Prečo dochádza k posunu nulového bodu ultrazvukového prietokomeru?

Pre ultrazvukový prietokomer,posun nulového boduoznačuje situáciu, keď merač ukazuje malý prietok, aj keď sa predpokladá, že potrubie má nulový prietok.

Tento jav je obzvlášť dôležitý preultrazvukové prietokomery s meraním doby prechodu, pretože prietok sa vypočíta z rozdielu medzi časmi prechodu ultrazvuku proti prúdu a po prúde. V ideálnom stave nulového prietoku by tieto dva časy prechodu mali byť v podstate rovnaké. V praxi sa však môžu vyskytnúť malé rozdiely v dôsledku podmienok inštalácie, stavu kvapaliny, vibrácií potrubia, kvality signálu a chýb elektronického merania.

1. Potrubie nemusí byť v skutočnosti na nulovom prietoku

Prvá vec, ktorú treba skontrolovať, je, či je potrubie skutočne na nulovom prietoku.

Malý prietok môže stále existovať z dôvodu:

• Únik ventilu
• Tlakové rozdiely medzi dvoma časťami systému
• Prirodzená cirkulácia
• Tepelná konvekcia v teplovodných systémoch
• Obtokový tok
• Cirkulácia vyvolaná pumpou
• Zvyškový prietok po zastavení čerpadla

Napríklad prietokomer môže zobrazovať0,05 m/spo vypnutí čerpadla. To nemusí nevyhnutne znamenať, že prietokomer má problém s nulovým bodom. Cez potrubie môže stále pretekať malé množstvo kvapaliny.

Preto,Kalibrácia nulového bodu by sa mala vykonať až po overení, že potrubie je úplne nehybné a úplne naplnené kvapalinou.

2. Nesprávna inštalácia prevodníka

Pri upínacích ultrazvukových prietokomeroch má inštalácia prevodníka významný vplyv na stabilitu merania.

Problémy sa môžu vyskytnúť, ak:

• Prevodníky nie sú správne zarovnané.
• Rozstup prevodníkov je nesprávny.
• Tieto dva meniče majú odlišné podmienky prepojenia.
• Prevodníky sú namontované v nesprávnom uhle.
• Montážny povrch je znečistený alebo nerovný.
• Zvolený spôsob inštalácie nezodpovedá skutočným podmienkam potrubia.

Tieto problémy môžu spôsobiť, že akustické signály proti prúdu a po prúde sa budú správať odlišne.

V dôsledku toho môže prietokomer zistiť malý zdanlivý rozdiel v čase prechodu, aj keď v skutočnosti nedochádza k prietoku.

3. Vibrácie potrubia môžu spôsobiť zdanlivý signál prietoku

Mechanické vibrácie sú ďalšou možnou príčinou nulovej nestability.

Ak je prietokomer nainštalovaný v blízkosti:

• Čerpadlá
• Kompresory
• Veľké motory
• Ventily
• Ostatné vibračné zariadenia

Vibrácie môžu ovplyvniť spojenie medzi prevodníkom a stenou potrubia.

Môže tiež vniesť šum do prijímaného ultrazvukového signálu.

Typickým príznakom je, že zobrazený prietok nezostáva stabilne na nule, ale kolíše okolo nuly, napríklad:

0 → 0,03 → -0,02 → 0,05 → 0 m/s

V tejto situácii opakované nastavovanie nulového bodu nemusí vyriešiť základný problém. Najprv by sa malo preskúmať prostredie inštalácie.

4. Vzduchové bubliny môžu ovplyvniť ultrazvukový signál

Vzduchové bubliny sú jednou z najčastejších príčin nestabilných ultrazvukových meraní.

Pretože akustické vlastnosti plynu a kvapaliny sú veľmi odlišné, bubliny môžu rozptyľovať a zoslabovať ultrazvukový signál, keď prechádza potrubím.

To môže mať za následok:

• Znížená sila signálu
• Nestabilná kvalita signálu
• Nesprávna detekcia času prepravy
• Prerušované hodnoty prietoku
• Kolísavé hodnoty nulového bodu

Preto by potrubie malo byť ideálneúplne naplnený tekutinoua prevodníky by nemali byť inštalované na miestach, kde sa hromadí vzduch.

5. Zmeny teploty kvapaliny

Zmeny teploty môžu tiež ovplyvniť stabilitu nulového bodu.

Zmeny teploty menia vlastnosti kvapaliny:

• Rýchlosť zvuku
• Hustota
• Viskozita

Zároveň tepelná rozťažnosť môže mierne zmeniť rozmery potrubia a akustickú cestu.

Hoci metóda tranzitného času sa vo veľkej miere spolieha na rozdiel medzi časmi šírenia zvuku proti prúdu a po prúde, a nie na absolútnu rýchlosť zvuku, významné zmeny prevádzkových podmienok môžu stále ovplyvniť kvalitu signálu a stabilitu merania.

Toto je obzvlášť dôležité v aplikáciách zahŕňajúcich horúcu vodu, chladiacu vodu a iné kvapaliny s veľkými teplotnými výkyvmi.

6. Elektronické chyby a chyby spracovania signálu

Rozdiel v čase prechodu meraný ultrazvukovým prietokomerom môže byť extrémne malý, najmä pri nízkych rýchlostiach prúdenia.

Preto musí merací systém presne určiť veľmi malé rozdiely v čase prechodu ultrazvuku.

Faktory ako:

• Elektronický šum
• Stabilita hodín
• Detekcia signálu
• Vplyv teploty na elektronické súčiastky
• Algoritmy spracovania signálu
• Stabilita obvodu vysielača

môže ovplyvniť meranie v blízkosti bodu nulového prietoku.

To je jeden z dôvodov, prečo výkon ultrazvukového prietokomeru závisí nielen od jeho prevodníkov, ale aj od kvality jehosystém spracovania signálu a merania času.

7. Prečo nulová kalibrácia nie je vždy správnym riešením

Častou chybou je okamžité vykonanie nulovej kalibrácie vždy, keď prietokomer zobrazuje malý prietok pri podmienkach nulového prietoku.

Predpokladajme, že skutočný prietok je nulový, ale merač neustále zobrazuje:

+0,08 m/s

Nulová kalibrácia môže úspešne znížiť zobrazenú hodnotu približne na nulu.

Ak je však skutočnou príčinou vzduchové bubliny, vibrácie, nesprávne nastavenie prevodníka alebo netesnosť ventilu, chyba nemusí byť konštantná.

Napríklad, údaj sa môže zmeniť z:

+0,08 m/s → -0,03 m/s → +0,05 m/s

V tomto prípade kalibrácia nuly nedokáže odstrániť základný problém.

Lepšia postupnosť pri riešení problémov je:

Potvrďte nulový prietok → Skontrolujte stav potrubia → Skontrolujte inštaláciu prevodníka → Skontrolujte silu signálu → Skontrolujte vzduchové bubliny a vibrácie → Skontrolujte teplotné podmienky → V prípade potreby vykonajte kalibráciu nuly

8. Ako rozlíšiť rôzne typy problémov s nulovým bodom

Posun nulového bodu v ultrazvukovom prietokomeri jenie je nevyhnutne spôsobené samotným elektronickým nulovým bodom.

V mnohých reálnych aplikáciách je to, čo sa javí ako posun nulového bodu, v skutočnosti výsledkom kombinácieskutočný nízky prietok, inštalácia prevodníka, vibrácie potrubia, vzduchové bubliny, zmeny teploty, kvalita signálu a stabilita elektronického merania.

Preto správny prístup nie je len nastaviť nulový bod. Technik by mal najprv zistiť, či problém pochádza zpotrubie, kvapalina, inštalácia, akustický signál alebo elektronika.

Pri upínacích ultrazvukových prietokomeroch kontrolaSila signálu, stabilita signálu, rozostup prevodníkov, stav potrubia a kvalita spojeniaje obzvlášť dôležité pred vykonaním nulovej kalibrácie.