لماذا يعاني مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية من انحراف نقطة الصفر؟

بالنسبة لمقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية،انحراف نقطة الصفريشير ذلك إلى حالة يشير فيها العداد إلى معدل تدفق صغير حتى عندما يكون من المفترض أن يكون التدفق في الأنبوب صفراً.

تُعد هذه الظاهرة ذات أهمية خاصة لـعدادات التدفق فوق الصوتية ذات زمن العبورلأن معدل التدفق يُحسب من الفرق بين زمن انتقال الموجات فوق الصوتية في اتجاهي المنبع والمصب. في حالة انعدام التدفق المثالية، يجب أن يكون زمن الانتقال متساوياً تقريباً. ولكن في الواقع، قد تحدث اختلافات طفيفة نتيجة لظروف التركيب، وحالة السائل، واهتزاز الأنابيب، وجودة الإشارة، وأخطاء القياس الإلكترونية.

1. قد لا يكون تدفق السائل في الأنبوب صفراً في الواقع

أول شيء يجب التحقق منه هو ما إذا كان تدفق الماء في الأنبوب معدومًا بالفعل.

قد يظل هناك تدفق صغير بسبب:

• تسرب الصمام
• فروق الضغط بين قسمين من النظام
• الدورة الدموية الطبيعية
• الحمل الحراري في أنظمة الماء الساخن
• تدفق جانبي
• الدوران الناتج عن المضخة
• التدفق المتبقي بعد توقف المضخة

على سبيل المثال، قد يعرض مقياس التدفق0.05 م/ثبعد إيقاف تشغيل المضخة. هذا لا يعني بالضرورة أن مقياس التدفق يعاني من مشكلة في نقطة الصفر. قد لا تزال هناك كمية صغيرة من السائل تتحرك عبر الأنبوب.

لذلك،يجب إجراء معايرة نقطة الصفر فقط بعد التأكد من أن الأنبوب ثابت تمامًا ومملوء بالكامل بالسوائل.

2. تركيب محول الطاقة بشكل غير صحيح

بالنسبة لمقاييس التدفق فوق الصوتية المثبتة بمشبك، فإن تركيب المحول له تأثير كبير على استقرار القياس.

قد تحدث مشاكل في الحالات التالية:

• المحولات غير محاذية بشكل صحيح.
• المسافة بين المحولات غير صحيحة.
• للمحولين ظروف اقتران مختلفة.
• تم تركيب المحولات بزاوية غير صحيحة.
• سطح التركيب ملوث أو غير مستوٍ.
• طريقة التثبيت المختارة لا تتطابق مع ظروف الأنابيب الفعلية.

يمكن أن تتسبب هذه المشاكل في اختلاف سلوك الإشارات الصوتية في اتجاهي المنبع والمصب.

ونتيجة لذلك، قد يكتشف مقياس التدفق فرقًا طفيفًا ظاهريًا في وقت العبور حتى عندما لا يكون هناك تدفق فعلي.

3. يمكن أن يتسبب اهتزاز الأنابيب في ظهور إشارة تدفق ظاهرية

يُعد الاهتزاز الميكانيكي سببًا محتملاً آخر لعدم الاستقرار الصفري.

إذا تم تركيب مقياس التدفق بالقرب من:

• مضخات
• الضواغط
• محركات كبيرة
• الصمامات
• معدات اهتزازية أخرى

قد يؤثر الاهتزاز على الاقتران بين المحول وجدار الأنبوب.

كما يمكن أن يُدخل ذلك ضوضاء في إشارة الموجات فوق الصوتية المستقبلة.

تتمثل الأعراض النموذجية في أن معدل التدفق المعروض لا يبقى عند الصفر الثابت، بل يتذبذب حول الصفر، على سبيل المثال:

0 → 0.03 → -0.02 → 0.05 → 0 م/ث

في هذه الحالة، قد لا يؤدي تكرار ضبط نقطة الصفر إلى حل المشكلة الأساسية. ينبغي فحص بيئة التركيب أولاً.

4. يمكن أن تؤثر فقاعات الهواء على الإشارة فوق الصوتية

تُعد فقاعات الهواء من أكثر الأسباب شيوعاً لعدم استقرار القياسات بالموجات فوق الصوتية.

نظراً لاختلاف الخصائص الصوتية للغاز والسائل اختلافاً كبيراً، يمكن للفقاعات أن تشتت وتضعف الإشارة فوق الصوتية أثناء انتقالها عبر الأنبوب.

قد ينتج عن ذلك ما يلي:

• انخفاض قوة الإشارة
• جودة إشارة غير مستقرة
• اكتشاف غير صحيح لوقت العبور
• قراءات تدفق متقطعة
• قراءات نقطة الصفر المتذبذبة

ولهذا السبب، من الأفضل أن يكون الأنبوبممتلئ تمامًا بالسوائلويجب عدم تركيب المحولات في الأماكن التي يميل فيها الهواء إلى التراكم.

5. تغيرات درجة حرارة السائل

يمكن أن تؤثر تغيرات درجة الحرارة أيضًا على استقرار نقطة الصفر.

تؤدي التغيرات في درجة الحرارة إلى تغيير خصائص السائل:

• سرعة الصوت
• كثافة
• اللزوجة

في الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي التمدد الحراري إلى تغيير طفيف في أبعاد الأنبوب والمسار الصوتي.

على الرغم من أن طريقة زمن العبور تعتمد إلى حد كبير على الفرق بين أوقات السفر في اتجاه المنبع واتجاه المصب بدلاً من سرعة الصوت المطلقة، إلا أن التغييرات الكبيرة في ظروف التشغيل لا تزال تؤثر على جودة الإشارة واستقرار القياس.

يُعد هذا الأمر ذا أهمية خاصة في التطبيقات التي تتضمن الماء الساخن، ومياه التبريد، والسوائل الأخرى ذات التغيرات الكبيرة في درجات الحرارة.

6. الأخطاء الإلكترونية وأخطاء معالجة الإشارات

يمكن أن يكون فرق وقت العبور الذي يقيسه مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية صغيرًا للغاية، خاصة عند سرعات التدفق المنخفضة.

لذلك، يجب على نظام القياس أن يحدد بدقة الفروق الصغيرة جدًا في وقت انتقال الموجات فوق الصوتية.

عوامل مثل:

• ضوضاء إلكترونية
• استقرار الساعة
• كشف الإشارة
• تأثيرات درجة الحرارة على المكونات الإلكترونية
• خوارزميات معالجة الإشارات
• استقرار دائرة جهاز الإرسال

يمكن أن يؤثر ذلك على القياس بالقرب من نقطة التدفق الصفري.

هذا أحد الأسباب التي تجعل أداء مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لا يعتمد فقط على محولات الطاقة الخاصة به، ولكن أيضًا على جودة مكوناته.نظام معالجة الإشارات وقياس الوقت.

7. لماذا لا يُعدّ ضبط الصفر الحل الأمثل دائمًا

من الأخطاء الشائعة إجراء معايرة الصفر فورًا كلما أظهر مقياس التدفق تدفقًا صغيرًا في ظروف التدفق الصفري.

لنفترض أن التدفق الفعلي يساوي صفرًا، لكن العداد يعرض باستمرار ما يلي:

+0.08 م/ث

قد يؤدي إجراء معايرة الصفر إلى تقليل القيمة المعروضة إلى الصفر تقريبًا.

ومع ذلك، إذا كان السبب الحقيقي هو فقاعات الهواء أو الاهتزاز أو عدم محاذاة المحول أو تسرب الصمام، فقد لا يكون الخطأ ثابتًا.

على سبيل المثال، قد تتغير القراءة من:

+0.08 م/ث → -0.03 م/ث → +0.05 م/ث

في هذه الحالة، لا يمكن لمعايرة الصفر أن تقضي على المشكلة الأساسية.

يُعدّ تسلسل استكشاف الأخطاء وإصلاحها الأفضل هو:

تأكد من انعدام التدفق ← تحقق من حالة الأنبوب ← تحقق من تركيب المحول ← تحقق من قوة الإشارة ← تحقق من وجود فقاعات هواء واهتزازات ← تحقق من ظروف درجة الحرارة ← قم بمعايرة الصفر إذا لزم الأمر

8. كيفية التمييز بين أنواع مسائل النقطة الصفرية المختلفة

الانحراف الصفري في مقياس التدفق بالموجات فوق الصوتية هوليس بالضرورة أن يكون السبب هو نقطة الصفر الإلكترونية نفسها.

في العديد من التطبيقات العملية، ما يبدو أنه انحراف نقطة الصفر هو في الواقع نتيجة لمزيج منالتدفق المنخفض الفعلي، تركيب المحول، اهتزاز الأنابيب، فقاعات الهواء، تغيرات درجة الحرارة، جودة الإشارة، واستقرار القياس الإلكتروني.

لذلك، فإن النهج الصحيح ليس مجرد ضبط نقطة الصفر. يجب على المهندس أولاً تحديد ما إذا كانت المشكلة تنشأ منالأنابيب، السوائل، التركيبات، الإشارات الصوتية، أو الإلكترونيات.

بالنسبة لعدادات التدفق فوق الصوتية المثبتة بمشبك، تحقق منقوة الإشارة، استقرار الإشارة، تباعد المحولات، حالة الأنابيب، وجودة الاقترانيُعد هذا الأمر بالغ الأهمية قبل إجراء معايرة الصفر.