เหตุใดเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคจึงเกิดการเบี่ยงเบนจากค่าศูนย์?

สำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกการเคลื่อนตัวของจุดศูนย์หมายถึงสถานการณ์ที่มิเตอร์แสดงอัตราการไหลน้อย แม้ว่าท่อควรจะมีอัตราการไหลเป็นศูนย์ก็ตาม

ปรากฏการณ์นี้มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกแบบวัดเวลาการส่งผ่านเนื่องจากอัตราการไหลคำนวณจากความแตกต่างระหว่างเวลาการเดินทางของคลื่นอัลตราโซนิคต้นน้ำและปลายน้ำ ในสภาวะที่ไม่มีการไหลในอุดมคติ เวลาการเดินทางทั้งสองควรเท่ากันโดยพื้นฐาน อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ อาจเกิดความแตกต่างเล็กน้อยได้เนื่องจากสภาวะการติดตั้ง สภาวะของของเหลว การสั่นสะเทือนของท่อ คุณภาพของสัญญาณ และข้อผิดพลาดในการวัดทางอิเล็กทรอนิกส์

1. ท่ออาจไม่ได้มีอัตราการไหลเป็นศูนย์จริง ๆ

สิ่งแรกที่ต้องตรวจสอบคือ ท่อดังกล่าวมีอัตราการไหลเป็นศูนย์จริงหรือไม่

อาจยังมีกระแสน้ำไหลเล็กน้อยอยู่เนื่องจากสาเหตุ:

• วาล์วรั่ว
• ความแตกต่างของความดันระหว่างสองส่วนของระบบ
• การไหลเวียนตามธรรมชาติ
• การพาความร้อนในระบบน้ำร้อน
• การไหลผ่าน
• การไหลเวียนที่เกิดจากปั๊ม
• ปริมาณน้ำที่เหลืออยู่หลังจากปั๊มหยุดทำงานแล้ว

ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดการไหลอาจแสดงผลดังนี้0.05 ม./วินาทีหลังจากที่ปิดปั๊มแล้ว นี่ไม่ได้หมายความว่ามิเตอร์วัดการไหลมีปัญหาเรื่องจุดศูนย์เสมอไป อาจยังมีของเหลวปริมาณเล็กน้อยไหลผ่านท่ออยู่ก็ได้

ดังนั้น,ควรทำการปรับเทียบจุดศูนย์หลังจากตรวจสอบแล้วว่าท่ออยู่นิ่งสนิทและบรรจุของเหลวเต็มแล้วเท่านั้น

2. การติดตั้งทรานสดิวเซอร์ไม่ถูกต้อง

สำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกชนิดหนีบ การติดตั้งหัววัดมีผลอย่างมากต่อความเสถียรของการวัด

ปัญหาอาจเกิดขึ้นได้หาก:

• ตัวแปลงสัญญาณไม่ได้ถูกจัดวางอย่างถูกต้อง
• ระยะห่างระหว่างหัวแปลงสัญญาณไม่ถูกต้อง
• ทรานสดิวเซอร์ทั้งสองตัวมีเงื่อนไขการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน
• ตัวแปลงสัญญาณถูกติดตั้งในมุมที่ไม่ถูกต้อง
• พื้นผิวสำหรับติดตั้งสกปรกหรือไม่เรียบ
• โหมดการติดตั้งที่เลือกไม่ตรงกับสภาพท่อจริง

ปัญหาเหล่านี้อาจทำให้สัญญาณเสียงต้นทางและปลายทางมีพฤติกรรมที่แตกต่างกัน

ด้วยเหตุนี้ เครื่องวัดการไหลอาจตรวจพบความแตกต่างของเวลาการไหลที่ปรากฏขึ้นเล็กน้อย แม้ว่าจะไม่มีการไหลจริงก็ตาม

3. การสั่นสะเทือนของท่อสามารถทำให้เกิดสัญญาณการไหลที่สังเกตได้

การสั่นสะเทือนทางกลเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่อาจทำให้ค่าศูนย์ไม่เสถียร

หากติดตั้งเครื่องวัดอัตราการไหลไว้ใกล้กับ:

• ปั๊ม
• คอมเพรสเซอร์
• มอเตอร์ขนาดใหญ่
• วาล์ว
• อุปกรณ์สั่นสะเทือนอื่นๆ

การสั่นสะเทือนอาจส่งผลกระทบต่อการยึดติดระหว่างตัวแปลงสัญญาณกับผนังท่อ

นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในสัญญาณอัลตราโซนิกที่ได้รับอีกด้วย

อาการทั่วไปคือ อัตราการไหลที่แสดงผลจะไม่คงที่อยู่ที่ศูนย์ แต่จะผันผวนอยู่รอบๆ ศูนย์ ตัวอย่างเช่น:

0 → 0.03 → -0.02 → 0.05 → 0 ม./วินาที

ในสถานการณ์เช่นนี้ การปรับจุดศูนย์ซ้ำๆ อาจไม่สามารถแก้ปัญหาที่ต้นเหตุได้ ควรตรวจสอบสภาพแวดล้อมการติดตั้งก่อน

4. ฟองอากาศอาจส่งผลกระทบต่อสัญญาณอัลตราโซนิก

ฟองอากาศเป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้การวัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคไม่เสถียร

เนื่องจากคุณสมบัติทางเสียงของก๊าซและของเหลวนั้นแตกต่างกันมาก ฟองอากาศจึงสามารถกระเจิงและลดทอนสัญญาณอัลตราโซนิกขณะที่เดินทางผ่านท่อได้

ซึ่งอาจส่งผลให้เกิด:

• ความแรงของสัญญาณลดลง
• คุณภาพสัญญาณไม่เสถียร
• การตรวจจับเวลาการขนส่งไม่ถูกต้อง
• การอ่านค่าการไหลแบบไม่ต่อเนื่อง
• ค่าการอ่านจุดศูนย์ที่ผันผวน

นี่คือเหตุผลว่าทำไมท่อจึงควรเป็นแบบนั้นเต็มไปด้วยของเหลวอย่างสมบูรณ์และไม่ควรติดตั้งทรานสดิวเซอร์ในบริเวณที่มีอากาศสะสม

5. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของของเหลว

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอาจส่งผลต่อเสถียรภาพของจุดศูนย์ได้เช่นกัน

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิส่งผลต่อคุณสมบัติของของเหลว:

• ความเร็วเสียง
• ความหนาแน่น
• ความหนืด

ในขณะเดียวกัน การขยายตัวเนื่องจากความร้อนอาจทำให้ขนาดของท่อและเส้นทางเสียงเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย

แม้ว่าวิธีการวัดเวลาการเดินทางจะอาศัยความแตกต่างระหว่างเวลาการเดินทางต้นน้ำและปลายน้ำเป็นหลัก มากกว่าความเร็วเสียงสัมบูรณ์ แต่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสภาวะการทำงานก็ยังสามารถส่งผลต่อคุณภาพสัญญาณและความเสถียรของการวัดได้

สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับน้ำร้อน น้ำหล่อเย็น และของเหลวอื่นๆ ที่มีอุณหภูมิผันผวนสูง

6. ข้อผิดพลาดทางอิเล็กทรอนิกส์และการประมวลผลสัญญาณ

ความแตกต่างของเวลาในการเดินทางที่วัดได้ด้วยเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิกนั้นอาจมีค่าน้อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วการไหลต่ำ

ดังนั้น ระบบการวัดจึงต้องสามารถระบุความแตกต่างเล็กน้อยมากในเวลาการส่งผ่านคลื่นอัลตราโซนิคได้อย่างแม่นยำ

ปัจจัยต่างๆ เช่น:

• สัญญาณรบกวนอิเล็กทรอนิกส์
• ความเสถียรของนาฬิกา
• การตรวจจับสัญญาณ
• ผลกระทบของอุณหภูมิต่อชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
• อัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณ
• ความเสถียรของวงจรส่งสัญญาณ

อาจส่งผลต่อการวัดบริเวณจุดที่มีการไหลเป็นศูนย์

นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ประสิทธิภาพของเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคไม่ได้ขึ้นอยู่กับตัวแปลงสัญญาณเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของตัวเครื่องวัดด้วยระบบประมวลผลสัญญาณและการวัดเวลา.

7. เหตุใดการปรับเทียบศูนย์จึงไม่ใช่ทางออกที่ถูกต้องเสมอไป

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยคือ การทำการปรับเทียบค่าศูนย์ทันทีเมื่อมิเตอร์วัดการไหลแสดงค่าการไหลน้อยในสภาวะการไหลเป็นศูนย์

สมมติว่าปริมาณการไหลจริงเป็นศูนย์ แต่มาตรวัดแสดงค่าดังนี้อย่างต่อเนื่อง:

+0.08 ม./วินาที

การปรับเทียบค่าศูนย์อาจช่วยลดค่าที่แสดงให้เหลือประมาณศูนย์ได้สำเร็จ

อย่างไรก็ตาม หากสาเหตุที่แท้จริงคือฟองอากาศ การสั่นสะเทือน การวางตำแหน่งทรานสดิวเซอร์ไม่ถูกต้อง หรือการรั่วไหลของวาล์ว ข้อผิดพลาดอาจจะไม่คงที่

ตัวอย่างเช่น ค่าที่อ่านได้อาจเปลี่ยนแปลงจาก:

+0.08 ม./วินาที → -0.03 ม./วินาที → +0.05 ม./วินาที

ในกรณีนี้ การปรับเทียบเป็นศูนย์ไม่สามารถขจัดปัญหาที่ต้นเหตุได้

ลำดับการแก้ไขปัญหาที่ดีกว่าคือ:

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีการไหล → ตรวจสอบสภาพท่อ → ตรวจสอบการติดตั้งทรานสดิวเซอร์ → ตรวจสอบความแรงของสัญญาณ → ตรวจสอบฟองอากาศและการสั่นสะเทือน → ตรวจสอบสภาพอุณหภูมิ → ทำการปรับเทียบค่าศูนย์หากจำเป็น

8. วิธีแยกแยะปัญหาจุดศูนย์ประเภทต่างๆ

การเบี่ยงเบนจุดศูนย์ในเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคคือไม่จำเป็นต้องเกิดจากจุดศูนย์ทางอิเล็กทรอนิกส์เองเสมอไป.

ในแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงหลายๆ อย่าง สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นการเบี่ยงเบนจุดศูนย์นั้น แท้จริงแล้วเป็นผลมาจากการรวมกันของหลายปัจจัยปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการวัด ได้แก่ อัตราการไหลต่ำจริง การติดตั้งทรานสดิวเซอร์ การสั่นสะเทือนของท่อ ฟองอากาศ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ คุณภาพสัญญาณ และความเสถียรของการวัดทางอิเล็กทรอนิกส์.

ดังนั้น วิธีที่ถูกต้องจึงไม่ใช่การปรับจุดศูนย์เพียงอย่างเดียว วิศวกรควรตรวจสอบก่อนว่าปัญหาเกิดจากอะไรท่อ, ของเหลว, การติดตั้ง, สัญญาณเสียง หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์.

สำหรับเครื่องวัดอัตราการไหลแบบอัลตราโซนิคชนิดหนีบ การตรวจสอบความแรงของสัญญาณ ความเสถียรของสัญญาณ ระยะห่างระหว่างทรานสดิวเซอร์ สภาพของท่อ และคุณภาพของข้อต่อสิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งก่อนทำการปรับเทียบค่าศูนย์