چگونه از تأثیر منفی حباب های هوا در اندازه گیری کنتور آب اولتراسونیک در هنگام نصب جلوگیری کنیم

کنتور آب اولتراسونیک سرعت جریان را بر اساس اختلاف زمان انتشار موج صوتی در یک سیال اندازه گیری کنید. آنها دقت اندازه گیری بالایی را ارائه می دهند و بدون سایش هستند، که باعث می شود به طور گسترده در مدیریت هوشمند آب و تسویه حساب تجاری مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، حباب‌ها یا حفره‌های هوا در شبکه‌های لوله‌ای خطر قابل توجهی برای پایداری و دقت اندازه‌گیری کنتورهای آب اولتراسونیک دارند. با توجه به تفاوت قابل توجه امپدانس صوتی بین گاز و مایع، وجود حباب های هوا می تواند به شدت در انتشار سیگنال اولتراسونیک اختلال ایجاد کند و منجر به اعوجاج اندازه گیری شود. بنابراین، نصب حرفه ای و طراحی سیستم کلیدی برای به حداقل رساندن تأثیر منفی حباب های هوا است.

تاثیر اساسی حباب های هوا بر سیگنال های اولتراسونیک

اصول عملکرد کنتورهای آب اولتراسونیک، چه با استفاده از روش زمان عبور یا داپلر، بر انتشار پایدار امواج اولتراسونیک در آب متکی است.

تضعیف و قطع سیگنال: حباب های هوا یک تضعیف کننده قوی امواج صوتی هستند. هنگامی که یک پرتو اولتراسونیک از طریق یک لوله منتشر می شود، با حباب های هوا مواجه می شود که باعث انعکاس و پراکندگی قوی می شود و در نتیجه افت شدید قدرت سیگنال دریافتی یا حتی قطع کامل ایجاد می کند، پدیده ای که به "از دست دادن پالس" معروف است. این امر مانع از اندازه گیری دقیق مبدل الکترونیکی می شود که تفاوت زمان انتشار بین جریان های بالادست و پایین دست را به طور مستقیم به خطاهای اندازه گیری منجر می شود.

اعوجاج میدان سرعت: تعداد زیاد حباب ها می توانند خواص فیزیکی سیال در لوله را تغییر دهند و جریانی را به صورت طبقه بندی شده ایجاد کنند که به شدت مشخصات سرعت را مخدوش می کند. کنتورهای آب اولتراسونیک، به ویژه طرح های تک مسیر، باید فرض کنند که لوله کاملا پر شده و الگوی جریان یکنواخت است. این اعوجاج در مشخصات سرعت، ضریب تصحیح داخلی را باطل می کند و منجر به خطاهای سیستماتیک می شود.

عدم قطعیت اندازه‌گیری: برای مترهای زمان عبور، ماهیت تصادفی حباب‌ها نویز و عدم قطعیت بیشتری ایجاد می‌کند، که به صورت نوسانات بزرگ در قرائت‌های جریان لحظه‌ای ظاهر می‌شود و به طور بالقوه حتی توهم «جریان برگشتی» را ایجاد می‌کند.

انتخاب محل نصب: استراتژی اساسی برای جلوگیری از تجمع حباب

موثرترین راه برای جلوگیری از تداخل حباب، جلوگیری از تجمع گاز در لوله اندازه گیری در منبع آن است. این امر مستلزم رعایت دقیق مشخصات نصب حرفه ای برای مکانیک سیالات و اندازه گیری اولتراسونیک است.

1. لوله های سطح پایین یا جریان رو به بالا را در اولویت قرار دهید

در سیستم شبکه لوله، حباب ها به دلیل شناوری به سمت بالا حرکت می کنند و در نقاط مرتفع لوله جمع می شوند.

از نصب در نقطه بالا اجتناب کنید: کنتورهای آب اولتراسونیک هرگز نباید در بالاترین نقطه خط لوله نصب شوند. نقاط مرتفع جایی هستند که محفظه های هوا به احتمال زیاد در آنجا تشکیل می شوند، جایی که حباب ها می توانند برای مدت طولانی باقی بمانند و حفره ای ایجاد کنند که سطح مقطع لوله را می پوشاند و به طور جدی بر اندازه گیری تأثیر می گذارد.

لوله رو به بالا با جریان کامل توصیه می شود: محل نصب ایده آل یک نقطه پایین یا یک بخش عمودی با جریان رو به بالا از لوله است. در بخش‌هایی که به صورت عمودی به سمت بالا جریان دارند، آب از طریق لوله پر جریان می‌یابد و به حباب‌ها اجازه می‌دهد تا با جریان جریان به سرعت به سمت بالا جابه‌جا شوند و کمتر در نزدیکی مبدل جمع شوند.

2. الزامات اجرای لوله مستقیم و پیکربندی یکسو کننده

در حالی که لوله های مستقیم عمدتاً برای اطمینان از توزیع یکنواخت سرعت جریان استفاده می شود، آنها همچنین تأثیر مثبتی بر پراکندگی حباب ها دارند.

طول لوله مستقیم کافی: طول لوله مستقیم کافی باید در بالادست و پایین دست کنتور آب اولتراسونیک حفظ شود (به طور کلی، توصیه می شود الزامات "10D" و "5D" را برآورده کنید، جایی که D نشان دهنده قطر لوله است). این به تثبیت الگوی جریان و کاهش گرداب ها کمک می کند، که می تواند باعث خارج شدن یا کشیدن حباب ها از آب شود.

تهویه کننده جریان بالادست: در طرح های لوله کشی پیچیده، نصب یک تهویه کننده جریان تخصصی در بالادست کنتور آب اولتراسونیک را در نظر بگیرید. در حالی که یک تهویه کننده جریان در درجه اول اعوجاج سرعت جریان را حذف می کند، برخی از طرح ها همچنین می توانند به شکستن حباب های بزرگ کمک کنند و باعث می شوند آنها از ناحیه اندازه گیری به صورت کوچکتر عبور کنند و به راحتی توسط جریان آب حمل شوند.

پشتیبانی سیستم و اقدامات بهینه سازی طراحی

علاوه بر انتخاب مکان، طراحی در سطح سیستم و تجهیزات پشتیبانی نیز برای اطمینان از عملکرد کنتور آب اولتراسونیک بدون حباب کلیدی هستند.

1. یک دریچه هواکش نصب کنید

یک دریچه تهویه هوای خودکار قابل اعتماد باید در یک نقطه بالا در خط لوله بالادست یا نزدیک کنتور آب اولتراسونیک نصب شود.

عملکرد: شیر هواکش به طور مداوم و به طور موثر هوای آزاد را از شبکه لوله حذف می کند. این امر به ویژه در هنگام پر شدن آب، قطع و جریان مجدد آب یا نوسانات فشار صادق است. مقدار زیادی از هوای محبوس شده را فقط می توان به سرعت از طریق دریچه هواکش خارج کرد و اطمینان حاصل کرد که خط لوله جلوی فلومتر پر باقی می ماند.

2. پر کردن و تهویه روش

روش های دقیق پر کردن و هواگیری در هنگام نصب و راه اندازی کنتورهای آب اولتراسونیک بسیار مهم است.

پر کردن آهسته: هنگامی که شبکه لوله به منبع آب بازگردانده می شود، آب باید به آرامی پر شود تا از جریان سریع آب جلوگیری شود که می تواند مقدار زیادی هوا را به خود جذب کند و حفره های هوا را تشکیل دهد و از چکش آب جلوگیری کند.

تهویه کامل: قبل از راه اندازی، لوله باید با باز کردن دریچه هواکش یا دریچه انتهای لوله تا زمانی که جریان خروجی پایدار و عاری از حباب شود، به طور کامل هواگیری شود.

3. تفاوت در کاربرد بین روش های زمان انتقال و داپلر

فناوری های مختلف اولتراسونیک حساسیت های متفاوتی به حباب ها دارند.

Transit-Time: این روش بسیار حساس به حباب است و هدف آن اندازه گیری مایعات تمیز است. هر گونه حباب به عنوان نویز یا تداخل در نظر گرفته می شود و باید با استفاده از روش های فوق کاملاً اجتناب شود.

اندازه‌گیری جریان داپلر برای اندازه‌گیری سرعت جریان به سیگنال منعکس شده از ذرات یا حباب‌های سیال وابسته است. بنابراین، مقدار متوسط ​​حباب برای عملکرد آن ضروری است، اما غلظت بیش از حد یا ناکافی حباب نیز می تواند باعث خطا شود. در صنعت اندازه گیری آب، روش زمان عبور معمولا برای اندازه گیری آب تمیز به دلیل دقت بالا استفاده می شود.