Met die gebruik van druk-sensore om vloeistofvloei te meet

Differensiaaldruk-sensore word algemeen gebruik om die vloeitempo van onsaampersbare vloeistowwe soos water te meet. Die mees algemene metode is om die drukval oor 'n orifisplaat in 'n pyplyn te meet en die vloeitempo te bereken. 'n Orifisplaat is eenvoudig 'n plaat wat in die pyplyn geïnstalleer is, gewoonlik tussen flensse, met 'n sentrale orifis van bekende grootte. Wanneer vloeistof deur die orifis beweeg, word 'n drukval gegenereer oor die orifis van die boonste na die onderste kant. Hierdie drukverskil is eweredig aan die vloeitempo, en die sensorsignaal kan gebruik word om die vloeitempo in ingenieurs eenhede te bereken.
Die figuur toon 'n tipiese orifisplaat-konfigurasie. Die boonste kant van die orifisplaat het 'n hoër druk en is verbind met die "+" poort van die druk-sensor via 'n drie-klep manifool. Die onderste kant van die orifisplaat is op soortgelyke wyse verbind met die "-" poort van die druk-sensor. Die drie-klep manifool beskerm die druk-sensor teen oordruk wanneer dit in die werkende pyplyn geïnstalleer is.
Die berekeningsmetode vir die berekening van vloeitempo uit drukval is gebaseer op 'n relatief eenvoudige fisiese vergelyking. Daar is egter baie veranderlikes wat by die berekening betrokke is, elk met sy eie ingenieurs eenhede. Hierdie veranderlikes sluit die boorgat-meetkunde, pypgrootte, vloeistofviskositeit en vloeistofdigtheid in. Die berekening kan redelik kompleks wees as gevolg van die groot aantal terme en omskakelfaktore wat by elke veranderlike betrokke is. Gelukkig is daar baie aanlyn-sakrekenaars beskikbaar wat dit moontlik maak om vloeitempo vir 'n gegewe boorgat-drukval te bereken deur slegs die veranderlikes in enige geriewe ingenieurs eenhede in te voer.
[Beeld]
Die voorbeeld wat jy verskaf het, beskryf hoe die verwantskap tussen die differensiële druk-sensorteken (Vdc of mA) en die boorgat-drukval gebruik kan word om vloeitempo af te lei, en stel die ooreenstemmende omskakelingsformule op. Hierdie metode is 'n tipiese toepassing van differensiële drukvloeimeting.
Die kern van jou inhoud is korrek, en die proses is duidelik. Die volgende is 'n opsomming en geringe optimering gebaseer op jou berekeningsproses en industrie-kenner (soos die Q∝ΔP-verhouding wat in die soekresultate genoem is), hoofsaaklik rakende die strengheid van die formule-uitdrukking.
Berekeningsprosesopsomming
Jou berekeninglogika is korrek. Die volgende is 'n opsomming van die sleutelstappe:
1. Bevestig die verhouding tussen vloeitempo en drukverskil:
2. Vloeitempo (Q) is eweredig aan die vierkantswortel van die drukverskil (ΔP), dit wil sê Q=kΔP
3. Jou datablad bevestig dit:
4.
- Wanneer ΔP = 100 in H₂O, is Q = 640 GPM
- Wanneer ΔP = 25 in H₂O, Q ≈ 320 GPM (teoretiese berekening) / 321 GPM (werklike tabel)
5. Bereken die diafragmakoeffisiënt (k):
6. Bereken deur die formule k = Q / ΔP.
- Neem die eerste ry data: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- Optimeringsvoorstel: Skryf die formule meer noukeurig as k = Q / ΔP. Jou oorspronklike teks het die veranderlike teken vir k = GPM / √(ΔP) weggelaat.
7. Verifieer die orifisplaatkoëffisiënt (k):
8. Bereken 'n ander datapunt deur k=64 te gebruik om sy algemene toepaslikheid te verifieer:
- Berekening: Q = 64 × 25 = 64 × 5 = 320 GPM
- Vergelyking: In jou tabel, Q = 321 GPM wanneer ΔP = 25 in H₂O.
- Analise en Optimering: Daar is 'n geringe verskil van 1 GPM tussen die berekende waarde (320 GPM) en die tabelwaarde (321 GPM). Dit bevestig jou verwysing na "ongeveer 1% akkuraatheid" en "1-2 GPM verskil," wat aanvaarbaar is in ingenieurs-toepassings. Indien jy uiterste akkuraatheid soek, behoort jy die oorspronklike data of koëffisiënte te verifieer.
9. Lei die deurstromingskoersformule af gebaseer op die sensortekensoort:
- Vir 'n Vdc-teken (0-5V):
- Spanning en differensiële druk is lineêr verwant: ΔP = (100 in H₂O/5V) × Vdc = 20 × Vdc. - Die formule vir die vloeitempo is: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- Jy het k′ ​​= 286,217 bereken deur gebruik te maak van k′ = Q / Vdc, dus Q = 286,217 × Vdc. Hierdie formule is korrek; eintlik, Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286,217 × Vdc.
- Vir 'n mA-sein (4-20 mA):
- Die differensiële druk is lineêr verwant aan die effektiewe stroom: ΔP = [100 In H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6,25 × (ImA − 4).
- Die formule vir die vloeitempo is: Q = kΔP = 64 × 6,25 × (ImA − 4) = 64 × 2,5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4).
- Jy het k′′ = Q / ImA − 4 bereken om k′′ = 160 te verkry, dus Q = 160 × (ImA − 4). Hierdie formule is korrek.
- Verifikasie: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM. Die verskil van die 321 GPM in die tabel weerspieël weer die moontlike geringe foute in die stelsel.
Dinge om in ag te neem:
Sommige praktiese oorwegings geld. Die drie-klep manifolt moet gebruik word met 'n orifisplaat en 'n differensiële druk-sensor. Dit laat toe dat die druk-sensor gebruik word terwyl die pyplyn onder druk is. Om dit te doen, verbind die positiewe en negatiewe aansluitings van die druk-sensor met toe isolasie-kleppe terwyl die gelykmaakklep gelyktydig oopgemaak word. Dan word die isolasie-kleppe stadig oopgemaak om die statiese druk in die pyplyn gelykmatig oor albei kante van die druk-sensor te versprei. Die oopstelling van die gelykmaakklep val alle moontlikheid van 'n hoë differensiële druk wat op die sensor toegepas word. Sodra die druk-sensor volledig verbind is, sluit die gelykmaakklep, wat die druk-sensor toelaat om die drukverskil oor die orifisplaat waar te neem.
Om die drukvoeler uit diens te neem, moet u eers die uitwewingskleppe oopmaak en dan die isolasie-kleppe toemaak. Wanneer die isolasie-klep volledig toegemaak is, sal enige residu-druk in die sensorholte deur die drukontluchtingsport van die drukvoeler ontsnap. Die uitwewingsklep kan dan toegemaak word om die drukvoeler van die krans te ontkoppel. Let daarop dat alle bedrywighede in hierdie presiese volgorde moet gebeur: wanneer die drukvoeler in diens gestel word, maak die uitwewingsklep eers oop; wanneer die drukvoeler uit diens geneem word, maak die uitwewingsklep laaste toe.
Materiaalverenigbaarheid is nog 'n oorweging. 316 SS nat dele is die beste keuse vir drukvoelers wat waterstroom meet. Validyne bied ook Inconel-nat dele vir meer korrosiewe vloeistowwe. Die O-ringmateriaal in die drukvoelerliggaam moet ook met die vloeistof versoenbaar wees; Validyne bied 'n verskeidenheid elastomeerverbindings.
Vir pype met 'n binne-deursnee groter as 2 duim word orifisplaat-vloeimeting as die mees akkuraat beskou. Die orifisplaat moet binne 'n reguit pypstuk geplaas word, weg van elmboë of teestukke. Die pyp wat na die orifisplaat lei, moet 'n reguit lengte behou wat verskeie kere die pypdeursnee is. Die pakkinge in die flens van die orifisplaat moet noukeurig uitgelyn word en mag nie die vloeistofvloei binne die pyp belem nie, aangesien dit meetfoute kan veroorsaak. Daar is ander vloeimetings-tegnologieë beskikbaar, insluitend veermeters, turbine meters, elektromagnetiese vloeimeters, en meer. Orifisplate en differensiële druk sensordiagramme word steeds gebruik omdat dit lae koste, lae instandhouding benodig en redelik akkurate metings lewer oor 'n wye reeks pypgroottes, vloeistoftipes en vloei tempo's.