Nestevirtausten mittaaminen paineantureilla

Differential paineanturit ovat laajasti käytössä kuten veden kaltaisten nestemäisten nesteiden virtausnopeuden mittaamiseen. Yleisin menetelmä on mitata paine-eroa putkiston läpäisevän kiekon yli ja laskea virtausnopeus. Koetussuutin on yksinkertaisesti putkistoon asennettu kiekko, joka on tavallisesti kiinnitetty liitosten väliin, ja jossa on keskellä oleva reikä, jonka koko tunnetaan. Kun neste virtaa reiän läpi, reiän yli syntyy paine-ero virtaussuunnassa. Tämä paine-ero on suoraan verrannollinen virtausnopeuteen, ja anturin signaalia voidaan käyttää virtausnopeuden laskemiseen mittayksiköissä.
Kuva esittää tyypillistä kahvan levy -konfiguraatiota. Kahvan levyyn ylävirtaan puolella on korkeampi paine, ja se on yhdistetty paineanturin "+" porttiin kolmen venttiilin johdon kautta. Kahvan levyyn alavirtaan puolella on vastaavasti yhteys paineanturin "-" porttiin. Kolmen venttiilin johdin suojaa paineanturia liian suurelta paineelta, kun se on asennettu toimivaan putkistoon.
Virtausnopeuden laskentamenetelmä perustuu suhteellisen yksinkertaiseen fysikaaliseen yhtälöön. Kuitenkin laskelmissa on mukana useita muuttujia, joilla on omat tekniset yksikkönsä. Näihin muuttujiin lukeutuvat letkun geometria, putken koko, nesteen viskositeetti ja tiheys. Laskelmat voivat olla melko monimutkaisia termien lukumäärän ja kunkin muuttujan muuntokertoimien vuoksi. Onneksi on olemassa useita verkkolaskureita, joiden avulla voidaan laskea virtausnopeus annetulle letkun paine-eroille antamalla muuttujat missä tahansa kätevässä teknisessä yksikössä.
[Kuva]
Esimerkissä, jonka annoit, kerrotaan, kuinka differentiaalipainekahvan signaalin (Vdc tai mA) ja letkun paine-eron välistä suhdetta käytetään virtausnopeuden määrittämiseen ja siinä laaditaan vastaava muuntoformula. Tämä menetelmä on tyypillinen differentiaalipainevirtausmittauksen sovellus.
Sisällän ydin on oikea, ja prosessi on selkeä. Seuraavassa on yhteenveto ja vähäinen optimointi laskentaprosessin ja alan tiedon perusteella (kuten hakutuloksissa mainitun Q∝ΔP-suhteen), pääasiassa kaavan ilmaisun tarkkuudesta.
Laskentaprosessin yhteenveto
Laskentalogiikkasi on oikea. Seuraavassa on yhteenveto keskeisistä vaiheista:
1. Vahvista virtausnopeuden ja paine-eron välinen suhde:
2. Virtausnopeus (Q) on verrannollinen paine-eron (ΔP) neliöjuureen, eli Q=kΔP
3. Tietosi vahvistavat tämän:
4.
- Kun ΔP = 100 in H₂O, Q = 640 GPM
- Kun ΔP = 25 in H₂O, Q ≈ 320 GPM (teoreettinen laskelma) / 321 GPM (todellinen taulukko)
5. Laske kourukertoimen (k):
6. Laske kaavalla k = Q / ΔP.
- Ota ensimmäinen tietorivi: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- Optimointisuositus: Kirjoita kaava tarkemmin muodossa k = Q / ΔP. Alkuperäisestä tekstistä puuttui muuttujan merkki k = GPM / √(ΔP).
7. Varmista kourulevyn kerroin (k):
8. Laske toinen datapiste käyttämällä arvoa k=64 varmistaaksesi sen yleinen sovellettavuus:
- Laskelma: Q = 64 × 25 = 64 × 5 = 320 GPM
- Vertailu: Taulukossasi Q = 321 GPM kun ΔP = 25 tuumaa H₂O.
- Analyysi ja optimointi: On pieni ero 1 GPM lasketun arvon (320 GPM) ja taulukkoarvon (321 GPM) välillä. Tämä vahvistaa viittauksesi "noin 1 %:n tarkkuuteen" ja "1-2 GPM:n erotukseen", jotka ovat hyväksyttäviä insinöörisovelluksissa. Jos pyrit erittäin korkeaan tarkkuuteen, sinun tulisi tarkistaa alkuperäiset tiedot tai kertoimet.
9. Johda virtausnopeuden kaava anturisignaalin tyypin perusteella:
- Vdc-signaalille (0-5 V):
- Jännite ja paine-ero ovat lineaarisesti riippuvaisia toisistaan: ΔP = (100 in H₂O/5 V) × Vdc = 20 × Vdc. - Virtaustehon kaava on: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- Laskit k′ = 286,217 käyttämällä kaavaa k′ = Q / Vdc, joten Q = 286,217 × Vdc. Tämä kaava on oikein; oleellisesti Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286,217 × Vdc.
- mA-signaalille (4–20 mA):
- Paine-ero on lineaarisesti riippuvainen tehollisesta virrasta: ΔP = [100 in H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6,25 × (ImA − 4).
- Virtaustehon kaava on: Q = kΔP = 64 × 6,25 × (ImA − 4) = 64 × 2,5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4).
- Laskit k′′ = Q / ImA − 4 saadaksesi k′′ = 160, joten Q = 160 × (ImA − 4). Tämä kaava on oikein.
- Vahvistus: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM. Erotus taulukon 321 GPM arvosta heijastaa jälleen mahdollisia pientä virheitä systeemissä.
Harkitse seuraavia asioita:
Joidenkin käytännön seikkojen on oltava voimassa. Kolmiventtiilimanometria on käytettävä rei'itetyllä levyllä ja paine-eroanturilla. Tämä mahdollistaa paineanturin käytön kunnes putkisto on paineistettu. Voit tehdä tämän yhdistämällä paine-anturin positiivisen ja negatiivisen portin suljettuihin eristysventtiileihin samanaikaisesti kuin avaat tasauspaineventtiilin. Avaa sitten eristysventtiilit hitaasti jakamaan putkistossa olevan staattisen paineen tasaisesti paine-anturin molemmille puolille. Tasauspaineventtiilin avulla estetään korkean paine-eron mahdollisuus anturiin. Kun paine-anturi on täysin liitetty, tasauspaineventtiili sulkeutuu, jolloin paine-anturi voi havaita paine-eron rei'itetyssä levyssä.
Paine-anturin poistamiseksi käytöstä, avaa ensin tasapainotusventtiilit ja sulje sitten eristysventtiilit. Kun eristysventtiili on täysin suljettu, anturin kammion jäljelle jäänyt paine päästetään pois paine-anturin puhallusliitännästä. Tasapainotusventtiili voidaan sitten sulkea, jolloin paine-anturi erotetaan monoblokista. Huomaa, että kaikki toiminnot on tehtävä täsmälleen tässä järjestyksessä: kun paine-anturi otetaan käyttöön, avaa ensin tasapainotusventtiili; kun paine-anturi poistetaan käytöstä, sulje tasapainotusventtiili viimeisenä.
Materiaalien yhteensopivuus on toinen huomioitava seikka. 316 SS -materiaaliset märkäosat ovat paras valinta paine-antureille, jotka mittaavat veden virtausta. Validyne tarjoaa myös Inconel-materiaalisia märkäosia korroosioneuvokkaimpiin nesteisiin. Paine-anturin rungon O-renkaan materiaalin on myös oltava nesteen kanssa yhteensopiva; Validyne tarjoaa useita eri elastomeeriyhdisteitä.
Putkissa, joiden sisähalkaisija on yli 2 tuumaa, kahvan reiän avulla tehtävä virtausmittaus on tarkin menetelmä. Kahvan reiän on sijaittava suorassa putkiosassa, etäältä kyynärputkia tai teeputkia. Kahvan reiän kohtaan johtavan putken on kuljettava suorassa useita kertoja putken halkaisijan verran. Kahvan reiän liitännän tiivisteet on asennettava huolellisesti ja ne eivät saa haitata nestevirtausta putkessa, muuten mittausvirheitä voi esiintyä. Saatavilla on muita virtausmittausmenetelmiä, mukaan lukien lapamittarit, turbiinimittarit, sähkömagneettiset virtausmittarit ja muut. Kahvan reiät ja niiden differentiaalipainemittausjärjestelmät ovat edelleen käytössä, koska ne ovat edullisia, vaativat vähän huoltoa ja tarjoavat kohtuullisen tarkkoja mittauksia laajalla putkien kokoalueella, nestetyypeillä ja virtausnopeuksilla.