Sådan undgår du den negative indvirkning af luftbobler på ultralydsmåling af vandmåler under installationen

Ultralydsvandmålere måle strømningshastighed baseret på forskellen i lydbølgeudbredelsestid i en væske. De tilbyder høj målenøjagtighed og er slidfri, hvilket gør dem meget brugte i smart vandhåndtering og handelsafvikling. Luftbobler eller hulrum i rørnet udgør dog en betydelig risiko for stabiliteten og målenøjagtigheden af ​​ultralydsvandmålere. På grund af den betydelige forskel i akustisk impedans mellem gas og væske kan tilstedeværelsen af ​​luftbobler alvorligt forstyrre ultralydssignalets udbredelse, hvilket fører til måleforvrængning. Derfor er professionel installation og systemdesign nøglen til at minimere den negative påvirkning af luftbobler.

Luftboblernes væsentlige indvirkning på ultralydssignaler

Driftsprincipperne for ultralydsvandmålere, uanset om de bruger transittid eller Doppler-metoden, er afhængige af den stabile udbredelse af ultralydsbølger i vand.

Signaldæmpning og afbrydelse: Luftbobler er en stærk dæmper af lydbølger. Når en ultralydsstråle forplanter sig gennem et rør, støder den på luftbobler, hvilket forårsager stærk refleksion og spredning, hvilket resulterer i et kraftigt fald i modtaget signalstyrke eller endda fuldstændig afbrydelse, et fænomen kendt som "pulstab". Dette forhindrer den elektroniske konverter i nøjagtigt at måle udbredelsestidsforskellen mellem opstrøms- og nedstrømsstrømme, hvilket direkte fører til målefejl.

Hastighedsfeltforvrængning: Et stort antal bobler kan ændre de fysiske egenskaber af væsken i røret, hvilket skaber slugging eller stratificeret flow, som alvorligt forvrænger hastighedsprofilen. Ultralydsvandmålere, især enkeltvejsdesign, skal antage, at røret er helt fyldt, og strømningsmønsteret er ensartet. Denne forvrængning i hastighedsprofilen ugyldiggør den indbyggede korrektionsfaktor, hvilket fører til systematiske fejl.

Måleusikkerhed: For målere med transittid introducerer boblernes tilfældige natur yderligere støj og usikkerhed, der manifesterer sig som store udsving i øjeblikkelige flowaflæsninger og potentielt endda skaber illusionen om "tilbagestrømning".

Valg af installationssted: Den grundlæggende strategi for at undgå bobleakkumulering

Den mest effektive måde at undgå bobleinterferens på er at forhindre gasophobning i målerøret ved dets kilde. Dette kræver nøje overholdelse af professionelle installationsspecifikationer for væskemekanik og ultralydsmåling.

1. Prioriter lavtliggende eller opadgående rør

I et rørnetsystem har bobler en tendens til at bevæge sig opad på grund af opdrift og akkumuleres på høje punkter i røret.

Undgå højpunktsinstallation: Ultralydsvandmålere bør aldrig installeres på det højeste punkt i en rørledning. Høje punkter er, hvor der er størst sandsynlighed for, at der dannes luftlommer, hvor bobler kan blive hængende i længere perioder, hvilket skaber et hulrum, der spænder over rørets tværsnit og alvorligt påvirker målingen.

Fuldstrøm opadgående rør anbefales: Det ideelle installationssted er et lavt punkt eller en lodret opadgående sektion af røret. I lodret opadstrømmende sektioner strømmer vandet gennem hele røret, hvilket gør det muligt for bobler hurtigt at blive forskudt opad med strømmen og mindre tilbøjelige til at akkumulere nær transduceren.

2. Krav til lige rørføring og ensretterkonfiguration

Mens lige rørstrækninger primært bruges til at sikre ensartet strømningshastighedsfordeling, har de også en positiv effekt på spredning af bobler.

Tilstrækkelige lige rørlængder: Tilstrækkelige lige rørlængder skal opretholdes opstrøms og nedstrøms for ultralydsvandmåleren (generelt anbefales det at opfylde "10D" og "5D" kravene, hvor D repræsenterer rørdiameteren). Dette hjælper med at stabilisere strømningsmønsteret og reducere hvirvler, som kan forårsage, at bobler trækkes ud af eller trækkes ind i vandet.

Upstream Flow Conditioner: I komplekse rørlayouter bør du overveje at installere en specialiseret flow conditioner opstrøms for ultralydsvandmåleren. Mens en flow conditioner primært eliminerer strømningshastighedsforvrængning, kan nogle designs også hjælpe med at bryde store bobler op, hvilket får dem til at passere gennem måleområdet i mindre, lettere båret af vandstrømmen.

Systemstøtte og designoptimeringsforanstaltninger

Ud over valg af placering er design på systemniveau og understøttende udstyr også nøglen til at sikre boblefri ultralydsvandmålerdrift.

1. Installer en udluftningsventil

En pålidelig automatisk udluftningsventil skal installeres på et højt punkt i rørledningen opstrøms eller nær ultralydsvandmåleren.

Funktion: Udluftningsventilen fjerner kontinuerligt og effektivt fri luft fra rørnettet. Dette gælder især under vandpåfyldning, vandafspærring og genstrømning eller tryksvingninger. Store mængder indespærret luft kan kun hurtigt fjernes gennem udluftningsventilen, hvilket sikrer, at rørledningen foran flowmåleren forbliver fuld.

2. Påfyldnings- og udluftningsprocedurer

Strenge påfyldnings- og udluftningsprocedurer er afgørende under installation og idriftsættelse af ultralydsvandmålere.

Langsom påfyldning: Når ledningsnettet genoprettes til vandforsyning, skal vandet fyldes langsomt for at undgå hurtig vandstrøm, der kan medføre store mængder luft, danne luftlommer og forhindre vandslag.

Grundig udluftning: Før idriftsættelse skal røret udluftes helt ved at åbne udluftningsventilen eller ventilen for enden af ​​røret, indtil udløbet er stabilt og fri for bobler.

3. Forskelle i anvendelighed mellem transittid og Doppler-metoder

Forskellige ultralydsteknologier har varierende følsomhed over for bobler.

Transit-tid: Denne metode er ekstremt følsom over for bobler og har til formål at måle rene væsker. Eventuelle bobler betragtes som støj eller interferens og skal strengt undgås ved hjælp af ovenstående metoder.

Doppler-flowmåling er afhængig af det reflekterede signal fra partikler eller bobler i væsken til at måle strømningshastigheden. Derfor er en moderat mængde bobler afgørende for dens funktion, men for store eller utilstrækkelige boblekoncentrationer kan også forårsage fejl. I vandmålingsindustrien er transittidsmetoden almindeligvis brugt til måling af rent vand på grund af dens høje nøjagtighed.