চাপ সেন্সর ব্যবহার করে তরল প্রবাহ পরিমাপ করা

পানির মতো অসংকোচনশীল তরল পদার্থের প্রবাহ হার পরিমাপ করার জন্য ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সর ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি হল পাইপলাইনের একটি অরিফিস প্লেট জুড়ে চাপের ড্রপ পরিমাপ করা এবং প্রবাহ হার গণনা করা। একটি অরিফিস প্লেট হল পাইপলাইনে স্থাপিত একটি প্লেট, সাধারণত ফ্ল্যাঞ্জের মধ্যে, যার কেন্দ্রীয় ছিদ্রটি পরিচিত আকারের হয়। যখন তরলটি ছিদ্রের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন উজান থেকে নিম্ন প্রবাহের দিকে ছিদ্র জুড়ে একটি চাপের ড্রপ তৈরি হয়। এই চাপের ড্রপ প্রবাহ হারের সমানুপাতিক, এবং ইঞ্জিনিয়ারিং ইউনিটগুলিতে প্রবাহ হার গণনা করতে সেন্সর সংকেত ব্যবহার করা যেতে পারে।
চিত্রটি একটি সাধারণ অরিফিস প্লেট কনফিগারেশন দেখায়। অরিফিস প্লেটের উজানের দিকের চাপ বেশি এবং এটি একটি তিন-ভালভ ম্যানিফোল্ডের মাধ্যমে চাপ সেন্সরের "+" পোর্টের সাথে সংযুক্ত। অরিফিস প্লেটের নিম্নমুখী দিকটি একইভাবে চাপ সেন্সরের "-" পোর্টের সাথে সংযুক্ত। কার্যকরী পাইপলাইনে ইনস্টল করার সময় তিন-ভালভ ম্যানিফোল্ড চাপ সেন্সরকে অতিরিক্ত চাপ থেকে রক্ষা করে।
চাপ হ্রাস থেকে প্রবাহ হার গণনার গণনা পদ্ধতিটি তুলনামূলকভাবে সহজ ভৌত সমীকরণের উপর ভিত্তি করে তৈরি। তবে, গণনায় অনেকগুলি চলক জড়িত থাকে, প্রতিটির নিজস্ব প্রকৌশল ইউনিট থাকে। এই চলকগুলির মধ্যে রয়েছে ছিদ্র জ্যামিতি, পাইপের আকার, তরল সান্দ্রতা এবং তরল ঘনত্ব। প্রতিটি চলকের সাথে জড়িত পদের সংখ্যা এবং রূপান্তর কারণগুলির কারণে গণনাটি বেশ জটিল হতে পারে। সৌভাগ্যবশত, অনেক অনলাইন ক্যালকুলেটর উপলব্ধ রয়েছে যা আপনাকে যেকোনো সুবিধাজনক প্রকৌশল ইউনিটে ভেরিয়েবল প্রবেশ করে প্রদত্ত ছিদ্র চাপ হ্রাসের জন্য প্রবাহ হার গণনা করতে দেয়।
[ছবি]
আপনার দেওয়া উদাহরণে ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সর সিগন্যাল (Vdc বা mA) এবং অরিফিস প্রেসার ড্রপের মধ্যে সম্পর্ক কীভাবে ব্যবহার করে প্রবাহ হার বের করতে হয় তা বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়েছে এবং সংশ্লিষ্ট রূপান্তর সূত্রটিও প্রতিষ্ঠিত হয়েছে। এই পদ্ধতিটি ডিফারেনশিয়াল প্রেসার প্রবাহ পরিমাপের একটি সাধারণ প্রয়োগ।
আপনার কন্টেন্টের মূল কথাটি সঠিক এবং প্রক্রিয়াটি স্পষ্ট। আপনার গণনা প্রক্রিয়া এবং শিল্প জ্ঞানের (যেমন অনুসন্ধান ফলাফলে উল্লিখিত Q∝ΔP সম্পর্ক) উপর ভিত্তি করে একটি সারসংক্ষেপ এবং গৌণ অপ্টিমাইজেশন নীচে দেওয়া হল, যা মূলত সূত্রের প্রকাশের কঠোরতা সম্পর্কিত।
গণনা প্রক্রিয়ার সারাংশ
আপনার গণনার যুক্তি সঠিক। মূল ধাপগুলির সারসংক্ষেপ নিচে দেওয়া হল:
1. প্রবাহ হার এবং ডিফারেনশিয়াল চাপের মধ্যে সম্পর্ক নিশ্চিত করুন:
2. প্রবাহ হার (Q) ডিফারেনশিয়াল চাপের (ΔP) বর্গমূলের সমানুপাতিক, অর্থাৎ, Q=kΔP
৩. আপনার ডেটা শিট এটি নিশ্চিত করে:
4.
- যখন H₂O তে ΔP = 100, Q = 640 GPM
- যখন H₂O তে ΔP = 25, Q ≈ 320 GPM (তাত্ত্বিক গণনা) / 321 GPM (প্রকৃত সারণী)
৫. ছিদ্র সহগ (k) গণনা করো:
6. k = Q / ΔP সূত্র ব্যবহার করে গণনা করুন।
- প্রথম সারি থেকে তথ্য নিন: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- অপ্টিমাইজেশনের পরামর্শ: সূত্রটি আরও কঠোরভাবে লিখুন k = Q / ΔP। আপনার মূল লেখায় k = GPM / √(ΔP) এর জন্য চলক চিহ্নটি বাদ দেওয়া হয়েছে।
৭. অরিফিস প্লেট সহগ (k) যাচাই করুন:
8. k=64 ব্যবহার করে অন্য একটি ডেটা পয়েন্ট গণনা করে এর সাধারণ প্রযোজ্যতা যাচাই করুন:
- গণনা: Q = 64 × 25 = 64 × 5 = 320 GPM
- তুলনা: আপনার টেবিলে, Q = 321 GPM যখন H₂O তে ΔP = 25।
- বিশ্লেষণ এবং অপ্টিমাইজেশন: গণনা করা মান (৩২০ জিপিএম) এবং টেবিল মানের (৩২১ জিপিএম) মধ্যে ১ জিপিএম এর সামান্য পার্থক্য রয়েছে। এটি "প্রায় ১% নির্ভুলতা" এবং "১-২ জিপিএম পার্থক্য" এর আপনার রেফারেন্স নিশ্চিত করে, যা ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে গ্রহণযোগ্য। আপনি যদি অত্যন্ত উচ্চ নির্ভুলতা চান, তাহলে আপনার মূল ডেটা বা সহগ যাচাই করা উচিত।
৯. সেন্সর সিগন্যালের ধরণের উপর ভিত্তি করে প্রবাহ হারের সূত্রটি বের করুন:
- একটি ভিডিসি সিগন্যালের জন্য (0-5V):
- ভোল্টেজ এবং ডিফারেনশিয়াল চাপ রৈখিকভাবে সম্পর্কিত: ΔP = (H₂O/5V তে 100) × Vdc = 20 × Vdc। - প্রবাহ হারের সূত্র হল: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- আপনি k′ = 286.217 গণনা করেছেন k′ = Q / Vdc ব্যবহার করে, তাই Q = 286.217 × Vdc। এই সূত্রটি সঠিক; মূলত, Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286.217 × Vdc।
- একটি mA সংকেতের জন্য (4-20 mA):
- ডিফারেনশিয়াল চাপ কার্যকর স্রোতের সাথে রৈখিকভাবে সম্পর্কিত: ΔP = [100 H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6.25 × (ImA − 4)।
- প্রবাহ হার সূত্র হল: Q = kΔP = 64 × 6.25 × (ImA − 4) = 64 × 2.5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4)।
- তুমি k′ = Q / ImA − 4 গণনা করে k′ = 160 পাওয়া গেল, তাই Q = 160 × (ImA − 4)। এই সূত্রটি সঠিক।
- যাচাইকরণ: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM। টেবিলে 321 GPM থেকে পার্থক্যটি আবার সিস্টেমে সম্ভাব্য সামান্য ত্রুটিগুলিকে প্রতিফলিত করে।
বিবেচনা করার বিষয়:
কিছু ব্যবহারিক বিবেচনা প্রযোজ্য। তিন-ভালভ ম্যানিফোল্ডটি একটি অরিফিস প্লেট এবং একটি ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সরের সাথে ব্যবহার করা আবশ্যক। এটি পাইপলাইনে চাপ দেওয়ার সময় চাপ সেন্সর ব্যবহার করার অনুমতি দেয়। এটি করার জন্য, চাপ সেন্সরের ধনাত্মক এবং নেতিবাচক পোর্টগুলিকে বন্ধ আইসোলেশন ভালভের সাথে সংযুক্ত করুন এবং একই সাথে ইকুয়ালাইজিং ভালভটি খুলুন। তারপর, চাপ সেন্সরের উভয় পাশে পাইপলাইনে স্ট্যাটিক চাপ সমানভাবে বিতরণ করার জন্য ধীরে ধীরে আইসোলেশন ভালভগুলি খুলুন। ইকুয়ালাইজিং ভালভ খোলার ফলে সেন্সরে উচ্চ ডিফারেনশিয়াল চাপ প্রয়োগের সম্ভাবনা দূর হয়। একবার প্রেসার সেন্সর সম্পূর্ণরূপে সংযুক্ত হয়ে গেলে, ইকুয়ালাইজিং ভালভটি বন্ধ হয়ে যায়, যার ফলে প্রেসার সেন্সরটি অরিফিস প্লেট জুড়ে চাপ ডিফারেনশিয়াল বুঝতে পারে।
প্রেসার সেন্সরটি বন্ধ করার জন্য, প্রথমে ইকুয়ালাইজিং ভালভগুলি খুলুন এবং তারপরে আইসোলেশন ভালভগুলি বন্ধ করুন। আইসোলেশন ভালভ সম্পূর্ণরূপে বন্ধ হয়ে গেলে, সেন্সর গহ্বরে থাকা যেকোনো অবশিষ্ট চাপ চাপ সেন্সর ভেন্ট পোর্টের মধ্য দিয়ে বেরিয়ে যাবে। তারপর ম্যানিফোল্ড থেকে প্রেসার সেন্সর সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার জন্য ইকুয়ালাইজিং ভালভটি বন্ধ করা যেতে পারে। অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন যে সমস্ত ক্রিয়াকলাপ এই সঠিক ক্রমে সম্পাদন করতে হবে: প্রেসার সেন্সরটি পরিষেবাতে স্থাপন করার সময়, প্রথমে ইকুয়ালাইজিং ভালভটি খুলুন; প্রেসার সেন্সরটি পরিষেবা থেকে সরানোর সময়, ইকুয়ালাইজিং ভালভটি শেষ বন্ধ করুন।
উপাদানের সামঞ্জস্য আরেকটি বিবেচ্য বিষয়। জল প্রবাহ পরিমাপক চাপ সেন্সরের জন্য 316 SS ভেজা অংশগুলি সর্বোত্তম পছন্দ। ভ্যালিডাইন আরও ক্ষয়কারী তরলের জন্য ইনকোনেল ভেজা অংশগুলিও অফার করে। চাপ সেন্সর বডিতে থাকা O-রিং উপাদানটিও তরলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে; ভ্যালিডাইন বিভিন্ন ধরণের ইলাস্টোমার যৌগ সরবরাহ করে।
২ ইঞ্চির বেশি অভ্যন্তরীণ ব্যাসের পাইপের ক্ষেত্রে, অরিফিস প্লেট প্রবাহ পরিমাপ সবচেয়ে নির্ভুল বলে বিবেচিত হয়। অরিফিস প্লেটটি কনুই বা টিজ থেকে দূরে একটি সোজা পাইপ রানের মধ্যে অবস্থিত হতে হবে। অরিফিস প্লেটের দিকে যাওয়ার পাইপটি পাইপের ব্যাসের কয়েকগুণ সোজা রান দৈর্ঘ্য বজায় রাখতে হবে। অরিফিস প্লেট ফ্ল্যাঞ্জের গ্যাসকেটগুলি সাবধানে সারিবদ্ধ করতে হবে এবং পাইপের মধ্যে তরল প্রবাহকে বাধাগ্রস্ত করবে না, অন্যথায় পরিমাপের ত্রুটি ঘটতে পারে। ভেন মিটার, টারবাইন মিটার, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফ্লো মিটার এবং অন্যান্য সহ অন্যান্য প্রবাহ পরিমাপ প্রযুক্তি উপলব্ধ রয়েছে। অরিফিস প্লেট এবং ডিফারেনশিয়াল প্রেসার সেন্সর সিস্টেমগুলি ব্যবহার করা অব্যাহত রয়েছে কারণ এগুলি কম খরচে, কম রক্ষণাবেক্ষণের, এবং পাইপের আকার, তরল প্রকার এবং প্রবাহ হারের বিস্তৃত পরিসরে যুক্তিসঙ্গতভাবে সঠিক পরিমাপ প্রদান করে।