Ako sa vyhnúť negatívnemu vplyvu vzduchových bublín na meranie ultrazvukového vodomeru pri inštalácii

Ultrazvukové vodomery meranie prietoku na základe rozdielu v čase šírenia zvukovej vlny v kvapaline. Ponúkajú vysokú presnosť merania a nepodliehajú opotrebovaniu, vďaka čomu sú široko používané v inteligentnom hospodárení s vodou a pri vyrovnaní obchodu. Vzduchové bubliny alebo dutiny v potrubných sieťach však predstavujú značné riziko pre stabilitu a presnosť merania ultrazvukových vodomerov. Vzhľadom na významný rozdiel v akustickej impedancii medzi plynom a kvapalinou môže prítomnosť vzduchových bublín vážne narúšať šírenie ultrazvukového signálu, čo vedie k skresleniu merania. Preto je profesionálna inštalácia a návrh systému kľúčom k minimalizácii negatívneho vplyvu vzduchových bublín.

Zásadný vplyv vzduchových bublín na ultrazvukové signály

Princípy činnosti ultrazvukových vodomerov, či už využívajúce tranzitný čas alebo Dopplerovu metódu, sú založené na stabilnom šírení ultrazvukových vĺn vo vode.

Útlm a prerušenie signálu: Vzduchové bubliny sú silným tlmičom zvukových vĺn. Keď sa ultrazvukový lúč šíri potrubím, narazí na vzduchové bubliny, čo spôsobí silný odraz a rozptyl, čo má za následok prudký pokles sily prijímaného signálu alebo dokonca úplné prerušenie, jav známy ako „strata impulzu“. To bráni elektronickému prevodníku v presnom meraní časového rozdielu šírenia medzi tokmi proti prúdu a po prúde, čo priamo vedie k chybám merania.

Skreslenie rýchlostného poľa: Veľké množstvo bublín môže zmeniť fyzikálne vlastnosti kvapaliny v potrubí, čím sa vytvorí sekanie alebo stratifikované prúdenie, ktoré vážne skresľuje rýchlostný profil. Ultrazvukové vodomery, najmä jednocestné, musia predpokladať, že potrubie je úplne naplnené a prietok je rovnomerný. Toto skreslenie v rýchlostnom profile znehodnotí zabudovaný korekčný faktor, čo vedie k systematickým chybám.

Neistota merania: V prípade meračov doby prechodu náhodná povaha bublín vnáša dodatočný šum a neistotu, čo sa prejavuje ako veľké kolísanie hodnôt okamžitého prietoku a potenciálne dokonca vytvára ilúziu „spätného toku“.

Výber miesta inštalácie: Základná stratégia na predchádzanie hromadeniu bublín

Najúčinnejším spôsobom, ako zabrániť interferencii bublín, je zabrániť hromadeniu plynu v meracom potrubí pri jeho zdroji. To si vyžaduje prísne dodržiavanie špecifikácií profesionálnej inštalácie pre mechaniku tekutín a ultrazvukové meranie.

1. Uprednostňujte potrubia s nízkou úrovňou alebo smerom nahor

V systéme potrubnej siete majú bubliny tendenciu pohybovať sa nahor v dôsledku vztlaku a hromadiť sa vo vysokých bodoch potrubia.

Vyhnite sa inštalácii vo vysokom bode: Ultrazvukové vodomery by sa nikdy nemali inštalovať v najvyššom bode potrubia. Vysoké body sú miesta, kde sa s najväčšou pravdepodobnosťou vytvárajú vzduchové kapsy, kde sa bubliny môžu zdržiavať dlhší čas, čím sa vytvorí dutina, ktorá preklenuje prierez potrubia a vážne ovplyvňuje dávkovanie.

Odporúča sa plnoprietokové potrubie smerom nahor: Ideálnym miestom inštalácie je nízky bod alebo zvisle nahor smerujúca časť potrubia. Vo vertikálne nahor tečúcich úsekoch voda preteká cez plnú rúru, čo umožňuje bublinám, aby boli rýchlo vytlačené nahor s prúdom a menej pravdepodobné, že sa budú hromadiť v blízkosti prevodníka.

2. Požiadavky na priame vedenie potrubia a konfiguráciu usmerňovača

Zatiaľ čo priame potrubia sa primárne používajú na zabezpečenie rovnomerného rozloženia rýchlosti prúdenia, majú tiež pozitívny vplyv na rozptýlenie bublín.

Dostatočné rovné dĺžky potrubia: Pred a za ultrazvukovým vodomerom sa musia udržiavať dostatočné priame dĺžky potrubia (vo všeobecnosti sa odporúča splniť požiadavky „10D“ a „5D“, kde D predstavuje priemer potrubia). To pomáha stabilizovať prúdenie a redukovať víry, ktoré môžu spôsobiť, že bubliny budú extrahované z vody alebo nasávané do vody.

Kondicionér prietoku pred ultrazvukovým vodomerom: Pri zložitých usporiadaniach potrubia zvážte inštaláciu špecializovaného kondicionéra prietoku pred ultrazvukovým vodomerom. Zatiaľ čo kondicionér prietoku primárne eliminuje skreslenie rýchlosti prúdenia, niektoré konštrukcie môžu tiež pomôcť rozbiť veľké bubliny, čo spôsobí, že prechádzajú cez meraciu oblasť v menších a ľahšie prenášaných prúdom vody.

Systémová podpora a opatrenia na optimalizáciu návrhu

Okrem výberu miesta je kľúčom k zabezpečeniu prevádzky ultrazvukového vodomeru bez bublín aj návrh na úrovni systému a podporné vybavenie.

1. Nainštalujte odvzdušňovací ventil

Spoľahlivý automatický odvzdušňovací ventil musí byť inštalovaný vo vysokom bode potrubia pred alebo v blízkosti ultrazvukového vodomeru.

Funkcia: Odvzdušňovací ventil nepretržite a efektívne odstraňuje voľný vzduch z potrubnej siete. To platí najmä pri napúšťaní vody, uzatváraní a opätovnom prietoku vody alebo pri kolísaní tlaku. Veľké množstvo zachyteného vzduchu je možné rýchlo odstrániť iba cez odvzdušňovací ventil, čím sa zabezpečí, že potrubie pred prietokomerom zostane plné.

2. Postupy plnenia a odvzdušňovania

Pri inštalácii a uvádzaní ultrazvukových vodomerov do prevádzky sú rozhodujúce prísne postupy plnenia a odvzdušňovania.

Pomalé plnenie: Keď sa v potrubnej sieti obnoví prívod vody, voda sa musí napúšťať pomaly, aby sa zabránilo rýchlemu prúdeniu vody, ktoré by mohlo strhnúť veľké množstvo vzduchu, vytvárať vzduchové bubliny a zabrániť vodnému rázu.

Dôkladné odvzdušnenie: Pred uvedením do prevádzky by sa malo potrubie úplne odvzdušniť otvorením odvzdušňovacieho ventilu alebo ventilu na konci potrubia, kým nebude odtok stabilný a bez bublín.

3. Rozdiely v použiteľnosti medzi metódou tranzitného času a Dopplerovou metódou

Rôzne ultrazvukové technológie majú rôznu citlivosť na bubliny.

Transit-Time: Táto metóda je mimoriadne citlivá na bubliny a jej cieľom je meranie čistých tekutín. Akékoľvek bubliny sa považujú za šum alebo rušenie a je potrebné sa im striktne vyhnúť použitím vyššie uvedených metód.

Dopplerovské meranie prietoku sa spolieha na odrazený signál od častíc alebo bublín v tekutine na meranie rýchlosti prúdenia. Preto je pre jeho fungovanie nevyhnutné mierne množstvo bublín, ale nadmerné alebo nedostatočné koncentrácie bublín môžu tiež spôsobiť chyby. V priemysle merania vody sa metóda prepravného času bežne používa na meranie čistej vody kvôli jej vysokej presnosti.