Miért tapasztalható nullpont-eltolódás egy ultrahangos áramlásmérőnél?

Ultrahangos áramlásmérőhöz,nullpont-eltolódásolyan helyzetre utal, amikor a mérő kis áramlási sebességet mutat, még akkor is, ha a csőnek nulla áramlási sebességűnek kellene lennie.

Ez a jelenség különösen fontos atranzitidő ultrahangos áramlásmérők, mivel az áramlási sebességet a felső és alsó ultrahangos áthaladási idők különbségéből számítják ki. Ideális nulla áramlási állapotban a két áthaladási időnek lényegében egyenlőnek kell lennie. A gyakorlatban azonban apró eltérések előfordulhatnak a telepítési körülmények, a folyadékviszonyok, a csővezeték rezgése, a jel minősége és az elektronikus mérési hibák miatt.

1. Lehet, hogy a cső valójában nem nulla áramlású

Az első dolog, amit ellenőrizni kell, hogy a cső valóban nulla áramlású-e.

Kis áramlás továbbra is fennállhat a következők miatt:

• Szelepszivárgás
• Nyomáskülönbség a rendszer két szakasza között
• Természetes keringés
• Termikus konvekció melegvíz-rendszerekben
• Megkerülő áramlás
• Szivattyú által kiváltott keringés
• Maradék áramlás a szivattyú leállítása után

Például egy áramlásmérő kijelezheti0,05 m/smiután a szivattyút kikapcsolták. Ez nem feltétlenül jelenti azt, hogy az áramlásmérőnek nullpont problémája van. Előfordulhat, hogy kis mennyiségű folyadék mozog a csőben.

Ezért,A nullpont kalibrálást csak azután szabad elvégezni, hogy meggyőződtünk arról, hogy a cső teljesen mozdulatlan és teljesen fel van töltve folyadékkal.

2. A jelátalakító nem megfelelő telepítése

A szorítós ultrahangos áramlásmérők esetében az átalakító beszerelése jelentős hatással van a mérési stabilitásra.

Problémák merülhetnek fel, ha:

• A jelátalakítók nincsenek megfelelően beállítva.
• A jelátalakító távolsága helytelen.
• A két jelátalakítónak eltérő csatolási feltételei vannak.
• A jeladók rossz szögben vannak felszerelve.
• A rögzítési felület szennyezett vagy egyenetlen.
• A kiválasztott telepítési mód nem felel meg a tényleges csőállapotnak.

Ezek a problémák azt okozhatják, hogy a felfelé és lefelé irányuló akusztikus jelek eltérően viselkednek.

Ennek eredményeként az áramlásmérő érzékelhet egy kis látszólagos áthaladási időkülönbséget akkor is, ha nincs tényleges áramlás.

3. A csővezeték rezgése látszólagos áramlási jelet okozhat

A mechanikai rezgés a nulla instabilitás egy másik lehetséges oka.

Ha az áramlásmérő a következők közelében van felszerelve:

• Szivattyúk
• Kompresszorok
• Nagy motorok
• Szelepek
• Egyéb vibrációs berendezések

A rezgés befolyásolhatja a jelátalakító és a csőfal közötti csatolást.

Zajt is vihet be a vett ultrahangos jelbe.

A tipikus tünet, hogy a kijelzett áramlási sebesség nem marad stabil nulla értéken, hanem nulla körül ingadozik, például:

0 → 0,03 → -0,02 → 0,05 → 0 m/s

Ebben az esetben a nullpont ismételt beállítása nem oldhatja meg az alapvető problémát. Először a telepítési környezetet kell megvizsgálni.

4. A légbuborékok befolyásolhatják az ultrahangos jelet

A légbuborékok az instabil ultrahangos mérések egyik leggyakoribb okai.

Mivel a gáz és a folyadék akusztikus tulajdonságai nagyon eltérőek, a buborékok szétszórhatják és gyengíthetik az ultrahangos jelet, miközben az a csövön keresztül halad.

Ez a következőket eredményezheti:

• Csökkent jelerősség
• Instabil jelminőség
• Helytelen szállítási idő észlelése
• Szakaszos áramlási értékek
• Ingadozó nullpont-leolvasások

Ezért ideális esetben a csövetteljesen folyadékkal töltött, és a jelátalakítókat nem szabad olyan helyekre telepíteni, ahol levegő gyűlhet fel.

5. A folyadék hőmérsékletének változásai

A hőmérsékletváltozások a nullpont stabilitását is befolyásolhatják.

A hőmérséklet változása megváltoztatja a folyadékot:

• Hangsebesség
• Sűrűség
• Viszkozitás

Ugyanakkor a hőtágulás kismértékben megváltoztathatja a cső méreteit és az akusztikus utat.

Bár az áthaladási idő módszer nagyrészt a felfelé és lefelé irányuló terjedési idők közötti különbségre támaszkodik, nem pedig az abszolút hangsebességre, a működési körülmények jelentős változásai továbbra is befolyásolhatják a jel minőségét és a mérési stabilitást.

Ez különösen fontos forró víz, hűtővíz és más, nagy hőmérséklet-ingadozású folyadékok alkalmazásakor.

6. Elektronikus és jelfeldolgozási hibák

Az ultrahangos áramlásmérővel mért áthaladási idő különbség rendkívül kicsi lehet, különösen alacsony áramlási sebességek esetén.

Ezért a mérőrendszernek pontosan meg kell határoznia az ultrahangos áthaladási idő nagyon kis különbségeit.

Olyan tényezők, mint:

• Elektronikus zaj
• Órastabilitás
• Jelérzékelés
• A hőmérséklet hatása az elektronikus alkatrészekre
• Jelfeldolgozó algoritmusok
• Az adó áramkör stabilitása

befolyásolhatja a mérést a nulla áramlási pont közelében.

Ez az egyik oka annak, hogy az ultrahangos áramlásmérő teljesítménye nemcsak az átalakítóitól, hanem azok minőségétől is függ.jelfeldolgozó és időmérő rendszer.

7. Miért nem mindig a megfelelő megoldás a nulla kalibráció

Gyakori hiba, hogy azonnal nulla kalibrációt végeznek, amikor az áramlásmérő kis áramlást mutat nulla áramlási körülmények között.

Tegyük fel, hogy a tényleges áramlás nulla, de a mérő folyamatosan a következő értéket mutatja:

+0,08 m/s

A nullpontkalibráció sikeresen csökkentheti a kijelzett értéket körülbelül nullára.

Ha azonban a valódi ok légbuborékok, rezgés, jelátalakító hibás beállítása vagy szelepszivárgás, akkor a hiba nem biztos, hogy állandó.

Például az olvasás megváltozhat:

+0,08 m/s → -0,03 m/s → +0,05 m/s

Ebben az esetben a nulla kalibráció nem tudja kiküszöbölni az alapvető problémát.

Egy jobb hibaelhárítási sorrend a következő:

Nulla áramlás ellenőrzése → Csővezeték állapotának ellenőrzése → Átalakító telepítésének ellenőrzése → Jelerősség ellenőrzése → Légbuborékok és rezgés ellenőrzése → A hőmérsékleti viszonyok ellenőrzése → Szükség esetén végezzen nulla kalibrációt

8. Hogyan különböztethetjük meg a különböző típusú nullpont-problémákat?

Az ultrahangos áramlásmérő nullpont-eltolódásanem feltétlenül maga az elektronikus nullpont okozza.

Sok valós alkalmazásban a látszólagos nullpont-eltolódás valójában a következők kombinációjának eredménye:tényleges alacsony áramlás, jelátalakító telepítése, csőrezgés, légbuborékok, hőmérsékletváltozások, jelminőség és elektronikus mérési stabilitás.

Ezért a helyes megközelítés nem egyszerűen a nullpont beállítása. A mérnöknek először meg kell állapítania, hogy a probléma a ...-ból ered-e.cső, folyadék, berendezés, akusztikus jel vagy elektronika.

Csipeszes ultrahangos áramlásmérők esetén az ellenőrzésJelerősség, jelstabilitás, jelátalakító távolsága, csővezeték állapota és csatlakozási minőségkülönösen fontos a nulla kalibrálás elvégzése előtt.