Hoe u de negatieve impact van luchtbellen op ultrasone watermetermetingen tijdens installatie kunt vermijden

Ultrasone watermeters meet de stroomsnelheid op basis van het verschil in de voortplantingstijd van geluidsgolven in een vloeistof. Ze bieden een hoge meetnauwkeurigheid en zijn slijtvast, waardoor ze veel worden gebruikt in slim waterbeheer en handelsafwikkeling. Luchtbellen of holtes in leidingnetwerken vormen echter een aanzienlijk risico voor de stabiliteit en meetnauwkeurigheid van ultrasone watermeters. Vanwege het aanzienlijke verschil in akoestische impedantie tussen gas en vloeistof, kan de aanwezigheid van luchtbellen de voortplanting van ultrasone signalen ernstig verstoren, wat leidt tot meetvervorming. Daarom zijn professionele installatie en systeemontwerp van cruciaal belang om de negatieve impact van luchtbellen te minimaliseren.

De essentiële impact van luchtbellen op ultrasone signalen

De werkingsprincipes van ultrasone watermeters, of ze nu gebruik maken van de transittijd- of Doppler-methode, zijn afhankelijk van de stabiele voortplanting van ultrasone golven in water.

Signaalverzwakking en -onderbreking: Luchtbellen zijn een sterke verzwakker van geluidsgolven. Wanneer een ultrasone straal zich door een pijp voortplant, komt deze in aanraking met luchtbellen, waardoor sterke reflectie en verstrooiing ontstaat, wat resulteert in een scherpe daling van de ontvangen signaalsterkte of zelfs een volledige onderbreking, een fenomeen dat bekend staat als 'pulsverlies'. Dit verhindert dat de elektronische omzetter het voortplantingstijdverschil tussen stroomopwaartse en stroomafwaartse stromingen nauwkeurig kan meten, wat direct tot meetfouten leidt.

Snelheidsveldvervorming: Grote aantallen bellen kunnen de fysieke eigenschappen van de vloeistof in de pijp veranderen, waardoor een verstopping of gelaagde stroming ontstaat, die het snelheidsprofiel ernstig verstoort. Ultrasone watermeters, met name ontwerpen met één pad, moeten ervan uitgaan dat de leiding volledig gevuld is en dat het stromingspatroon uniform is. Deze vervorming in het snelheidsprofiel maakt de ingebouwde correctiefactor ongeldig, wat leidt tot systematische fouten.

Meetonzekerheid: Voor transittijdmeters introduceert de willekeurige aard van bellen extra ruis en onzekerheid, wat zich manifesteert als grote fluctuaties in momentane stroommetingen en mogelijk zelfs de illusie van "terugstroom" creëert.

Selectie van de installatielocatie: de fundamentele strategie om de accumulatie van bellen te voorkomen

De meest effectieve manier om interferentie van bellen te voorkomen, is het voorkomen van gasophoping in de meetleiding bij de bron. Dit vereist strikte naleving van professionele installatiespecificaties voor vloeistofmechanica en ultrasoonmeting.

1. Geef prioriteit aan laaggelegen of opwaarts stromende leidingen

In een leidingnetwerksysteem hebben bellen de neiging naar boven te bewegen als gevolg van het drijfvermogen en zich op te hopen op hoge punten in de leiding.

Vermijd installatie op een hoog punt: Ultrasone watermeters mogen nooit op het hoogste punt van een pijpleiding worden geïnstalleerd. Hoge punten zijn de plaatsen waar de kans het grootst is dat zich luchtzakken vormen, waar bellen gedurende langere perioden kunnen blijven hangen, waardoor een holte ontstaat die de dwarsdoorsnede van de leiding overspant en de dosering ernstig beïnvloedt.

Opwaartse leiding met volledige doorstroming wordt aanbevolen: De ideale installatielocatie is een laag punt of een verticaal opwaarts stromend gedeelte van de leiding. In verticaal opwaarts stromende secties stroomt het water door de volledige buis, waardoor bellen snel met de stroming naar boven worden verplaatst en zich minder snel ophopen in de buurt van de transducer.

2. Vereisten voor rechte pijpleidingen en gelijkrichterconfiguratie

Hoewel rechte pijpleidingen voornamelijk worden gebruikt om een ​​uniforme stroomsnelheidsverdeling te garanderen, hebben ze ook een positief effect op het verspreiden van bellen.

Voldoende rechte buislengtes: Er moeten voldoende rechte buislengtes worden aangehouden stroomopwaarts en stroomafwaarts van de ultrasone watermeter (in het algemeen wordt aanbevolen om te voldoen aan de "10D" en "5D" vereisten, waarbij D de buisdiameter vertegenwoordigt). Dit helpt het stromingspatroon te stabiliseren en wervels te verminderen, waardoor bellen uit het water kunnen worden gehaald of in het water kunnen worden getrokken.

Stroomopwaartse stroomconditioner: Overweeg bij complexe leidinglay-outs de installatie van een gespecialiseerde stroomconditioner stroomopwaarts van de ultrasone watermeter. Hoewel een flowconditioner voornamelijk de vervorming van de stroomsnelheid elimineert, kunnen sommige ontwerpen ook helpen grote bellen op te breken, waardoor ze kleiner door het meetgebied gaan en gemakkelijker door de waterstroom worden gedragen.

Maatregelen voor systeemondersteuning en ontwerpoptimalisatie

Naast de locatiekeuze zijn het ontwerp op systeemniveau en de ondersteunende apparatuur ook van cruciaal belang voor het garanderen van een luchtbelvrije werking van de ultrasone watermeter.

1. Installeer een ontluchtingsklep

Op een hoog punt in de leiding stroomopwaarts of vlakbij de ultrasone watermeter moet een betrouwbare automatische ontluchter worden geïnstalleerd.

Functie: Het ontluchtingsventiel verwijdert continu en effectief vrije lucht uit het leidingnet. Dit geldt met name tijdens het vullen van water, het afsluiten en terugstromen van water, of drukschommelingen. Grote hoeveelheden opgesloten lucht kunnen alleen snel worden verwijderd via de ontluchtingsklep, waardoor de leiding vóór de flowmeter gevuld blijft.

2. Procedures voor vullen en ontluchten

Strikte vul- en ontluchtingsprocedures zijn cruciaal tijdens de installatie en inbedrijfstelling van ultrasone watermeters.

Langzaam vullen: Wanneer het leidingnetwerk weer watertoevoer krijgt, moet het water langzaam worden gevuld om een ​​snelle waterstroom te voorkomen die grote hoeveelheden lucht zou kunnen meesleuren, luchtbellen zou kunnen vormen en waterslag zou kunnen voorkomen.

Grondig ontluchten: Vóór de inbedrijfstelling moet de leiding volledig worden ontlucht door de ontluchtingsklep of de klep aan het uiteinde van de leiding te openen totdat de uitstroom stabiel en vrij van luchtbellen is.

3. Verschillen in toepasbaarheid tussen transittijd- en Doppler-methoden

Verschillende ultrasone technologieën hebben verschillende gevoeligheden voor luchtbellen.

Transit-Time: Deze methode is extreem gevoelig voor luchtbellen en heeft tot doel schone vloeistoffen te meten. Bellen worden beschouwd als ruis of interferentie en moeten strikt worden vermeden met behulp van de bovenstaande methoden.

Doppler-stroommeting is afhankelijk van het gereflecteerde signaal van deeltjes of bellen in de vloeistof om de stroomsnelheid te meten. Daarom is een matige hoeveelheid bellen essentieel voor de werking ervan, maar overmatige of onvoldoende bellenconcentraties kunnen ook fouten veroorzaken. In de watermeetindustrie wordt de transittijdmethode vaak gebruikt voor het meten van schoon water vanwege de hoge nauwkeurigheid.