Kako izbjeći negativan utjecaj mjehurića zraka na ultrazvučno mjerenje vodomjera tijekom instalacije

Ultrazvučni vodomjeri izmjeriti protok na temelju razlike u vremenu širenja zvučnog vala u tekućini. Nude visoku točnost mjerenja i ne troše se, što ih čini naširoko korištenim u pametnom upravljanju vodom i trgovinskim obračunima. Međutim, mjehurići zraka ili šupljine u mrežama cijevi predstavljaju značajan rizik za stabilnost i točnost mjerenja ultrazvučnih vodomjera. Zbog značajne razlike u akustičnoj impedanciji između plina i tekućine, prisutnost mjehurića zraka može ozbiljno ometati širenje ultrazvučnog signala, što dovodi do izobličenja mjerenja. Stoga su profesionalna instalacija i dizajn sustava ključni za smanjenje negativnog utjecaja mjehurića zraka.

Bitan utjecaj mjehurića zraka na ultrazvučne signale

Načela rada ultrazvučnih vodomjera, bilo da koriste metodu prolaznog vremena ili Dopplerovu metodu, oslanjaju se na stabilno širenje ultrazvučnih valova u vodi.

Slabljenje i prekid signala: Mjehurići zraka su jaki prigušivač zvučnih valova. Kada se ultrazvučna zraka širi kroz cijev, nailazi na mjehuriće zraka, uzrokujući jaku refleksiju i raspršenje, što rezultira naglim padom jačine primljenog signala ili čak potpunim prekidom, fenomenom poznatim kao "gubitak pulsa". To sprječava elektronički pretvarač da točno izmjeri razliku vremena širenja između protoka uzvodno i nizvodno, što izravno dovodi do pogrešaka u mjerenju.

Velocity Field Distortion: Large numbers of bubbles can alter the physical properties of the fluid in the pipe, creating slugging or stratified flow, which severely distorts the velocity profile. Ultrazvučni vodomjeri, posebno jednostruki dizajni, moraju pretpostaviti da je cijev potpuno ispunjena i da je uzorak protoka ujednačen. Ova distorzija u profilu brzine poništava ugrađeni faktor korekcije, što dovodi do sustavnih pogrešaka.

Measurement Uncertainty: For transit-time meters, the random nature of bubbles introduces additional noise and uncertainty, manifesting as large fluctuations in instantaneous flow readings and potentially even creating the illusion of "backflow."

Odabir mjesta postavljanja: temeljna strategija za izbjegavanje nakupljanja mjehurića

Najučinkovitiji način za izbjegavanje smetnji mjehurića je sprječavanje nakupljanja plina u mjernoj cijevi na njegovom izvoru. To zahtijeva strogo pridržavanje specifikacija profesionalne instalacije za mehaniku fluida i ultrazvučno mjerenje.

1. Dajte prednost cijevima niske razine ili cijevima koje teku prema gore

U sustavu mreže cijevi, mjehurići imaju tendenciju da se pomiču prema gore zbog uzgona i nakupljaju se na visokim točkama u cijevi.

Izbjegavajte ugradnju na visokim točkama: Ultrazvučni vodomjeri nikada ne bi trebali biti instalirani na najvišoj točki u cjevovodu. Visoke točke su mjesta gdje se najvjerojatnije stvaraju zračni džepovi, gdje se mjehurići mogu zadržati dulje vrijeme, stvarajući šupljinu koja se proteže poprečnim presjekom cijevi i ozbiljno utječe na mjerenje.

Preporuča se cijev s punim protokom prema gore: idealno mjesto za ugradnju je niska točka ili dio cijevi koji teče okomito prema gore. U dijelovima koji teku okomito prema gore, voda teče kroz punu cijev, omogućujući mjehurićima da se brzo premještaju prema gore sa strujom i manja je vjerojatnost nakupljanja u blizini sonde.

2. Zahtjevi za ravno postavljanje cijevi i konfiguracija ispravljača

While straight pipe runs are primarily used to ensure uniform flow velocity distribution, they also have a positive effect on dispersing bubbles.

Dovoljne ravne duljine cijevi: Moraju se održavati dovoljne ravne duljine cijevi uzvodno i nizvodno od ultrazvučnog vodomjera (općenito se preporučuje ispunjavanje zahtjeva "10D" i "5D", gdje D predstavlja promjer cijevi). To pomaže stabilizirati uzorak protoka i smanjiti vrtloge, koji mogu uzrokovati izvlačenje mjehurića iz vode ili njihovo povlačenje u vodu.

Kondicioner protoka uzvodno: U složenim rasporedima cjevovoda, razmislite o ugradnji specijaliziranog regulatora protoka uzvodno od ultrazvučnog vodomjera. Dok uređaj za poboljšanje protoka primarno eliminira distorziju brzine protoka, neki dizajni također mogu pomoći u razbijanju velikih mjehurića, uzrokujući njihov prolaz kroz područje mjerenja u manjim, lakše nošenim protokom vode.

Podrška sustavu i mjere optimizacije dizajna

Uz odabir lokacije, dizajn na razini sustava i prateća oprema također su ključni za osiguravanje rada ultrazvučnog vodomjera bez mjehurića.

1. Ugradite odzračni ventil

Pouzdan automatski ventil za odzračivanje mora biti instaliran na visokoj točki u cjevovodu uzvodno ili blizu ultrazvučnog vodomjera.

Funkcija: Odzračni ventil kontinuirano i učinkovito uklanja slobodni zrak iz mreže cijevi. To je osobito istinito tijekom punjenja vodom, zatvaranja i ponovnog protoka vode ili fluktuacija tlaka. Large amounts of trapped air can only be quickly removed through the vent valve, ensuring that the pipeline in front of the flowmeter remains full.

2. Postupci punjenja i ventilacije

Strogi postupci punjenja i odzračivanja ključni su tijekom instalacije i puštanja u rad ultrazvučnih vodomjera.

Slow Filling: When the pipe network is restored to water supply, water must be filled slowly to avoid rapid water flow that could entrain large amounts of air, forming air pockets and preventing water hammer.

Temeljito odzračivanje: Prije puštanja u rad, cijev treba u potpunosti odzračiti otvaranjem odzračnog ventila ili ventila na kraju cijevi sve dok istjecanje ne postane stabilno i bez mjehurića.

3. Razlike u primjenjivosti između metode prolaznog vremena i Doppler metode

Različite ultrazvučne tehnologije imaju različite osjetljivosti na mjehuriće.

Tranzitno vrijeme: Ova metoda je izuzetno osjetljiva na mjehuriće i ima za cilj mjerenje čistih tekućina. Svi mjehurići smatraju se bukom ili smetnjama i moraju se strogo izbjegavati primjenom gore navedenih metoda.

Doppler mjerenje protoka oslanja se na reflektirani signal od čestica ili mjehurića u tekućini za mjerenje brzine protoka. Therefore, a moderate amount of bubbles is essential for its operation, but excessive or insufficient bubble concentrations can also cause errors. U industriji mjerenja vode, metoda prolaznog vremena obično se koristi za mjerenje čiste vode zbog svoje visoke točnosti.