Como os hidrômetros ultrassônicos lidam com a interferência de bolhas de ar ou incrustações em tubulações

Medidores de água ultrassônicos , com sua alta precisão, amplo alcance e desempenho livre de manutenção, desempenham um papel vital em sistemas de água inteligentes. No entanto, o ambiente complexo das redes de abastecimento de água, particularmente a presença de bolhas de ar e incrustações nas tubagens, apresenta dois desafios principais que afectam a estabilidade de todos os instrumentos de medição não mecânicos.

Princípios e contramedidas para interferência de bolhas de ar

As bolhas de ar têm o impacto mais direto e dramático nos hidrômetros ultrassônicos. A velocidade de propagação e as características de atenuação das ondas ultrassônicas na água e no ar diferem significativamente. Mesmo uma pequena quantidade de bolhas de ar pode causar dispersão severa, atenuação ou até mesmo interrupção do sinal acústico, resultando diretamente em saltos transitórios nos dados de medição ou leituras imprecisas.

1. Algoritmos de Processamento de Sinais e Tecnologias de Filtragem

A principal tecnologia anti-bolha de ar dos medidores de água ultrassônicos modernos reside em seus poderosos algoritmos de processamento de sinal:

Amostragem multipulso/multiciclo: O medidor não depende dos resultados de medição de um único sinal ultrassônico. Em vez disso, ele envia e recebe vários pulsos dentro de um ciclo de medição e realiza análises estatísticas em tempo real e média ponderada desses dados. Quando um grupo de pulsos é gravemente interrompido por bolhas, causando distorção ou interrupção do sinal, o sistema o identifica como um valor discrepante e o remove automaticamente, garantindo a validade e a precisão do cálculo da vazão final.

Monitoramento da intensidade do sinal e da relação sinal-ruído (SNR): O instrumento monitora a intensidade do sinal ultrassônico recebido e o SNR em tempo real. Quando bolhas excessivas fazem com que a intensidade do sinal caia drasticamente abaixo de um limite predefinido, o instrumento emite um aviso de falha e pode até entrar no modo de baixo consumo de energia ou em um alarme de Tubo Vazio para evitar a saída de dados errôneos.

Filtragem Digital: Métodos avançados de filtragem digital, como a filtragem de Kalman, são usados ​​para suavizar dados de fluxo instantâneo, filtrando efetivamente flutuações de fluxo e picos causados ​​por bolhas ocasionais, melhorando assim a estabilidade dos dados.

2. Otimizando a Estrutura do Canal de Fluxo

Do ponto de vista do projeto físico, os fabricantes reduzem a retenção de bolhas otimizando a estrutura do canal de fluxo interno dos hidrômetros:

Design direto: A maioria dos medidores de água ultrassônicos utiliza um design de tubo direto, que reduz obstáculos e cantos no caminho do fluido, garantindo um fluxo de água suave e evitando vórtices, reduzindo assim o acúmulo de bolhas na área de medição.

Disposição vertical ou angular do transdutor: Em comparação com uma disposição horizontal, a montagem do transdutor em um ângulo (como um ângulo de 45°) ou verticalmente ajuda o feixe de som a passar pelo fluxo principal, reduzindo a probabilidade de bolhas bloquearem o caminho do som.

Dimensionando mecanismo e solução de interferência

A incrustação refere-se à formação de uma camada dura de depósitos nas paredes dos tubos, causada por minerais como cálcio e magnésio na água. Para hidrômetros ultrassônicos, a interferência de escala se manifesta principalmente de duas maneiras:

Reduzindo o comprimento do caminho de propagação do som: A incrustação adere às paredes do tubo e à superfície interna do transdutor, estreitando o diâmetro do canal de fluxo. Isto, por sua vez, altera a distância real de propagação da onda ultrassônica, levando a desvios sistemáticos nos resultados da medição.

Atenuação da energia das ondas sonoras: A escala, um meio solto ou poroso, absorve e dispersa a energia ultrassônica, reduzindo a intensidade do sinal recebido.

1. Seleção do material do transdutor e do canal de fluxo

Os fabricantes profissionais selecionam materiais com alta resistência à corrosão e baixas propriedades de adesão para combater a formação de incrustações:

Materiais compósitos de alto desempenho: O tubo de medição é construído a partir de plásticos de engenharia especializados ou aço inoxidável, que possuem superfícies lisas e baixa energia superficial, tornando-os menos suscetíveis à adesão de incrustações.

Tratamento especializado da superfície do transdutor: A passivação ou aplicação de um revestimento antiincrustante especial na superfície do transdutor em contato com a água inibe efetivamente a deposição de incrustações em pontos críticos de medição.

2. Tecnologia de autodiagnóstico e correção

Para resolver os desvios de medição causados ​​pela acumulação de incrustações a longo prazo, os medidores de água ultrassônicos apresentam recursos avançados de autodiagnóstico e autocorreção:

Monitoramento da velocidade do som: O medidor monitora continuamente a velocidade do som do fluxo de água. O acúmulo de incrustações não altera significativamente a velocidade do som da água, mas altera a linha de base do tempo para a propagação das ondas sonoras. Ao comparar a velocidade do som da linha de base definida de fábrica com o tempo de propagação efetivo atual, o sistema estima a extensão das mudanças no caminho do fluxo.

Modelo de compensação e calibração: alguns modelos de última geração incluem um modelo de compensação integrado que ajusta automaticamente as leituras de fluxo com base na atenuação do sinal do transdutor e nas alterações do tempo de propagação para compensar erros causados ​​por acúmulo de pequena escala.

Alerta anormal: Quando o acúmulo de incrustações ou corrosão se torna tão grave que afeta a qualidade do sinal e a relação sinal-ruído continua a degradar até o ponto onde a compensação eficaz não é mais possível, o medidor envia um alerta de manutenção para a plataforma de gerenciamento através do módulo de comunicação remota, indicando que a limpeza física ou substituição é necessária, garantindo confiabilidade de medição a longo prazo.