Kaip DP siųstuvas matuoja srautą? Principas, formulė ir praktinis vadovas

Svarbiausi santykiai yra:

ΔP ∝ Q², taigi Q ∝ √ΔP

Kitaip tariant, diferencinis slėgis kinta maždaug pagal srauto kvadratą. Todėl DP siųstuvas pirmiausia matuoja slėgį; srautas daromas iš to slėgio skirtumo. Jei norite plačiau susipažinti su pačiu instrumentu, peržiūrėkite šią apžvalgąslėgio siųstuvaiir taidiferencinio slėgio siųstuvaspuslapį.

Ką iš tikrųjų matuoja DP siųstuvas?

DP siųstuvas turi aukšto-slėgio ir žemo{1}}slėgio pusę. Jis matuoja skirtumą tarp šių dviejų slėgių:

ΔP = P1 − P2

Jei siųstuvas yra prijungtas prie tinkamai suprojektuoto pirminio srauto elemento, išmatuotas diferencinis slėgis turi žinomą ryšį su srautu.

Šis skirtumas yra svarbus, nes vien siųstuvas nesukuria srauto matavimo. Visą DP srauto sistemą paprastai sudaro:

• pagrindinis elementas, sukuriantis slėgio skirtumą;
• slėgio čiaupai, kurie jaučia slėgį prieš ir pasroviui;
• impulsines linijas arba tiesioginį{0}}montavimo įrenginį, kuris tuos slėgius perduoda siųstuvui;
• DP siųstuvas, matuojantis slėgio skirtumą; ir
• siųstuvas, PLC, DCS arba srauto kompiuteris, kuris konvertuoja DP į reikiamą srauto kintamąjį.

Platesnis slėgio ir srauto ryšys aptariamas šiame vadovesrauto-greičio ir slėgio santykis.

Kaip veikia DP srauto matavimas žingsnis po žingsnio

1. Pagrindinis elementas pakeičia srauto sritį

Apsvarstykite įprastą angos plokštę. Jo anga yra mažesnė už vamzdžio skersmenį, todėl laisvas srauto plotas sumažėja, kai skystis praeina per apribojimą.

Tas pats bendras matavimo principas gali būti įgyvendintas su kitais pagrindiniais elementais. Geometrija skiriasi, tačiau kiekvienas įrenginys yra sukurtas taip, kad sukurtų slėgio skirtumą, kuris gali būti susietas su srautu nurodytomis sąlygomis.

2. Skysčio greitis didėja ir statinio slėgio kritimas

Kai skystis įsibėgėja per ribotą zoną, jo greitis didėja ir statinis slėgis mažėja. Todėl slėgis prieš apribojimą yra didesnis nei slėgis atitinkamame pasroviui skirtame išleidimo taške.

Tai slėgio skirtumas, kurį matuoja siųstuvas.

3. Siųstuvas matuoja aukštą-šoninį ir žemą{2}}šoninį slėgį

Įvadas prieš srovę paprastai yra prijungtas prie aukšto -slėgio prievado, o pasrovinis - prie žemo slėgio prievado. Siųstuvas jaučia skirtumą, o ne traktuoja du slėgius kaip nepriklausomus srauto matavimus.

Didėjant srautui, apribojimas sukuria didesnį slėgio skirtumą. Tačiau ryšys yra netiesinis.

4. Slėgio skirtumas paverčiamas srautu

Įprastam diferencinio{0}}slėgio srauto matavimui:

ΔP ∝ Q²

Todėl:

Q ∝ √ΔP

Kvadratinės{0}}šaknies skaičiavimas gali būti atliktas siųstuvo viduje arba DCS, PLC arba srauto kompiuteryje. Yokogawa techninės gairėskvadratinės-šaknies išskyrimas DP srauto programosepažymi, kad galima naudoti bet kurią vietą, tačiau skaičiavimo taškas turi būti aiškiai apibrėžtas.

Kodėl kvadratiniai{0}}šakniniai santykiai yra svarbūs

Nesunku manyti, kad 50% slėgio skirtumas reiškia 50% srauto. Tai neteisinga įprastiniam DP srauto ryšiui.

Jei išmatuotas DP yra 25 % projektinio DP, atitinkamas srautas yra maždaug 50 % projektinio srauto, darant prielaidą, kad kiti skaičiavimo kintamieji nesikeičia.

Šis ryšys taip pat paaiškina, kodėl verta atkreipti dėmesį į žemą DP srauto diapazono galą. Esant 25 % srautui, siųstuvas jau matuoja tik 6,25 % visos -skalės DP. Kai srautas artėja prie nulio, slėgio triukšmas, nulio poslinkis, nedideli proceso svyravimai ir impulsų linijos efektai tampa vis svarbesni, palyginti su išmatuotu signalu.

Žemas-srauto apribojimas nėra tik ekrano nustatymas

Kvadratinės{0}}šaknies išskyrimas turi didelį padidėjimą, artimą nuliui slėgio skirtumui. Todėl nedideli DP svyravimai gali sukurti akivaizdžiai nestabilų apskaičiuotą srautą. Yokogawa šį elgesį aprašo savo gairėsemaža- išvestis DP srautui, o Emerson taip pat rekomenduoja mažą -srauto ribą atitinkamose siųstuvo konfigūracijose, kad stabilizuotų išvestį esant labai mažam srautui arba jo nėra.

Riba neturėtų būti pasirinkta savavališkai. Tai turėtų atspindėti siųstuvą, pirminį elementą, proceso triukšmą, reikalingą veikimo diapazoną ir programos poreikį atskirti tikrą mažą srautą nuo nulinio{1}}srauto triukšmo.

Kas yra DP srauto formulė?

Naudinga konceptuali išraiška yra:

Q = K × √(ΔP / ρ)

kur:

• Qyra tūrinis srautas;
• ΔPyra slėgio skirtumas;
• ρyra skysčio tankis; ir
• Katspindi atitinkamas pirminio elemento charakteristikas ir skaičiavimą.

Tai konceptualus ryšys, o ne universali dydžio lygtis.

Tikrieji slėgio skirtumo -slėgio srauto skaičiavimai taip pat gali apimti pirminio-elemento geometriją, skylės skersmenį, vamzdžio skersmenį, skersmens santykį, išleidimo koeficientą, Reinoldso skaičių, slėgio išleidimo išdėstymą ir, jei tai suspaudžiami skysčiai, plėtimosi koeficientą.

PareigūnasISO 5167-1:2022standartas apibrėžia bendruosius srauto matavimo naudojant slėgio{0}}diferencialinius prietaisus, įskaitant angų plokštes, purkštukus, Venturi vamzdžius, kūginius matuoklius ir pleištinius matuoklius, principus. Taip pat apibrėžiami įrengimo ir neapibrėžtumo reikalavimai. Nurodyta jo taikymo sritis taikoma visam kanalui, ikigarsiniam srautui per matavimo sekciją, skysčiui, kuris gali būti traktuojamas kaip vienafazis, ir ne-pulsuojančiam srautui.

Specialiai angų plokštėms,ISO 5167-2:2022nurodo geometriją, montavimą, eksploatavimo sąlygas ir nurodytas slėgio{0}}išleidimo priemones.

Paprastas DP{0}}to{1}} srauto pavyzdys

Tarkime, kad sistema suprojektuota taip, kad didžiausias reikalingas srautas atitiktų 100 slėgio vienetų slėgio skirtumą. Šiuo metu siųstuvas matuoja 36 slėgio vienetus.

Normalizuotas DP yra:

36 / 100 = 0.36

Normalizuotas srautas yra:

√0.36 = 0.60

Todėl nurodytas srautas yra maždaug 60 % sukonfigūruoto maksimalaus srauto, su sąlyga, kad tebegalioja numatytos skysčio ir veikimo sąlygos.

Šiame pavyzdyje parodyta tik kvadratinė{0}}šaknies konversija. Tai nepakeičia pirminio-elemento dydžio ar standartinio-suderinamo srauto skaičiavimo.

Kuris pagrindinis elementas turėtų būti naudojamas?

Siųstuvas matuoja DP, bet pagrindinis elementas nustato, kaip ta DP generuojama. Todėl pirminio elemento pasirinkimas yra srauto matuoklio konstrukcijos dalis, o ne atskira mintis.

Venturi gali būti patrauklus, kai svarbus nuolatinis slėgio praradimas. Norėdami gauti daugiau informacijos apie šią parinktį, žr. vadovąVenturi srauto matuoklio privalumai ir trūkumai. Esami „Venturi“ įrenginiai taip pat gali sukelti konkrečių taikomųjų -problemų, aprašytų šioje apžvalgojeVenturi skaitiklio problemos ir sprendimai.

Geriausias pirminis elementas priklauso nuo skysčio savybių, vamzdžio dydžio, srauto diapazono, slėgio, temperatūros, leistinų nuolatinių slėgio nuostolių, įrengimo vietos, priežiūros sąlygų ir taikomo matavimo standarto.

Kaip skysčiai, dujos ir garai keičia matavimą

Skysčiai

Santykinai stabilaus -tankio skysčių srauto santykis su DP-to{2}} gali būti gana paprastas. Tačiau diegimas išlieka svarbus. Impulsinėje linijoje įstrigusios dujos, iš dalies užsikimšę slėgio čiaupai, nuotėkis arba aukščio disbalansas gali sukelti klaidingą slėgio skirtumą.

Skystis taip pat turi atitikti prielaidas, naudojamas nustatant pirminio elemento dydį. Reikšmingas tankio pokytis keičia ryšį tarp išmatuoto DP ir apskaičiuoto srauto.

Dujos

Dujų tankis gali labai keistis priklausomai nuo darbinio slėgio ir temperatūros. Todėl tam tikras DP ne visada reiškia tą patį masės srautą, kai pasikeičia dujų sąlygos.

Programose, kurioms reikalingas kompensuotas srautas, gali būti naudojamas slėgio skirtumas kartu su statinio slėgio, temperatūros ir skysčio{0}}ypatybių informacija. Čia toliau aptariamas skirtumas tarp tūrio ir masės matavimomasės srauto ir tūrio srauto vadovas.

Jei tiesioginis dujų masės matavimas yra tinkamesnis nei DP sistema, adujų masės srauto matuoklisgali būti verta palyginti tinkamas programas.

Garas

Garo DP įrenginiuose ypatingą dėmesį reikia skirti impulsiniams vamzdynams ir kondensato sąlygoms. Nevienodos skysčio galvutės aukštoje ir žemoje pusėse gali sukurti dirbtinį slėgio skirtumą, kurio siųstuvas negali atskirti nuo proceso DP.

Tankis taip pat kinta priklausomai nuo garo sąlygų, todėl kompensuotam masės srautui gali prireikti slėgio ir temperatūros informacijos. Kai svarstomas kitoks matavimo principas, agaro srauto matuoklisRemiantis sūkurių matavimu, yra vienas naudingas palyginimo taškas.

Kur turėtų būti skaičiuojama kvadratinė šaknis?

Kvadratinės{0}}šaknies konvertavimas gali būti atliktas keliose vietose:

• DP siųstuvo viduje;
• PLC arba DCS; arba
• tam skirtame srauto kompiuteryje.

Taikant jį du kartus, jokios naudos. Jei siųstuvas jau siunčia srautui proporcingą išvestį, o valdymo sistema taiko kitą kvadratinės{1}}šaknies funkciją, galutinė reikšmė bus neteisinga.

Taip pat atsiranda priešinga klaida: siųstuvas siunčia linijinį DP, o priimančioji sistema traktuoja tą signalą kaip linijinį srautą.

Pradėdami eksploatuoti, dokumentuokite, ar kiekvienas perduodamas kintamasis reiškia neapdorotą slėgio skirtumą arba apskaičiuotą srautą. Emersono4051S srauto konfigūracijos dokumentacijapateikiamas siųstuvu{0}}pagrįstos kvadratinės-šaknies konvertavimo ir mažo-srauto ribinės konfigūracijos pavyzdys.

Kalibravimas nėra tas pats, kas srauto tikslumo tikrinimas

Šis skirtumas yra vienas iš svarbiausių DP srauto kilpoje.

Technikas gali pritaikyti žinomus slėgio skirtumus ir patvirtinti, kad siųstuvas juos teisingai matuoja. Tai patvirtina slėgio matavimą. Tai neįrodo, kad visa įdiegta sistema skaičiuoja teisingą srautą.

Atliekant išsamų patikrinimą reikėtų atsižvelgti į:

• pirminio-elemento tipo ir dydžio duomenys;
• teisingi angos ir vamzdžio matmenys;
• slėgio-čiaupo išdėstymas;
• impulsinė{0}}linijos sąlyga;
• siųstuvo nulis ir DP diapazonas;
• kvadratinės{0}}šaknies konfigūracija;
• DCS arba PLC mastelio keitimas;
• skysčio tankio ir kompensavimo įvestys;
• inžineriniai mazgai; ir
• įrengtų vamzdynų aplink pirminį elementą sąlygos.

Juose aprašyta bendroji kalibravimo praktikadebitmačio kalibravimo geriausia praktika. Dėl įprastinės instrumentų priežiūros svetainės gairėsslėgio siųstuvo priežiūrasuteikia papildomo priežiūros konteksto.

Kodėl tikslus DP siųstuvas vis tiek gali duoti netinkamą srautą?

Siųstuvo tikslumas yra tik viena srauto{0}}sistemos našumo dalis. Galutinis apskaičiuotas srautas taip pat priklauso nuo pirminio -elemento duomenų kokybės, proceso-ypatybių prielaidų, diegimo ir signalo konfigūracijos.

Pavyzdžiui, tiksliai sukalibruotas siųstuvas vis tiek praneš apie klaidinantį srautą, jei viena impulsų linija yra iš dalies užblokuota. Taip pat tobulas DP matavimas negali ištaisyti neteisingai įvesto pirminio{1}}elemento skylės dydžio arba skysčio tankio.

Štai kodėl siųstuvo specifikacija neturėtų būti traktuojama kaip visos DP srauto sistemos tikslumo specifikacija. ISO 5167 aiškiai apima matavimo neapibrėžties nustatymą kaip platesnio matavimo metodo dalį, o ne slėgio jutiklio traktavimą kaip vienintelį neapibrėžties šaltinį.

Dažnos DP srauto problemos ir ką pirmiausia reikia patikrinti

Impulsinės{0}}linijos gedimai nusipelno ypatingo dėmesio, nes siųstuvas žino tik į jo prievadus perduodamą slėgį. Jis negali automatiškai žinoti, kad slėgio linija nutekėjo arba užkimšta, nebent konkretus siųstuvas turi tinkamą diagnostiką.

Kada DP srauto matavimas yra geras pasirinkimas?

DP matavimas išlieka praktiškas daugeliui pramoninių skysčių, dujų ir garų paslaugų, ypač kai procese jau naudojami standartizuoti pirminiai elementai, o gamyklos personalas yra susipažinęs su slėgio prietaisais.

Tai nėra automatiškai geriausia technologija kiekvienai paslaugai. Palyginkite alternatyvas, kai taikomoji programa teikia didelį prioritetą labai mažiems nuolatiniams slėgio nuostoliams, tiesioginiam masės matavimui, sunkiai laidiems skysčiams, ne-įkyriems matavimams arba platesniam naudojimui, nei gali užtikrinti siūloma DP sistema.

Naudingi palyginimo taškai apimasūkuriniai srauto matuokliaidėl tinkamų garų ir proceso{0}}skysčių paslaugų,šiluminiai masės srauto matuokliaiatitinkamoms dujoms irelektromagnetiniai srauto matuokliailaidiems skysčiams.

Pasirinkimas turėtų prasidėti nuo proceso sąlygų ir matavimo tikslo, o ne nuo pageidaujamos siųstuvo technologijos.

Dažnai užduodami klausimai

Ar DP siųstuvas tiesiogiai matuoja srautą?

Ne. Jis tiesiogiai matuoja slėgio skirtumą. Srauto greitis nustatomas pagal pirminio elemento sukurtą DP ir matavimo sistemos naudojamus skaičiavimo parametrus.

Kodėl srautui naudojama DP kvadratinė šaknis?

Kadangi slėgio skirtumas įprastiniame pirminiame elemente kinta maždaug pagal srauto greičio kvadratą. Jei ΔP yra proporcingas Q², tai Q yra proporcingas √ΔP.

Ar 50% DP yra 50% srauto?

Ne. Pagal pagrindinį kvadratinį-šaknį 25 % projektinio DP atitinka maždaug 50 % projektinio srauto. Ir atvirkščiai, 50% DP atitinka apie 70,7% srauto.

Ar DP siųstuvas gali matuoti ir skysčius, ir dujas?

Taip, jei visas pirminis{0}}elementas ir siųstuvo sistema tinka programai. Matuojant dujas dažnai reikia daugiau dėmesio skirti slėgiui, temperatūrai, tankiui ir suspaudžiamumui.

Ar galima naudoti DP siųstuvą be angos plokštės?

Taip. Angos plokštės yra tik vienos rūšies pirminis elementas. Priklausomai nuo konstrukcijos, taip pat gali būti naudojami Venturi vamzdžiai, purkštukai, kūginiai matuokliai, pleištiniai matuokliai, vidutinio slėgio įtaisai ir kiti tinkami DP{2}}gaminimo elementai.

Ar kvadratinės{0}}šaknies išskyrimas turėtų būti atliktas siųstuve ar DCS?

Gali galioti bet kas. Svarbu, kad skaičiavimo vieta būtų dokumentuota ir kad kvadratinė{1}}šaknis būtų išskirta vieną kartą, o ne tiek siųstuvo, tiek priėmimo sistemoje.

Kodėl esant mažam srautui DP srauto signalas tampa nestabilus?

Kadangi sukurtas slėgio skirtumas tampa labai mažas, o kvadratinės{0}}šaknies išskyrimas turi didelį padidėjimą, beveik nulį. Todėl proceso triukšmas, nedideli DP svyravimai ir nulinės paklaidos gali sukelti santykinai didelius apskaičiuoto srauto pokyčius.

Ar siųstuvo tikslumas yra lygus srauto tikslumui?

Ne. Srauto matavimo neapibrėžtis taip pat gali apimti pirminį elementą, matmenis, išleidimo charakteristikas, proceso tankį, slėgio ir temperatūros įvestis, įrenginį, slėgio čiaupus, impulsines linijas ir skaičiavimo konfigūraciją.

Išvada

DP siųstuvas matuoja srautą, aptikdamas slėgio skirtumą, susidarantį pirminiame srauto elemente, ir konvertuodamas tą matavimą į srautą per kvadratinį{0}}šaknį.

Pagrindinė matavimo grandinė yra:

Debitas → pirminis elementas → slėgio skirtumas → DP siųstuvas → srauto skaičiavimas

Siųstuvas yra tik viena tos grandinės dalis. Patikimas DP srauto matavimas priklauso nuo teisingo pirminio -elemento dydžio, tinkamo slėgio išjungimo, garso impulsų vamzdynų, tikslių proceso-ypatybių prielaidų, teisingos kvadratinės-šaknies konfigūracijos ir tinkamo paleidimo.

Inžineriniams darbams naudokite supaprastintą kvadratinį{0}}šaknies ryšį, kad suprastumėte principą, tačiau kurdami arba tikrindami matavimo kilpą naudokite taikomą standartą, patvirtintus dydžio duomenis, siųstuvo dokumentus ir faktines proceso sąlygas. Šis skirtumas tarp principo supratimo ir visos sistemos patvirtinimo neleidžia akivaizdžiai teisingam DP signalui tapti neteisinga srauto verte.