Zašto ultrazvučni mjerač protoka ima pomak nulte točke?

Za ultrazvučni mjerač protoka,pomak nulte točkeodnosi se na situaciju u kojoj mjerač pokazuje mali protok čak i kada se pretpostavlja da je cijev na nultom protoku.

Ovaj fenomen je posebno važan zaultrazvučni mjerači protoka s vremenom prolaza, jer se brzina protoka izračunava iz razlike između vremena ultrazvučnog tranzita uzvodno i nizvodno. U idealnim uvjetima nultog protoka, dva vremena tranzita trebala bi biti u biti jednaka. Međutim, u praksi se mogu pojaviti male razlike zbog uvjeta instalacije, stanja fluida, vibracija cijevi, kvalitete signala i elektroničkih pogrešaka mjerenja.

1. Cijev možda zapravo nije na nultom protoku

Prvo što treba provjeriti je je li protok u cijevi zaista nulti.

Mali protok može i dalje postojati zbog:

• Propuštanje ventila
• Razlike u tlaku između dva dijela sustava
• Prirodna cirkulacija
• Toplinska konvekcija u sustavima tople vode
• Obilazni tok
• Cirkulacija inducirana pumpom
• Preostali protok nakon zaustavljanja pumpe

Na primjer, mjerač protoka može prikazivati0,05 m/snakon što je pumpa isključena. To ne mora nužno značiti da mjerač protoka ima problem s nultom točkom. Još uvijek se može nalaziti mala količina tekućine koja se kreće kroz cijev.

Stoga,Kalibracija nulte točke treba se izvršiti tek nakon što se potvrdi da je cijev potpuno nepomična i potpuno napunjena tekućinom.

2. Nepravilna ugradnja pretvarača

Kod ultrazvučnih mjerača protoka s pričvrsnim stezaljkama, ugradnja pretvarača ima značajan utjecaj na stabilnost mjerenja.

Problemi se mogu pojaviti ako:

• Pretvarači nisu pravilno poravnati.
• Razmak pretvarača je netočan.
• Dva pretvarača imaju različite uvjete spajanja.
• Pretvarači su postavljeni pod pogrešnim kutom.
• Površina za montažu je onečišćena ili neravna.
• Odabrani način instalacije ne odgovara stvarnim uvjetima cijevi.

Ovi problemi mogu uzrokovati različito ponašanje uzvodnih i nizvodnih akustičnih signala.

Kao rezultat toga, mjerač protoka može detektirati malu prividnu razliku u vremenu prolaska čak i kada nema stvarnog protoka.

3. Vibracije cijevi mogu uzrokovati prividni signal protoka

Mehaničke vibracije su još jedan mogući uzrok nulte nestabilnosti.

Ako je mjerač protoka instaliran blizu:

• Pumpe
• Kompresori
• Veliki motori
• Ventili
• Ostala vibrirajuća oprema

Vibracije mogu utjecati na spoj između pretvornika i stijenke cijevi.

Također može unijeti šum u primljeni ultrazvučni signal.

Tipičan simptom je da prikazani protok ne ostaje na stabilnoj nuli, već fluktuira oko nule, na primjer:

0 → 0,03 → -0,02 → 0,05 → 0 m/s

U ovoj situaciji, ponovljeno podešavanje nulte točke možda neće riješiti temeljni problem. Prvo treba istražiti okruženje instalacije.

4. Mjehurići zraka mogu utjecati na ultrazvučni signal

Mjehurići zraka jedan su od najčešćih uzroka nestabilnih ultrazvučnih mjerenja.

Budući da su akustična svojstva plina i tekućine vrlo različita, mjehurići mogu raspršiti i oslabiti ultrazvučni signal dok putuje kroz cijev.

To može rezultirati:

• Smanjena jačina signala
• Nestabilna kvaliteta signala
• Netočno otkrivanje vremena tranzita
• Povremena očitanja protoka
• Fluktuirajuća očitanja nulte točke

Zato bi cijev idealno trebala bitipotpuno napunjen tekućinom, a pretvarači se ne smiju postavljati na mjesta gdje se zrak obično nakuplja.

5. Promjene temperature tekućine

Promjene temperature također mogu utjecati na stabilnost nulte točke.

Promjene temperature mijenjaju svojstva tekućine:

• Brzina zvuka
• Gustoća
• Viskoznost

Istodobno, toplinsko širenje može neznatno promijeniti dimenzije cijevi i akustični put.

Iako se metoda vremena tranzita uvelike oslanja na razliku između vremena putovanja uzvodno i nizvodno, a ne na apsolutnu brzinu zvuka, značajne promjene u radnim uvjetima i dalje mogu utjecati na kvalitetu signala i stabilnost mjerenja.

To je posebno važno u primjenama koje uključuju vruću vodu, rashladnu vodu i druge tekućine s velikim temperaturnim varijacijama.

6. Elektroničke i signalno-obradne pogreške

Razlika u vremenu prolaska koju mjeri ultrazvučni mjerač protoka može biti izuzetno mala, posebno pri malim brzinama protoka.

Stoga mjerni sustav mora točno odrediti vrlo male razlike u vremenu ultrazvučnog tranzita.

Čimbenici kao što su:

• Elektronička buka
• Stabilnost sata
• Detekcija signala
• Utjecaj temperature na elektroničke komponente
• Algoritmi za obradu signala
• Stabilnost kruga odašiljača

može utjecati na mjerenje blizu točke nultog protoka.

To je jedan od razloga zašto performanse ultrazvučnog mjerača protoka ne ovise samo o njegovim pretvaračima, već i o kvaliteti njegovihsustav za obradu signala i mjerenje vremena.

7. Zašto kalibracija nule nije uvijek pravo rješenje

Uobičajena pogreška je odmah izvršiti kalibraciju nule kad god mjerač protoka prikazuje mali protok pri uvjetima nultog protoka.

Pretpostavimo da je stvarni protok nula, ali mjerač stalno prikazuje:

+0,08 m/s

Nulta kalibracija može uspješno smanjiti prikazanu vrijednost na približno nulu.

Međutim, ako su pravi uzrok mjehurići zraka, vibracije, neusklađenost pretvarača ili propuštanje ventila, pogreška možda neće biti konstantna.

Na primjer, očitanje se može promijeniti iz:

+0,08 m/s → -0,03 m/s → +0,05 m/s

U ovom slučaju, kalibracija nule ne može ukloniti temeljni problem.

Bolji redoslijed rješavanja problema je:

Potvrdite nulti protok → Provjerite stanje cijevi → Provjerite ugradnju pretvornika → Provjerite jačinu signala → Provjerite ima li mjehurića zraka i vibracija → Provjerite temperaturne uvjete → Po potrebi izvršite kalibraciju nule

8. Kako razlikovati različite vrste problema nulte točke

Pomak nulte točke u ultrazvučnom mjeraču protoka jenije nužno uzrokovano samom elektroničkom nultom točkom.

U mnogim stvarnim primjenama, ono što se čini kao pomak nulte točke zapravo je rezultat kombinacijestvarni mali protok, ugradnja pretvornika, vibracije cijevi, mjehurići zraka, promjene temperature, kvaliteta signala i stabilnost elektroničkog mjerenja.

Stoga, ispravan pristup nije jednostavno podešavanje nulte točke. Inženjer bi prvo trebao utvrditi potječe li problem odcijev, tekućina, instalacija, zvučni signal ili elektronika.

Za ultrazvučne mjerače protoka koji se pričvršćuju, provjeraJačina signala, stabilnost signala, razmak pretvarača, stanje cijevi i kvaliteta spojaje posebno važno prije izvođenja kalibracije nule.