Proč dochází u ultrazvukového průtokoměru k posunu nulového bodu?

Pro ultrazvukový průtokoměr,posun nulového boduoznačuje situaci, kdy měřič ukazuje malý průtok, i když by potrubí mělo mít nulový průtok.

Tento jev je obzvláště důležitý proultrazvukové průtokoměry s měřením doby průchodu, protože průtok se vypočítává z rozdílu mezi dobou průchodu ultrazvuku proti proudu a po proudu. V ideálním případě s nulovým průtokem by obě doby průchodu měly být v podstatě stejné. V praxi se však mohou vyskytnout malé rozdíly v důsledku instalačních podmínek, stavu kapaliny, vibrací potrubí, kvality signálu a chyb elektronického měření.

1. Potrubí nemusí být ve skutečnosti v nulovém průtoku

První věc, kterou je třeba zkontrolovat, je, zda je potrubí skutečně na nulovém průtoku.

Malý tok může stále existovat z důvodu:

• Únik ventilu
• Tlakové rozdíly mezi dvěma částmi systému
• Přirozená cirkulace
• Tepelná konvekce v teplovodních systémech
• Obtokový tok
• Cirkulace indukovaná pumpou
• Zbytkový průtok po zastavení čerpadla

Například průtokoměr může zobrazovat0,05 m/spo vypnutí čerpadla. To nutně neznamená, že má průtokoměr problém s nulovým bodem. Potrubím může stále protékat malé množství kapaliny.

Proto,Kalibrace nulového bodu by se měla provádět pouze po ověření, že je potrubí zcela v klidu a zcela naplněno kapalinou.

2. Nesprávná instalace převodníku

U ultrazvukových průtokoměrů s příložným systémem má instalace převodníku významný vliv na stabilitu měření.

Problémy mohou nastat, pokud:

• Převodníky nejsou správně zarovnány.
• Rozteč snímačů je nesprávná.
• Oba měniče mají odlišné podmínky propojení.
• Převodníky jsou namontovány v nesprávném úhlu.
• Montážní povrch je znečištěný nebo nerovný.
• Zvolený způsob instalace neodpovídá skutečným podmínkám potrubí.

Tyto problémy mohou způsobit, že se akustické signály proti proudu a po proudu chovají odlišně.

V důsledku toho může průtokoměr detekovat malý zdánlivý rozdíl v době průtoku, i když skutečný průtok neprobíhá.

3. Vibrace potrubí mohou způsobit zdánlivý signál průtoku

Mechanické vibrace jsou další možnou příčinou nulové nestability.

Pokud je průtokoměr instalován v blízkosti:

• Čerpadla
• Kompresory
• Velké motory
• Ventily
• Ostatní vibrační zařízení

Vibrace mohou ovlivnit spojení mezi snímačem a stěnou potrubí.

Může také vnášet šum do přijímaného ultrazvukového signálu.

Typickým příznakem je, že zobrazený průtok nezůstává stabilně na nule, ale kolísá kolem nuly, například:

0 → 0,03 → -0,02 → 0,05 → 0 m/s

V této situaci nemusí opakované nastavování nulového bodu vyřešit základní problém. Nejprve je třeba prozkoumat instalační prostředí.

4. Vzduchové bubliny mohou ovlivnit ultrazvukový signál

Vzduchové bubliny jsou jednou z nejčastějších příčin nestabilních ultrazvukových měření.

Protože se akustické vlastnosti plynu a kapaliny velmi liší, bubliny mohou rozptylovat a zeslabovat ultrazvukový signál, když prochází potrubím.

To může mít za následek:

• Snížená síla signálu
• Nestabilní kvalita signálu
• Nesprávná detekce doby přepravy
• Přerušované odečty průtoku
• Kolísavé hodnoty nulového bodu

Proto by potrubí ideálně mělo býtzcela naplněné kapalinoua měniče by neměly být instalovány na místech, kde se hromadí vzduch.

5. Změny teploty kapaliny

Změny teploty mohou také ovlivnit stabilitu nulového bodu.

Změny teploty ovlivňují vlastnosti kapaliny:

• Rychlost zvuku
• Hustota
• Viskozita

Zároveň může tepelná roztažnost mírně změnit rozměry potrubí a akustickou cestu.

Přestože se metoda doby přenosu do značné míry spoléhá na rozdíl mezi dobou přenosu zvuku proti proudu a po proudu spíše než na absolutní rychlost zvuku, mohou i tak významné změny provozních podmínek ovlivnit kvalitu signálu a stabilitu měření.

To je obzvláště důležité v aplikacích zahrnujících horkou vodu, chladicí vodu a další kapaliny s velkými teplotními výkyvy.

6. Elektronické chyby a chyby zpracování signálu

Rozdíl doby průtoku měřený ultrazvukovým průtokoměrem může být extrémně malý, zejména při nízkých rychlostech proudění.

Měřicí systém proto musí přesně určovat i velmi malé rozdíly v době průchodu ultrazvuku.

Faktory jako:

• Elektronický šum
• Stabilita hodin
• Detekce signálu
• Vliv teploty na elektronické součástky
• Algoritmy pro zpracování signálu
• Stabilita obvodu vysílače

může ovlivnit měření v blízkosti bodu nulového průtoku.

To je jeden z důvodů, proč výkon ultrazvukového průtokoměru závisí nejen na jeho převodnících, ale také na kvalitě jehosystém pro zpracování signálu a měření času.

7. Proč kalibrace nuly není vždy správným řešením

Častou chybou je okamžité provedení nulové kalibrace, kdykoli průtokoměr zobrazuje malý průtok při nulových podmínkách průtoku.

Předpokládejme, že skutečný průtok je nulový, ale měřič trvale zobrazuje:

+0,08 m/s

Nulová kalibrace může úspěšně snížit zobrazenou hodnotu přibližně na nulu.

Pokud je však skutečnou příčinou vzduchové bubliny, vibrace, špatné vyrovnání snímače nebo netěsnost ventilu, nemusí být chyba konstantní.

Například se údaj může změnit z:

+0,08 m/s → -0,03 m/s → +0,05 m/s

V tomto případě kalibrace nuly nemůže odstranit základní problém.

Lepší postup pro řešení problémů je:

Potvrďte nulový průtok → Zkontrolujte stav potrubí → Zkontrolujte instalaci převodníku → Zkontrolujte sílu signálu → Zkontrolujte vzduchové bubliny a vibrace → Zkontrolujte teplotní podmínky → V případě potřeby proveďte kalibraci nuly

8. Jak rozlišit různé typy problémů s nulovým bodem

Posun nulového bodu v ultrazvukovém průtokoměru jenemusí být nutně způsobeno samotným elektronickým nulovým bodem.

V mnoha reálných aplikacích je to, co se jeví jako posun nulového bodu, ve skutečnosti výsledkem kombinaceskutečný nízký průtok, instalace převodníku, vibrace potrubí, vzduchové bubliny, změny teploty, kvalita signálu a stabilita elektronického měření.

Správný přístup tedy nespočívá pouze v nastavení nulového bodu. Technik by měl nejprve zjistit, zda problém pochází zpotrubí, kapalina, instalace, akustický signál nebo elektronika.

U příložných ultrazvukových průtokoměrů kontrolaSíla signálu, stabilita signálu, rozteč snímačů, stav potrubí a kvalita spojeníje obzvláště důležité před provedením nulové kalibrace.