Comment éviter l'impact négatif des bulles d'air sur la mesure du compteur d'eau à ultrasons lors de l'installation

Compteurs d'eau à ultrasons mesurer le débit en fonction de la différence de temps de propagation des ondes sonores dans un fluide. Ils offrent une grande précision de mesure et sont inusables, ce qui les rend largement utilisés dans la gestion intelligente de l'eau et le règlement commercial. Cependant, les bulles d'air ou les cavités dans les réseaux de canalisations présentent un risque important pour la stabilité et la précision des mesures des compteurs d'eau à ultrasons. En raison de la différence significative d'impédance acoustique entre le gaz et le liquide, la présence de bulles d'air peut gravement interférer avec la propagation du signal ultrasonore, entraînant une distorsion des mesures. Par conséquent, une installation professionnelle et une conception du système sont essentielles pour minimiser l’impact négatif des bulles d’air.

L'impact essentiel des bulles d'air sur les signaux ultrasoniques

Les principes de fonctionnement des compteurs d'eau à ultrasons, qu'ils utilisent la méthode du temps de transit ou la méthode Doppler, reposent sur la propagation stable des ondes ultrasonores dans l'eau.

Atténuation et interruption du signal : les bulles d'air sont un puissant atténuateur des ondes sonores. Lorsqu'un faisceau ultrasonique se propage dans un tuyau, il rencontre des bulles d'air, provoquant une forte réflexion et diffusion, entraînant une forte baisse de la force du signal reçu, voire une interruption complète, un phénomène connu sous le nom de « perte d'impulsion ». Cela empêche le convertisseur électronique de mesurer avec précision la différence de temps de propagation entre les flux amont et aval, conduisant directement à des erreurs de comptage.

Distorsion du champ de vitesse : un grand nombre de bulles peuvent modifier les propriétés physiques du fluide dans le tuyau, créant des coups de feu ou un écoulement stratifié, ce qui déforme gravement le profil de vitesse. Les compteurs d'eau à ultrasons, en particulier les modèles à trajet unique, doivent supposer que le tuyau est complètement rempli et que le modèle d'écoulement est uniforme. Cette distorsion du profil de vitesse invalide le facteur de correction intégré, conduisant à des erreurs systématiques.

Incertitude de mesure : pour les compteurs à temps de transit, la nature aléatoire des bulles introduit du bruit et de l'incertitude supplémentaires, se manifestant par de grandes fluctuations dans les lectures de débit instantanées et pouvant même créer l'illusion d'un « reflux ».

Sélection du site d'installation : la stratégie fondamentale pour éviter l'accumulation de bulles

Le moyen le plus efficace d’éviter les interférences de bulles est d’empêcher l’accumulation de gaz dans le tube de mesure à sa source. Cela nécessite le strict respect des spécifications d’installation professionnelles en matière de mécanique des fluides et de comptage par ultrasons.

1. Privilégiez les canalisations de faible niveau ou à écoulement ascendant

Dans un système de réseau de canalisations, les bulles ont tendance à se déplacer vers le haut en raison de la flottabilité et à s'accumuler aux points hauts de la canalisation.

Évitez l’installation en hauteur : les compteurs d’eau à ultrasons ne doivent jamais être installés au point le plus élevé d’une canalisation. Les points hauts sont les endroits où les poches d'air sont les plus susceptibles de se former, où les bulles peuvent persister pendant de longues périodes, créant une cavité qui s'étend sur toute la section transversale du tuyau et a un impact sérieux sur le comptage.

Un tuyau ascendant à plein débit est recommandé : l'emplacement d'installation idéal est un point bas ou une section du tuyau s'écoulant verticalement vers le haut. Dans les sections à écoulement vertical ascendant, l'eau s'écoule à travers le tuyau plein, permettant aux bulles d'être rapidement déplacées vers le haut avec le courant et moins susceptibles de s'accumuler près du transducteur.

2. Exigences relatives aux conduites droites et configuration du redresseur

Bien que les conduites droites soient principalement utilisées pour assurer une répartition uniforme de la vitesse d'écoulement, elles ont également un effet positif sur la dispersion des bulles.

Longueurs de tuyaux droits suffisantes : Des longueurs de tuyaux droits suffisantes doivent être maintenues en amont et en aval du compteur d'eau à ultrasons (en général, il est recommandé de répondre aux exigences « 10D » et « 5D », où D représente le diamètre du tuyau). Cela aide à stabiliser le modèle d’écoulement et à réduire les tourbillons, qui peuvent provoquer l’extraction ou l’aspiration de bulles dans l’eau.

Conditionneur de débit en amont : dans les configurations de tuyauterie complexes, envisagez d'installer un conditionneur de débit spécialisé en amont du compteur d'eau à ultrasons. Bien qu'un conditionneur de débit élimine principalement la distorsion de la vitesse d'écoulement, certains modèles peuvent également aider à briser les grosses bulles, les faisant traverser la zone de dosage en plus petites bulles, plus facilement transportées par le débit d'eau.

Mesures de prise en charge du système et d’optimisation de la conception

Outre le choix de l'emplacement, la conception au niveau du système et l'équipement de support sont également essentiels pour garantir un fonctionnement sans bulles des compteurs d'eau à ultrasons.

1. Installez une vanne de ventilation

Une vanne de purge d'air automatique fiable doit être installée à un point haut de la canalisation en amont ou à proximité du compteur d'eau à ultrasons.

Fonction : La vanne de ventilation élimine continuellement et efficacement l'air libre du réseau de canalisations. Cela est particulièrement vrai lors du remplissage d'eau, de la fermeture et du reflux de l'eau ou des fluctuations de pression. De grandes quantités d'air emprisonné ne peuvent être rapidement évacuées que par la vanne de purge, garantissant ainsi que la conduite devant le débitmètre reste pleine.

2. Procédures de remplissage et de ventilation

Des procédures strictes de remplissage et de ventilation sont cruciales lors de l’installation et de la mise en service des compteurs d’eau à ultrasons.

Remplissage lent : lorsque le réseau de canalisations est rétabli à l'approvisionnement en eau, l'eau doit être remplie lentement pour éviter un écoulement d'eau rapide qui pourrait entraîner de grandes quantités d'air, formant des poches d'air et empêchant les coups de bélier.

Ventilation complète : avant la mise en service, le tuyau doit être complètement purgé en ouvrant la vanne de ventilation ou la vanne à l'extrémité du tuyau jusqu'à ce que l'écoulement soit stable et exempt de bulles.

3. Différences d’applicabilité entre les méthodes Transit-Time et Doppler

Différentes technologies ultrasoniques ont des sensibilités variables aux bulles.

Transit-Time : Cette méthode est extrêmement sensible aux bulles et vise à mesurer des liquides propres. Toutes les bulles sont considérées comme du bruit ou des interférences et doivent être strictement évitées en utilisant les méthodes ci-dessus.

La mesure du débit Doppler repose sur le signal réfléchi par les particules ou les bulles dans le fluide pour mesurer la vitesse d'écoulement. Par conséquent, une quantité modérée de bulles est essentielle à son fonctionnement, mais des concentrations de bulles excessives ou insuffisantes peuvent également provoquer des erreurs. Dans l'industrie du comptage d'eau, la méthode du temps de transit est couramment utilisée pour mesurer l'eau propre en raison de sa grande précision.