Hogyan lehet elkerülni a légbuborékok negatív hatását az ultrahangos vízmérő mérésére a telepítés során

Ultrahangos vízmérők Mérje meg az áramlási sebességet a hanghullámok folyadékban való terjedési idejének különbsége alapján. Nagy mérési pontosságot kínálnak és kopásmentesek, így széles körben alkalmazzák az intelligens vízgazdálkodásban és kereskedelmi elszámolásban. A csőhálózatokban lévő légbuborékok vagy üregek azonban jelentős kockázatot jelentenek az ultrahangos vízmérők stabilitására és mérési pontosságára nézve. A gáz és a folyadék közötti akusztikus impedancia jelentős különbsége miatt a légbuborékok jelenléte súlyosan megzavarhatja az ultrahangjel terjedését, ami mérési torzuláshoz vezethet. Ezért a professzionális telepítés és rendszertervezés kulcsfontosságú a légbuborékok negatív hatásának minimalizálásában.

A légbuborékok alapvető hatása az ultrahangos jelekre

Az ultrahangos vízmérők működési elvei, akár tranzitidő-, akár Doppler-módszert alkalmaznak, az ultrahanghullámok vízben való stabil terjedésén alapulnak.

Jelcsillapítás és megszakítás: A légbuborékok a hanghullámok erős csillapítói. Amikor az ultrahangsugár átterjed egy csövön, légbuborékokkal találkozik, amelyek erős visszaverődést és szóródást okoznak, ami a vett jel erős csökkenését vagy akár teljes megszakadását eredményezi. Ezt a jelenséget "impulzusveszteségnek" nevezik. Ez megakadályozza, hogy az elektronikus konverter pontosan mérje a áramlási idő különbségét a felfelé és a lefelé irányuló áramlások között, ami közvetlenül mérési hibákhoz vezet.

Sebességmező torzulása: A nagyszámú buborék megváltoztathatja a csőben lévő folyadék fizikai tulajdonságait, csúszást vagy rétegzett áramlást okozva, ami súlyosan torzítja a sebességprofilt. Az ultrahangos vízmérőknek, különösen az egyutas kiviteleknél, feltételezniük kell, hogy a cső teljesen fel van töltve, és az áramlási minta egyenletes. Ez a sebességprofil torzulása érvényteleníti a beépített korrekciós tényezőt, ami szisztematikus hibákhoz vezet.

Mérési bizonytalanság: A tranzitidő-mérők esetében a buborékok véletlenszerű jellege további zajt és bizonytalanságot okoz, ami a pillanatnyi áramlási értékek nagy ingadozásában nyilvánul meg, és akár a "visszaáramlás" illúzióját is keltheti.

Telepítési hely kiválasztása: Alapvető stratégia a buborékok felhalmozódásának elkerülésére

A buborékok által okozott interferencia elkerülésének leghatékonyabb módja a gáz felhalmozódásának megakadályozása a mérőcsőben annak forrásánál. Ehhez szigorúan be kell tartani a folyadékmechanika és az ultrahangos mérés professzionális telepítési előírásait.

1. Részesítse előnyben az alacsony vagy felfelé áramló csöveket

Egy csőhálózati rendszerben a buborékok hajlamosak felfelé mozogni a felhajtóerő miatt, és felhalmozódnak a cső magas pontjain.

Kerülje a magas ponton történő telepítést: Az ultrahangos vízmérőket soha nem szabad a csővezeték legmagasabb pontjára felszerelni. A magas pontokon a legvalószínűbb a légzsákok kialakulása, ahol a buborékok hosszabb ideig elhúzódhatnak, és olyan üreget hoznak létre, amely átíveli a cső keresztmetszetét, és súlyosan befolyásolja az adagolást.

Teljes áramlású felfelé irányuló cső javasolt: Az ideális beépítési hely a cső mélypontja vagy függőlegesen felfelé áramló szakasza. A függőlegesen felfelé áramló szakaszokon a víz a teljes csövön keresztül áramlik, lehetővé téve, hogy a buborékok az árammal gyorsan felfelé mozduljanak el, és kisebb valószínűséggel halmozódjanak fel a jelátalakító közelében.

2. Az egyenes csőfutás követelményei és az egyenirányító konfigurációja

Míg az egyenes csővezetékeket elsősorban az áramlási sebesség egyenletes eloszlásának biztosítására használják, ezek pozitív hatással vannak a buborékok eloszlatására is.

Elegendő egyenes csőhosszak: Elegendő egyenes csőhosszakat kell fenntartani az ultrahangos vízmérő előtt és után (általában ajánlott a "10D" és az "5D" követelmények teljesítése, ahol D a csőátmérőt jelenti). Ez segít stabilizálni az áramlási mintát és csökkenteni az örvényeket, amelyek buborékok kivonását vagy beszívását okozhatják a vízben.

Upstream Flow kondicionáló: Bonyolult csőelrendezéseknél fontolja meg egy speciális áramlásszabályozó felszerelését az ultrahangos vízmérő előtt. Míg az áramlásszabályozó elsősorban az áramlási sebesség torzulását szünteti meg, egyes kialakítások segíthetnek a nagy buborékok feltörésében is, így kisebb mennyiségben jutnak át a mérési területen, és könnyebben szállítja a vízáramlás.

Rendszertámogatás és tervezési optimalizálási intézkedések

A helyválasztás mellett a rendszerszintű tervezés és a támogató berendezések is kulcsfontosságúak az ultrahangos vízmérő buborékmentes működésének biztosításához.

1. Szereljen be egy légtelenítő szelepet

Megbízható automatikus légtelenítő szelepet kell felszerelni a csővezeték magas pontjára az ultrahangos vízmérő előtt vagy annak közelében.

Funkció: A légtelenítő szelep folyamatosan és hatékonyan távolítja el a szabad levegőt a csőhálózatból. Ez különösen igaz vízfeltöltés, vízelzárás és visszafolyás, illetve nyomásingadozás esetén. A nagy mennyiségű rekedt levegőt csak a légtelenítő szelepen keresztül lehet gyorsan eltávolítani, így biztosítva, hogy az áramlásmérő előtti csővezeték tele maradjon.

2. Töltési és légtelenítési eljárások

Az ultrahangos vízmérők felszerelése és üzembe helyezése során a szigorú töltési és légtelenítési eljárások döntőek.

Lassú feltöltődés: A csőhálózat vízellátásának helyreállításakor a vizet lassan kell feltölteni, hogy elkerüljük a gyors vízáramlást, amely nagy mennyiségű levegőt magával ragadhat, légzsákokat képezve és megakadályozva a vízkalapácsot.

Alapos légtelenítés: Üzembe helyezés előtt a csövet teljesen légteleníteni kell a légtelenítő szelep vagy a cső végén lévő szelep kinyitásával, amíg a kiáramlás stabil és buborékmentes lesz.

3. Alkalmazhatósági különbségek a tranzitidő és a Doppler módszerek között

A különböző ultrahangos technológiák eltérő érzékenységgel rendelkeznek a buborékokkal szemben.

Átmeneti idő: Ez a módszer rendkívül érzékeny a buborékokra, és tiszta folyadékok mérését célozza. Bármilyen buborék zajnak vagy interferenciának minősül, és szigorúan kerülni kell a fenti módszerekkel.

A Doppler-áramlásmérés a folyadékban lévő részecskékből vagy buborékokból visszavert jelre támaszkodik az áramlási sebesség mérésére. Ezért a működéséhez elengedhetetlen a mérsékelt mennyiségű buborék, de a túlzott vagy elégtelen buborékkoncentráció is okozhat hibát. A vízmérési iparban nagy pontossága miatt általában a tranzitidő-módszert használják tiszta víz mérésére.