Sự khác biệt về cấu trúc và độ chính xác của phép đo giữa đồng hồ nước siêu âm đơn đường và đa đường

Trong quản lý nước thông minh hiện đại và đo lường và kiểm soát dòng chảy công nghiệp, đồng hồ nước siêu âm đã trở thành công cụ đo lường chủ đạo do không có bộ phận chuyển động cơ học, giảm áp suất thấp và độ chính xác cao. Đồng hồ đo nước siêu âm chủ yếu được phân loại thành thiết kế một đường và nhiều đường, tùy thuộc vào số lượng đường dẫn sóng âm. Hiểu được sự khác biệt cốt lõi giữa hai cấu trúc này về nguyên tắc, thành phần và độ chính xác của phép đo là rất quan trọng để chọn đồng hồ đo lưu lượng phù hợp nhất cho ứng dụng của bạn.

Thiết kế kết cấu và bố trí đường dẫn sóng âm

1. Đồng hồ đo nước siêu âm một đường

Như tên cho thấy, đồng hồ đo nước siêu âm một đường chỉ sử dụng một cặp đầu dò (tức là một đường đo sóng âm) trên mặt cắt ngang dòng chảy.

Đặc điểm cấu trúc: Thiết kế này đơn giản nhất và chi phí tương đối thấp. Hai bộ chuyển đổi thường được đặt xiên dọc theo đường kính ống hoặc dọc theo chiều dài dây cung cụ thể, tạo thành một chùm âm thanh duy nhất. Sóng âm lan truyền dọc theo đường dẫn cố định này, cả ngược dòng và xuôi dòng, và tốc độ dòng chảy dọc theo đường dẫn này được tính bằng phương pháp thời gian vận chuyển.

Tình huống áp dụng: Thường được sử dụng trong đường ống có đường kính nhỏ hoặc cho các ứng dụng đọc đồng hồ dân dụng với yêu cầu độ chính xác đo vừa phải. Vì đường dẫn sóng âm là đơn nên nó có thể được làm nhỏ gọn hơn và mang lại sự linh hoạt khi lắp đặt cao hơn.

2. Đồng hồ đo nước siêu âm đa đường

Đồng hồ nước siêu âm đa đường sử dụng hai hoặc nhiều cặp đầu dò (ví dụ: hai kênh, ba kênh hoặc bốn kênh) được lắp đặt trên mặt cắt ngang của ống, tạo ra nhiều đường dẫn sóng âm.

Đặc điểm cấu trúc: Cấu trúc tương đối phức tạp, đòi hỏi nhiều bộ chuyển đổi và mạch xử lý tín hiệu phức tạp hơn. Các đường sóng âm này thường được phân bố dọc theo các hướng hợp âm khác nhau để tối đa hóa phạm vi phủ sóng hoặc mô phỏng sự phân bố vận tốc trên mặt cắt ngang của dòng chảy.

Công nghệ cốt lõi: Đồng hồ nước đa đường sử dụng thuật toán tích hợp số hoặc trung bình có trọng số để tính toán toàn diện vận tốc dòng chảy dọc theo nhiều đường và xác định vận tốc trung bình trên toàn bộ mặt cắt ngang, từ đó đạt được phép đo lưu lượng có độ chính xác cao hơn.

Kịch bản áp dụng: Chủ yếu được sử dụng trong mạng lưới cấp nước có đường kính lớn, chuyển giao thương mại, đo lường công nghiệp có độ chính xác cao và các ứng dụng yêu cầu tỷ lệ quay vòng cực cao.

Độ chính xác của phép đo và khả năng thích ứng của chế độ dòng chảy

Sự khác biệt về cấu trúc trực tiếp xác định khoảng cách đáng kể về độ chính xác của phép đo và khả năng thích ứng chế độ dòng chảy giữa hai đồng hồ nước.

1. Sự phụ thuộc vào phân bố vận tốc

Nước trong ống không chảy đều; thay vào đó, nó thể hiện một đặc tính vận tốc, điển hình là vận tốc cao ở trung tâm và vận tốc thấp ở gần thành ống. Cấu hình vận tốc này có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố gây nhiễu như van ngược dòng, khuỷu và máy bơm, dẫn đến dòng chảy bị biến dạng.

Hạn chế của Máy đo đơn kênh: Máy đo đơn kênh chỉ đo tốc độ dòng chảy tại một điểm duy nhất hoặc dọc theo một đường trong mặt cắt ngang. Họ giả định rằng phân bố vận tốc thực tế phù hợp với phân bố vận tốc lý tưởng (chẳng hạn như dòng chảy đã phát triển đầy đủ) và sử dụng hệ số hiệu chỉnh cố định để chuyển vận tốc đường đi thành vận tốc trung bình. Khi mô hình dòng chảy thực tế bị biến dạng, hệ số hiệu chỉnh sẽ trở nên không hiệu quả, dẫn đến độ chính xác của phép đo giảm mạnh. Đây là điểm nghẽn lớn nhất về độ chính xác của hệ thống một kênh.

Ưu điểm của hệ thống đa kênh: Bằng cách thu thập nhiều mẫu tốc độ dòng chảy tại các vị trí khác nhau, hệ thống đa kênh có thể nắm bắt được hình dạng thực sự của sự phân bổ tốc độ dòng chảy ở mức độ lớn hơn. Bằng cách sử dụng các thuật toán tích hợp số phức tạp, hệ thống đa kênh có thể bù và sửa các luồng bị biến dạng một cách hiệu quả, giảm đáng kể các lỗi do nhiễu loạn mô hình luồng. Do đó, độ chính xác đo lường của chúng cao hơn đáng kể so với hệ thống một kênh. Ưu điểm về độ ổn định của hệ thống đa kênh đặc biệt rõ rệt trong điều kiện lắp đặt kém lý tưởng (chẳng hạn như chiều dài ống thẳng không đủ).

2. Khả năng đo dòng chảy thấp và dòng chảy thấp

Tỷ lệ quay vòng đo khả năng của đồng hồ nước siêu âm để duy trì độ chính xác trong phạm vi dòng chảy rộng.

Do khả năng xử lý tín hiệu yếu và nắm bắt chính xác phân bố tốc độ dòng chảy, hệ thống đa kênh thường có tỷ lệ chuyển đổi cao hơn. Điều này có nghĩa là chúng có thể duy trì phép đo ổn định ở lưu lượng cực thấp (chẳng hạn như tại điểm lưu lượng Q1), khiến chúng có giá trị hơn trong việc theo dõi rò rỉ.

Khi tốc độ dòng chảy thấp, tín hiệu chênh lệch vận tốc trên đường sóng âm yếu và sự phân bố vận tốc dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, bong bóng, v.v. Giới hạn dưới của độ chính xác đo cao và tỷ lệ phạm vi tương đối hạn chế.