 0.15 এ পৌঁছে। জালের স্বাধীনতা পরীক্ষার সাথে মিলিত, মডেলের জালের সংখ্যা প্রায় 1.2 মিলিয়ন হতে নির্ধারিত হয়। ভলিউম জাল বিতরণ চিত্র 3.32 এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র 3.32
