설치 중 초음파 수량계 측정에 기포가 미치는 부정적인 영향을 방지하는 방법

초음파 수량계 유체 내 음파 전파 시간의 차이를 기반으로 유량을 측정합니다. 측정 정확도가 높고 마모되지 않아 스마트 물 관리 및 무역 결제에 널리 사용됩니다. 그러나 파이프 네트워크의 기포나 구멍은 초음파 수량계의 안정성과 측정 정확도에 심각한 위험을 초래합니다. 가스와 액체 사이의 음향 임피던스 차이가 크기 때문에 기포가 있으면 초음파 신호 전파를 심각하게 방해하여 측정 왜곡이 발생할 수 있습니다. 따라서 기포의 부정적인 영향을 최소화하려면 전문적인 설치 및 시스템 설계가 중요합니다.

초음파 신호에 대한 기포의 본질적인 영향

통과 시간을 사용하든 도플러 방법을 사용하든 초음파 수량계의 작동 원리는 수중 초음파의 안정적인 전파에 의존합니다.

신호 감쇠 및 중단: 기포는 음파의 강력한 감쇠기입니다. 초음파 빔이 파이프를 통해 전파되면 기포와 만나 강한 반사와 산란을 일으키고 수신 신호 강도가 급격히 떨어지거나 심지어 완전히 중단되는 '펄스 손실' 현상이 발생합니다. 이는 전자 변환기가 업스트림 흐름과 다운스트림 흐름 간의 전파 시간 차이를 정확하게 측정하는 것을 방지하여 측정 오류로 직접 이어집니다.

속도 장 왜곡: 많은 수의 기포는 파이프 내 유체의 물리적 특성을 변경하여 슬러깅 또는 층상 흐름을 생성하여 속도 프로필을 심각하게 왜곡할 수 있습니다. 초음파 유량계, 특히 단일 경로 설계에서는 파이프가 완전히 채워지고 흐름 패턴이 균일하다고 가정해야 합니다. 속도 프로파일의 이러한 왜곡은 내장된 보정 계수를 무효화하여 체계적인 오류를 발생시킵니다.

측정 불확실성: 이동 시간 계량기의 경우 기포의 무작위 특성으로 인해 추가적인 소음과 불확실성이 발생하여 순간 유량 판독값에 큰 변동이 나타나고 잠재적으로 "역류"라는 착각이 생길 수도 있습니다.

설치 장소 선택: 기포 축적을 방지하기 위한 기본 전략

기포 간섭을 방지하는 가장 효과적인 방법은 측정 파이프의 소스에서 가스 축적을 방지하는 것입니다. 이를 위해서는 유체 역학 및 초음파 계량에 대한 전문적인 설치 사양을 엄격하게 준수해야 합니다.

1. 낮은 높이 또는 위쪽으로 흐르는 파이프를 우선시합니다.

파이프 네트워크 시스템에서 기포는 부력으로 인해 위쪽으로 이동하고 파이프의 높은 지점에 축적되는 경향이 있습니다.

높은 지점 설치 방지: 초음파 수량계는 파이프라인의 가장 높은 지점에 설치하면 안 됩니다. 높은 지점은 공기 주머니가 형성될 가능성이 가장 높은 곳으로 기포가 오랜 기간 동안 머물면서 파이프 단면에 걸쳐 구멍이 생기고 계량에 심각한 영향을 미칠 수 있는 곳입니다.

전체 흐름 상향 파이프가 권장됩니다. 이상적인 설치 위치는 파이프의 낮은 지점 또는 수직 상향 유동 부분입니다. 수직 상향 흐름 구간에서는 물이 전체 파이프를 통해 흐르므로 기포가 전류와 함께 빠르게 위쪽으로 이동하고 변환기 근처에 축적될 가능성이 줄어듭니다.

2. 직관 작동 요구 사항 및 정류기 구성

직선 파이프는 주로 균일한 유속 분포를 보장하는 데 사용되지만 기포 분산에도 긍정적인 영향을 미칩니다.

충분한 직관 길이: 초음파 수량계의 상류와 하류에 충분한 직관 길이를 유지해야 합니다. 일반적으로 "10D" 및 "5D" 요구 사항을 충족하는 것이 좋습니다. 여기서 D는 파이프 직경을 나타냅니다. 이는 흐름 패턴을 안정화하고 소용돌이를 줄이는 데 도움이 됩니다. 이로 인해 거품이 물에서 추출되거나 물 속으로 빨려 들어갈 수 있습니다.

상류 유량 조절기: 복잡한 배관 레이아웃에서는 초음파 유량계 상류에 특수 유량 조절기 설치를 고려하십시오. 유량 조절기는 주로 유속 왜곡을 제거하지만, 일부 설계는 큰 기포를 부수는 데 도움이 되어 기포가 측정 영역을 더 작고 물 흐름에 의해 더 쉽게 운반되도록 할 수 있습니다.

시스템 지원 및 설계 최적화 조치

위치 선택 외에도 시스템 수준 설계 및 지원 장비도 기포 없는 초음파 수량계 작동을 보장하는 데 중요합니다.

1. 공기 배출 밸브 설치

안정적인 자동 공기 배출 밸브는 파이프라인 상류의 높은 지점이나 초음파 유량계 근처에 설치되어야 합니다.

기능: 벤트 밸브는 파이프 네트워크에서 자유 공기를 지속적이고 효과적으로 제거합니다. 이는 물 채우기, 물 차단 및 재흐름 또는 압력 변동 중에 특히 그렇습니다. 많은 양의 갇힌 공기는 환기 밸브를 통해서만 신속하게 제거될 수 있으므로 유량계 앞의 파이프라인이 가득 찬 상태로 유지됩니다.

2. 충전 및 환기 절차

초음파 수량계를 설치하고 시운전하는 동안 엄격한 충진 및 환기 절차가 중요합니다.

느린 채우기: 파이프 네트워크가 물 공급으로 복원되면 많은 양의 공기가 혼입되어 공기 주머니를 형성하고 수격 현상을 방지할 수 있는 빠른 물 흐름을 피하기 위해 물을 천천히 채워야 합니다.

철저한 환기: 시운전 전에 배출 밸브가 안정되고 기포가 없어질 때까지 환기 밸브 또는 파이프 끝의 밸브를 열어 파이프를 완전히 환기시켜야 합니다.

3. Transit-Time과 Doppler 방법의 적용성 차이

다양한 초음파 기술은 기포에 대한 민감도가 다양합니다.

이동 시간: 이 방법은 기포에 매우 민감하며 깨끗한 액체를 측정하는 것을 목표로 합니다. 모든 거품은 소음이나 간섭으로 간주되므로 위의 방법을 사용하여 엄격히 방지해야 합니다.

도플러 유량 측정은 유체의 입자나 기포에서 반사된 신호를 사용하여 유속을 측정합니다. 따라서 적당한 양의 기포가 작동하는 데 필수적이지만 기포 농도가 과도하거나 부족하면 오류가 발생할 수도 있습니다. 수량계 산업에서는 정확도가 높기 때문에 정수 측정에 통과 시간 방법이 일반적으로 사용됩니다.