Zašto ultrazvučni mjerač protoka ima pomak nulte tačke?

Za ultrazvučni mjerač protoka,pomak nulte tačkeodnosi 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 za vrijeme tranzita, jer se protok izračunava iz razlike između vremena ultrazvučnog tranzita uzvodno i nizvodno. U idealnom stanju nultog protoka, dva vremena tranzita trebala bi biti u suštini jednaka. Međutim, u praksi se mogu pojaviti male razlike zbog uslova instalacije, stanja fluida, vibracija cijevi, kvaliteta signala i grešaka u elektronskom mjerenju.

1. Cijev možda zapravo nije na nultom protoku

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

Mali protok može i dalje postojati zbog:

• Curenje ventila
• Razlike u pritisku između dva dijela sistema
• Prirodna cirkulacija
• Termalna konvekcija u sistemima tople vode
• Obilazni protok
• Cirkulacija izazvana 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 tačkom. Moguće je da se još uvijek mala količina tekućine kreće kroz cijev.

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

2. Nepravilna instalacija pretvarača

Kod ultrazvučnih mjerača protoka koji se pričvršćuju stezaljkama, ugradnja pretvarača ima značajan utjecaj na stabilnost mjerenja.

Problemi se mogu pojaviti ako:

• Pretvarači nisu pravilno poravnati.
• Razmak između pretvarača je netačan.
• Dva pretvarača imaju različite uslove spajanja.
• Pretvarači su postavljeni pod pogrešnim uglom.
• Površina za montažu je kontaminirana ili neravna.
• Odabrani način instalacije ne odgovara stvarnim uvjetima cijevi.

Ovi problemi mogu uzrokovati da se uzvodni i nizvodni akustični signali ponašaju različito.

Kao rezultat toga, mjerač protoka može detektovati 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 uticati na spregu između pretvarača i zida cijevi.

Takođe može uvesti 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 tačke možda neće riješiti osnovni problem. Prvo treba istražiti okruženje instalacije.

4. Mjehurići zraka mogu utjecati na ultrazvučni signal

Mjehurići zraka su jedan 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
• Nestabilan kvalitet signala
• Netačno otkrivanje vremena tranzita
• Povremena očitanja protoka
• Fluktuirajuća očitanja nulte tačke

Zbog toga bi cijev idealno trebala bitipotpuno napunjen tekućinom, a pretvarače ne treba postavljati na mjesta gdje se zrak obično nakuplja.

5. Promjene temperature fluida

Promjene temperature također mogu utjecati na stabilnost nulte tačke.

Promjene temperature mijenjaju tečnost:

• Brzina zvuka
• Gustoća
• Viskoznost

Istovremeno, termičko širenje može neznatno promijeniti dimenzije cijevi i akustični put.

Iako se metoda tranzitnog vremena uveliko oslanja na razliku između vremena putovanja uzvodno i nizvodno, a ne na apsolutnu brzinu zvuka, značajne promjene u radnim uslovima i dalje mogu uticati na kvalitet signala i stabilnost mjerenja.

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

6. Elektronske greške i greške u obradi signala

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

Stoga, mjerni sistem mora precizno odrediti vrlo male razlike u vremenu ultrazvučnog tranzita.

Faktori kao što su:

• Elektronska buka
• Stabilnost sata
• Detekcija signala
• Uticaj temperature na elektronske komponente
• Algoritmi za obradu signala
• Stabilnost kola predajnika

može uticati na mjerenje blizu tačke nultog protoka.

To je jedan od razloga zašto performanse ultrazvučnog mjerača protoka ne zavise samo od njegovih pretvarača, već i od kvaliteta njegovogsistem za obradu signala i mjerenje vremena.

7. Zašto kalibracija nule nije uvijek pravo rješenje

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

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

+0,08 m/s

Kalibracija nule može uspješno smanjiti prikazanu vrijednost na približno nulu.

Međutim, ako su pravi uzrok mjehurići zraka, vibracije, neusklađenost pretvarača ili curenje ventila, greška 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 eliminirati osnovni problem.

Bolji redoslijed rješavanja problema je sljedeći:

Potvrdite nulti protok → Provjerite stanje cijevi → Provjerite instalaciju pretvarača → Provjerite jačinu signala → Provjerite ima li mjehurića zraka i vibracija → Provjerite temperaturne uvjete → Izvršite kalibraciju nule ako je potrebno

8. Kako razlikovati različite tipove problema nulte tačke

Pomak nulte tačke kod ultrazvučnog mjerača protoka jenije nužno uzrokovano samom elektronskom nultom tačkom.

U mnogim stvarnim primjenama, ono što se čini kao pomak nulte tačke zapravo je rezultat kombinacijestvarni mali protok, instalacija pretvarača, vibracije cijevi, mjehurići zraka, promjene temperature, kvalitet signala i stabilnost elektroničkog mjerenja.

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

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