Защо ултразвуковият разходомер изпитва нулево отклонение?

За ултразвуков разходомер,дрейф на нулевата точкаотнася се до ситуация, при която измервателният уред показва малък дебит, дори когато се предполага, че тръбата е с нулев дебит.

Това явление е особено важно заултразвукови разходомери за време на преминаване, тъй като дебитът се изчислява от разликата между времената за преминаване на ултразвука нагоре и надолу по течението. В идеални условия на нулев поток, двете времена за преминаване трябва да бъдат по същество равни. На практика обаче могат да възникнат малки разлики поради условията на монтаж, състоянието на флуида, вибрациите на тръбата, качеството на сигнала и грешките в електронното измерване.

1. Тръбата може всъщност да не е с нулев дебит

Първото нещо, което трябва да се провери, е дали тръбата наистина е с нулев дебит.

Възможно е все още да съществува малък поток поради:

• Теч от клапана
• Разлики в налягането между две секции на системата
• Естествена циркулация
• Термична конвекция в системи за топла вода
• Байпасен поток
• Циркулация, индуцирана от помпата
• Остатъчен поток след спиране на помпата

Например, разходомер може да показва0,05 м/сслед като помпата е била изключена. Това не означава непременно, че разходомерът има проблем с нулевата точка. Възможно е все още да има малко количество течност, движещо се през тръбата.

Следователно,Калибрирането на нулевата точка трябва да се извършва само след като се потвърди, че тръбата е напълно неподвижна и напълно запълнена с течност.

2. Неправилно инсталиране на преобразувателя

При ултразвукови разходомери с клещи, монтажът на преобразувателя има значително влияние върху стабилността на измерването.

Проблеми могат да възникнат, ако:

• Преобразувателите не са правилно подравнени.
• Разстоянието между преобразувателите е неправилно.
• Двата преобразувателя имат различни условия на свързване.
• Преобразувателите са монтирани под неправилен ъгъл.
• Монтажната повърхност е замърсена или неравна.
• Избраният режим на монтаж не съответства на действителните условия на тръбата.

Тези проблеми могат да доведат до различно поведение на акустичните сигнали нагоре и надолу по веригата.

В резултат на това, разходомерът може да открие малка видима разлика във времето на преминаване, дори когато няма действителен поток.

3. Вибрацията на тръбата може да причини видим сигнал за поток

Механичните вибрации са друга възможна причина за нулева нестабилност.

Ако разходомерът е монтиран близо до:

• Помпи
• Компресори
• Големи двигатели
• Вентили
• Друго вибриращо оборудване

вибрацията може да повлияе на свързването между преобразувателя и стената на тръбата.

Това може също да внесе шум в получения ултразвуков сигнал.

Типичният симптом е, че показаният дебит не остава стабилен на нула, а вместо това се колебае около нула, например:

0 → 0,03 → -0,02 → 0,05 → 0 м/с

В тази ситуация, многократното настройване на нулевата точка може да не реши основния проблем. Първо трябва да се проучи средата на монтаж.

4. Въздушните мехурчета могат да повлияят на ултразвуковия сигнал

Въздушните мехурчета са една от най-честите причини за нестабилни ултразвукови измервания.

Тъй като акустичните свойства на газа и течността са много различни, мехурчетата могат да разсейват и отслабват ултразвуковия сигнал, докато той преминава през тръбата.

Това може да доведе до:

• Намалена сила на сигнала
• Нестабилно качество на сигнала
• Неправилно откриване на време за преминаване
• Отчитания на периодичен поток
• Колебания в показанията на нулевата точка

Ето защо в идеалния случай тръбата трябва да бъденапълно запълнен с течности преобразувателите не трябва да се монтират на места, където се натрупва въздух.

5. Промени в температурата на флуида

Температурните промени също могат да повлияят на стабилността на нулевата точка.

Промените в температурата променят:

• Скорост на звука
• Плътност
• Вискозитет

В същото време, термичното разширение може леко да промени размерите на тръбата и акустичния път.

Въпреки че методът на времето за преминаване до голяма степен разчита на разликата между времената за преминаване нагоре и надолу по течението, а не на абсолютната скорост на звука, значителните промени в работните условия все още могат да повлияят на качеството на сигнала и стабилността на измерването.

Това е особено важно в приложения, включващи гореща вода, охлаждаща вода и други течности с големи температурни колебания.

6. Електронни и сигнално-обработъчни грешки

Разликата във времето на преминаване, измерена с ултразвуков разходомер, може да бъде изключително малка, особено при ниски скорости на потока.

Следователно, измервателната система трябва точно да определя много малки разлики във времето за преминаване на ултразвука.

Фактори като:

• Електронен шум
• Стабилност на часовника
• Откриване на сигнал
• Температурни ефекти върху електронните компоненти
• Алгоритми за обработка на сигнали
• Стабилност на веригата на предавателя

може да повлияе на измерването близо до точката на нулев поток.

Това е една от причините, поради които работата на ултразвуковия разходомер зависи не само от неговите преобразуватели, но и от качеството на...система за обработка на сигнали и измерване на време.

7. Защо калибрирането на нулата не винаги е правилното решение

Често срещана грешка е незабавното калибриране на нулата, когато разходомерът показва малък поток при условия на нулев поток.

Да предположим, че действителният дебит е нулев, но измервателният уред постоянно показва:

+0,08 м/с

Нулевото калибриране може успешно да намали показваната стойност приблизително до нула.

Ако обаче истинската причина са въздушни мехурчета, вибрации, неправилно подравняване на преобразувателя или теч от клапана, грешката може да не е постоянна.

Например, показанието може да се промени от:

+0,08 м/с → -0,03 м/с → +0,05 м/с

В този случай, калибрирането на нулата не може да елиминира основния проблем.

По-добра последователност за отстраняване на неизправности е:

Потвърдете нулевия поток → Проверете състоянието на тръбата → Проверете монтажа на преобразувателя → Проверете силата на сигнала → Проверете за въздушни мехурчета и вибрации → Проверете температурните условия → Извършете калибриране на нулата, ако е необходимо

8. Как да разграничим различните видове проблеми с нулева точка

Дрейфът на нулевата точка в ултразвуков разходомер ене е задължително причинено от самата електронна нулева точка.

В много реални приложения, това, което изглежда като дрейф на нулата, всъщност е резултат от комбинация отдействителен нисък дебит, монтаж на преобразувател, вибрации на тръбата, въздушни мехурчета, температурни промени, качество на сигнала и стабилност на електронното измерване.

Следователно, правилният подход не е просто да се регулира нулевата точка. Инженерът първо трябва да определи дали проблемът произхожда оттръба, флуид, инсталация, звуков сигнал или електроника.

За ултразвукови разходомери с клещи, проверкаСила на сигнала, стабилност на сигнала, разстояние между преобразувателите, състояние на тръбата и качество на свързванетое особено важно преди извършване на калибриране на нулата.