Как избежать негативного влияния пузырьков воздуха на показания ультразвукового счетчика воды во время установки

Ультразвуковые счетчики воды измеряют скорость потока на основе разницы во времени распространения звуковых волн в жидкости. Они обеспечивают высокую точность измерений и не изнашиваются, что делает их широко используемыми в интеллектуальном управлении водными ресурсами и торговых расчетах. Однако пузырьки воздуха или полости в трубопроводных сетях представляют значительный риск для стабильности и точности измерений ультразвуковых счетчиков воды. Из-за значительной разницы в акустическом импедансе между газом и жидкостью наличие пузырьков воздуха может серьезно мешать распространению ультразвукового сигнала, что приводит к искажению результатов измерений. Поэтому профессиональная установка и проектирование системы являются ключом к минимизации негативного воздействия пузырьков воздуха.

Существенное влияние пузырьков воздуха на ультразвуковые сигналы

Принципы работы ультразвуковых счетчиков воды, независимо от того, используют ли они метод времени прохождения или метод Доплера, основаны на стабильном распространении ультразвуковых волн в воде.

Затухание и прерывание сигнала. Пузырьки воздуха сильно ослабляют звуковые волны. Когда ультразвуковой луч распространяется по трубе, он сталкивается с пузырьками воздуха, вызывающими сильное отражение и рассеяние, что приводит к резкому падению мощности принимаемого сигнала или даже к его полному прерыванию — явлению, известному как «потеря импульса». Это не позволяет электронному преобразователю точно измерить разницу во времени распространения между восходящим и нисходящим потоками, что напрямую приводит к ошибкам измерения.

Искажение поля скоростей. Большое количество пузырьков может изменить физические свойства жидкости в трубе, создавая пробковый или расслоенный поток, что серьезно искажает профиль скорости. Ультразвуковые счетчики воды, особенно одноходовые, должны предполагать, что труба полностью заполнена, а картина потока однородна. Это искажение профиля скорости делает недействительным встроенный поправочный коэффициент, что приводит к систематическим ошибкам.

Неопределенность измерения: Для измерителей времени прохождения случайный характер пузырьков вносит дополнительный шум и неопределенность, проявляясь в больших колебаниях мгновенных показаний расхода и потенциально даже создавая иллюзию «обратного потока».

Выбор места установки: основная стратегия предотвращения скопления пузырьков

Самый эффективный способ избежать влияния пузырьков – предотвратить скопление газа в измерительной трубе в месте его источника. Это требует строгого соблюдения профессиональных требований к монтажу в области гидромеханики и ультразвукового дозирования.

1. Отдавайте предпочтение трубам с низким или восходящим потоком.

В системе трубопроводной сети пузырьки имеют тенденцию двигаться вверх из-за плавучести и накапливаться в высоких точках трубы.

Избегайте установки в высокой точке: ультразвуковые счетчики воды никогда не следует устанавливать в самой высокой точке трубопровода. Высокие точки — это места, где наиболее вероятно образование воздушных карманов, где пузырьки могут задерживаться на длительное время, создавая полость, охватывающую поперечное сечение трубы и серьезно влияющую на измерение.

Рекомендуется полнопоточная восходящая труба. Идеальным местом установки является нижняя точка или участок трубы с вертикальным восходящим потоком. В вертикально восходящих секциях вода течет через полную трубу, что позволяет пузырькам быстро перемещаться вверх вместе с потоком и с меньшей вероятностью накапливаться возле преобразователя.

2. Требования к прямолинейному участку трубопровода и конфигурация выпрямителя.

Хотя прямые участки труб в основном используются для обеспечения равномерного распределения скорости потока, они также оказывают положительное влияние на рассеивание пузырьков.

Достаточная длина прямых труб: до и после ультразвукового счетчика воды необходимо поддерживать достаточную длину прямых труб (как правило, рекомендуется соответствовать требованиям «10D» и «5D», где D представляет собой диаметр трубы). Это помогает стабилизировать структуру потока и уменьшить завихрения, которые могут привести к извлечению или втягиванию пузырьков из воды.

Выпрямитель потока на входе: при сложной схеме трубопроводов рассмотрите возможность установки специального стабилизатора потока перед ультразвуковым счетчиком воды. Хотя кондиционер потока в первую очередь устраняет искажение скорости потока, некоторые конструкции также могут помочь разбить большие пузырьки, заставляя их проходить через зону дозирования в более мелкие, которые легче переносятся потоком воды.

Поддержка системы и меры по оптимизации конструкции

В дополнение к выбору места, проектирование на уровне системы и вспомогательное оборудование также имеют ключевое значение для обеспечения бесперебойной работы ультразвукового счетчика воды.

1. Установите воздухоотводчик.

Надежный автоматический воздухоотводчик должен быть установлен в верхней точке трубопровода перед ультразвуковым счетчиком воды или рядом с ним.

Функция: Выпускной клапан непрерывно и эффективно удаляет свободный воздух из трубопроводной сети. Это особенно актуально во время залива воды, отключения воды и повторного потока или колебаний давления. Большие объемы захваченного воздуха можно быстро удалить только через выпускной клапан, гарантируя, что трубопровод перед расходомером останется заполненным.

2. Процедуры наполнения и вентиляции

Строгое соблюдение процедур заполнения и вентиляции имеет решающее значение при установке и вводе в эксплуатацию ультразвуковых счетчиков воды.

Медленное заполнение: когда трубопроводная сеть восстанавливается для подачи воды, воду следует заливать медленно, чтобы избежать быстрого потока воды, который может захватить большое количество воздуха, образуя воздушные карманы и предотвращая гидравлический удар.

Тщательная вентиляция: перед вводом в эксплуатацию необходимо полностью удалить воздух из трубы, открыв выпускной клапан или клапан на конце трубы до тех пор, пока выходной поток не станет стабильным и не будет содержать пузырьков.

3. Различия в применимости метода времени прохождения и доплеровского метода.

Различные ультразвуковые технологии имеют разную чувствительность к пузырькам.

Время прохождения: этот метод чрезвычайно чувствителен к пузырькам и предназначен для измерения чистых жидкостей. Любые пузырьки считаются шумом или помехами, и их следует строго избегать с помощью вышеуказанных методов.

Доплеровское измерение расхода основано на отраженном сигнале от частиц или пузырьков в жидкости для измерения скорости потока. Поэтому для его работы необходимо умеренное количество пузырьков, но чрезмерная или недостаточная концентрация пузырьков также может вызывать ошибки. В сфере учета воды метод времени прохождения обычно используется для измерения чистой воды из-за его высокой точности.