Hvordan unngå negativ påvirkning av luftbobler på ultralydmåling av vannmåler under installasjon

Ultralyd vannmålere måle strømningshastighet basert på forskjellen i lydbølgeutbredelsestid i en væske. De tilbyr høy målenøyaktighet og er slitasjefrie, noe som gjør dem mye brukt i smart vannhåndtering og handelsoppgjør. Luftbobler eller hulrom i rørnett utgjør imidlertid en betydelig risiko for stabiliteten og målenøyaktigheten til ultralydvannmålere. På grunn av den betydelige forskjellen i akustisk impedans mellom gass og væske, kan tilstedeværelsen av luftbobler alvorlig forstyrre ultralydsignalets utbredelse, noe som fører til måleforvrengning. Derfor er profesjonell installasjon og systemdesign nøkkelen til å minimere den negative effekten av luftbobler.

Den essensielle innvirkningen av luftbobler på ultralydsignaler

Driftsprinsippene til ultralydvannmålere, enten de bruker transittid eller Doppler-metoden, er avhengige av stabil forplantning av ultralydbølger i vann.

Signaldemping og avbrudd: Luftbobler er en sterk demping av lydbølger. Når en ultralydstråle forplanter seg gjennom et rør, møter den luftbobler, noe som forårsaker sterk refleksjon og spredning, noe som resulterer i et kraftig fall i mottatte signalstyrke eller til og med fullstendig avbrudd, et fenomen kjent som "pulstap". Dette forhindrer at den elektroniske omformeren nøyaktig kan måle forplantningstidsforskjellen mellom oppstrøms og nedstrøms strømninger, noe som direkte fører til målefeil.

Hastighetsfeltforvrengning: Et stort antall bobler kan endre de fysiske egenskapene til væsken i røret, og skape slugging eller stratifisert strømning, som alvorlig forvrenger hastighetsprofilen. Ultralydvannmålere, spesielt enkeltveisdesign, må anta at røret er helt fylt og strømningsmønsteret er jevnt. Denne forvrengningen i hastighetsprofilen ugyldiggjør den innebygde korreksjonsfaktoren, noe som fører til systematiske feil.

Måleusikkerhet: For målere for transittid introduserer boblenes tilfeldige natur ytterligere støy og usikkerhet, som manifesterer seg som store fluktuasjoner i øyeblikkelige strømningsavlesninger og potensielt til og med skape en illusjon av "tilbakestrømning".

Valg av installasjonssted: Den grunnleggende strategien for å unngå bobleakkumulering

Den mest effektive måten å unngå bobleinterferens på er å forhindre gassakkumulering i målerøret ved kilden. Dette krever streng overholdelse av profesjonelle installasjonsspesifikasjoner for fluidmekanikk og ultralydmåling.

1. Prioriter lavtliggende eller oppoverflytende rør

I et rørnettsystem har bobler en tendens til å bevege seg oppover på grunn av oppdrift og samle seg på høye punkter i røret.

Unngå høypunktsinstallasjon: Ultralydvannmålere bør aldri installeres på det høyeste punktet i en rørledning. Høye punkter er der det er mest sannsynlig at det dannes luftlommer, hvor bobler kan henge i lengre perioder, noe som skaper et hulrom som spenner over rørets tverrsnitt og påvirker målingen alvorlig.

Fullstrøm oppadgående rør anbefales: Det ideelle installasjonsstedet er et lavt punkt eller en vertikalt oppoverstrømmende seksjon av røret. I vertikalt oppoverstrømmende seksjoner strømmer vannet gjennom hele røret, slik at bobler raskt kan forskyves oppover med strømmen og mindre sannsynlighet for å samle seg nær transduseren.

2. Krav til rett rørføring og konfigurasjon av likeretter

Mens rette rørløp primært brukes for å sikre jevn strømningshastighetsfordeling, har de også en positiv effekt på spredning av bobler.

Tilstrekkelige rette rørlengder: Tilstrekkelige rette rørlengder må opprettholdes oppstrøms og nedstrøms for ultralydvannmåleren (vanligvis anbefales det å oppfylle kravene til "10D" og "5D", der D representerer rørdiameteren). Dette bidrar til å stabilisere strømningsmønsteret og redusere virvler, som kan føre til at bobler trekkes ut av eller trekkes inn i vannet.

Upstream Flow Conditioner: I komplekse røroppsett bør du vurdere å installere en spesialisert flow conditioner oppstrøms for ultralydvannmåleren. Mens en strømningskondisjoneringsmiddel primært eliminerer strømningshastighetsforvrengning, kan noen design også bidra til å bryte opp store bobler, slik at de passerer gjennom måleområdet i mindre, lettere båret av vannstrømmen.

Systemstøtte og designoptimaliseringstiltak

I tillegg til valg av plassering, er design og støtteutstyr på systemnivå også nøkkelen til å sikre boblefri ultralydvannmålerdrift.

1. Installer en luftventil

En pålitelig automatisk lufteventil må installeres på et høyt punkt i rørledningen oppstrøms eller nær ultralydvannmåleren.

Funksjon: Utluftingsventilen fjerner kontinuerlig og effektivt fri luft fra rørnettet. Dette gjelder spesielt under vannfylling, vannavstengning og gjenstrømning, eller trykksvingninger. Store mengder innestengt luft kan bare fjernes raskt gjennom lufteventilen, og sikrer at rørledningen foran strømningsmåleren forblir full.

2. Prosedyrer for fylling og lufting

Strenge prosedyrer for fylling og ventilering er avgjørende under installasjon og igangkjøring av ultralydvannmålere.

Langsom fylling: Når rørnettet er gjenopprettet til vannforsyning, må vannet fylles sakte for å unngå rask vannstrøm som kan trekke med seg store mengder luft, danne luftlommer og forhindre vannslag.

Grundig utlufting: Før igangkjøring bør røret luftes helt ved å åpne lufteventilen eller ventilen i enden av røret til utløpet er stabilt og fritt for bobler.

3. Forskjeller i anvendelighet mellom transitttids- og dopplermetoder

Ulike ultralydteknologier har varierende følsomhet for bobler.

Transit-tid: Denne metoden er ekstremt følsom for bobler og tar sikte på å måle rene væsker. Eventuelle bobler anses som støy eller forstyrrelser og må strengt unngås ved å bruke metodene ovenfor.

Dopplerstrømmåling er avhengig av det reflekterte signalet fra partikler eller bobler i væsken for å måle strømningshastigheten. Derfor er en moderat mengde bobler avgjørende for driften, men for høye eller utilstrekkelige boblekonsentrasjoner kan også forårsake feil. I vannmålingsindustrien brukes metoden for transporttid ofte for måling av rent vann på grunn av dens høye nøyaktighet.