Måling af væskestrøm ved hjælp af tryksensorer

Differentialtryktransducere anvendes bredt til at måle flowhastigheden for inkompressible væsker såsom vand. Den mest almindelige metode er at måle trykfaldet over en blændepskive i et rørledningssystem og beregne flowhastigheden. En blændepskive er ganske enkelt en plade, der er installeret i rørledningen, typisk mellem flange, med en central åbning af kendt størrelse. Når væsken strømmer gennem åbningen, opstår der et trykfald over blænden fra den nedstrøms side til den opstrøms side. Dette trykfald er proportionalt med flowhastigheden, og signalet fra transduceren kan anvendes til at beregne flowhastigheden i tekniske enheder.
Figuren viser en typisk orificepladens konfiguration. Den opstrøms side af orificepladen har et højere tryk og er forbundet til sensorens '+' port via en tre-ventil manifold. Den nedstrøms side af orificepladen er tilsvarende forbundet til sensorens '-' port. Tre-ventil manifoldet beskytter tryksensoren mod overtryk, når den installeres i arbejdslinjen.
Beregningsmetoden til at beregne flowhastighed ud fra tryktab er baseret på en relativt enkel fysisk ligning. Der er dog mange variable involveret i beregningen, hver med deres egne ingeniørenheder. Disse variable inkluderer orifice-geometri, rørdiameter, væskens viskositet og væskens densitet. Beregningen kan være ret kompleks på grund af antallet af termer og konverteringsfaktorer, der indgår i hver variabel. Heldigvis er der mange online-beregnere tilgængelige, som tillader dig at beregne flowhastighed for et givet orifice-tryktab ved blot at indtaste variable i enhver praktisk ingeniørenhed.
[Billede]
Det eksempel, du har givet, beskriver detaljeret, hvordan man bruger forholdet mellem differentialtryktransmitterens signal (Vdc eller mA) og orifice-tryktabet til at beregne flowhastigheden og opstiller den tilsvarende konverteringsformel. Denne metode er en typisk anvendelse af differentialtryksflowmåling.
Kernen i dit indhold er korrekt, og processen er klar. Nedenfor finder du en opsummering og mindre optimering baseret på din beregningsproces og brancheviden (såsom Q∝ΔP-forholdet nævnt i søgeresultaterne), hovedsageligt med fokus på formeludtrykkets præcision.
Opsummering af beregningsprocessen
Din beregningslogik er korrekt. Nedenfor er en opsummering af de vigtigste trin:
1. Bekræft forholdet mellem flowhastighed og differentialtryk:
2. Flowhastighed (Q) er proportional med kvadratroden af differentialtrykket (ΔP), dvs. Q=kΔP
3. Dit datasheet bekræfter dette:
4.
- Når ΔP = 100 in H₂O, Q = 640 GPM
- Når ΔP = 25 in H₂O, Q ≈ 320 GPM (teoretisk beregning) / 321 GPM (faktisk tabel)
5. Beregn udflowskoefficienten (k):
6. Brug formlen k = Q / ΔP til beregningen.
- Tag den første række data: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- Optimeringsforslag: Skriv formlen mere præcist som k = Q / ΔP. Din originale tekst udelod variabeltegnet for k = GPM / √(ΔP).
7. Verificér blændeplassens koefficient (k):
8. Beregn et andet datapunkt ved hjælp af k=64 for at bekræfte dens almene anvendelighed:
- Beregning: Q = 64 × 25 = 64 × 5 = 320 GPM
- Sammenligning: I din tabel er Q = 321 GPM, når ΔP = 25 in H₂O.
- Analyse og optimering: Der er en lille forskel på 1 GPM mellem den beregnede værdi (320 GPM) og tabelværdien (321 GPM). Dette bekræfter din henvisning til "ca. 1 % nøjagtighed" og "1-2 GPM differens", hvilket er acceptabelt i ingeniørmæssige anvendelser. Hvis du søger ekstrem nøjagtighed, bør du verificere originaldata eller koefficienter.
9. Udled flowformlen baseret på sensorens signalmetode:
- For et Vdc-signal (0-5V):
- Spænding og differenstryk er lineært relaterede: ΔP = (100 in H₂O/5V) × Vdc = 20 × Vdc. - Flowhastighedsformlen er: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- Du beregnede k′ = 286,217 ved brug af k′ = Q / Vdc, så Q = 286,217 × Vdc. Denne formel er korrekt; i bund og grund er Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286,217 × Vdc.
- For et mA-signal (4-20 mA):
- Differenstrykket er lineært relateret til den effektive strøm: ΔP = [100 in H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6,25 × (ImA − 4).
- Flowhastighedsformlen er: Q = kΔP = 64 × 6,25 × (ImA − 4) = 64 × 2,5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4).
- Du beregnede k′′ = Q / ImA − 4 for at få k′′ = 160, så Q = 160 × (ImA − 4). Denne formel er korrekt.
- Verifikation: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM. Forskellen fra de 321 GPM i tabellen afspejler igen de mulige marginale fejl i systemet.
Ting at overveje:
Der er nogle praktiske overvejelser, der skal tages højde for. Tre-vejs manifolden skal anvendes sammen med en blændepære og en differenstryksføler. Dette gør det muligt at bruge tryksensoren, mens røret er under tryk. For at gøre dette, tilslut den positive og negative port på tryksensoren til de lukkede isolationsventiler samtidig med, at udligningsventilen åbnes. Derefter åbnes isolationsventilerne langsomt for at fordele det statiske tryk i røret jævnt på begge sider af tryksensoren. Åbningen af udligningsventilen udelukker enhver mulighed for, at et højt differenstryk påføres sensoren. Når tryksensoren er fuldt tilsluttet, lukkes udligningsventilen, hvilket tillader, at tryksensoren kan registrere trykdifferencen over blændepæren.
For at fjerne tryksensoren fra drift, skal du først åbne udligningsventilerne og derefter lukke isoleringsventilerne. Når isoleringsventilen er helt lukket, vil eventuelt resttryk i sensorkaviteten blive frigivet gennem tryksensorens ventillåb. Udligningsventilen kan herefter lukkes for at afkoble tryksensoren fra manifolden. Bemærk venligst, at alle operationer skal udføres i denne præcise rækkefølge: ved at placere tryksensoren i drift, skal udligningsventilen åbnes først; ved at fjerne tryksensoren fra drift, skal udligningsventilen lukkes sidst.
Materialekompatibilitet er en anden vigtig faktor. Våddelene i 316 SS er den bedste løsning for tryksensorer, der måler vandstrøm. Validyne tilbyder også Inconel-våddele til mere korrosive væsker. O-ring-materialet i tryksensorhuset skal også være kompatibelt med væsken; Validyne tilbyder en række forskellige elastomertyper.
For rør med en indvendig diameter større end 2 tommer anses strupeplade-flowmåling for at være den mest præcise. Strupepladen skal placeres inden for en lige rørlængde, væk fra albuer og tees. Røret, der fører til strupepladen, skal have en lige luftrumslængde, som er flere gange rørdiameteren. Pakninger i strupepladens flange skal omhyggeligt justeres og ikke hæmme væskestrømmen i røret, ellers kan målefejl opstå. Der findes andre flowmåleteknologier, herunder viftemålere, turbinmålere, elektromagnetiske flowmålere og andre. Strupeplader og differentialtryktransmittersystemer anvendes stadig, fordi de er lavpris, kræver lav vedligeholdelse og giver rimeligt præcise målinger over en bred vifte af rørstørrelser, væsketyper og flowhastigheder.