Måling av væskestrøm ved bruk av trykksensorer

Differentialtrykktransducere brukes mye til å måle strømningshastigheten til inkompressible væsker som vann. Den mest brukte metoden er å måle trykkfallet over en blendeplate i en rørledning og beregne strømningshastigheten. En blendeplate er rett og slett en plate som er installert i rørledningen, vanligvis mellom flenser, med et sentralt blendeåpning av kjent størrelse. Når væsken strømmer gjennom blendeåpningen, genereres et trykkfall over denne, fra innsiden til utsiden. Dette trykkfallet er proporsjonalt med strømningshastigheten, og signalet fra sensoren kan brukes til å beregne strømningshastigheten i tekniske enheter.
Figuren viser en typisk innretning med en måleskrue. Den oppstrøms siden av måleskruen har et høyere trykk og er tilkoblet trykktransducerens «+»-port via en treveiskran. Den nedstrøms siden av måleskruen er på samme måte tilkoblet trykktransducerens «-»-port. Treveiskranen beskytter trykktransduceren mot overbelastning når den er installert i arbeidsrøret.
Metoden for å beregne strømningshastighet fra trykkfall er basert på en relativt enkel fysisk ligning. Det er imidlertid mange variabler som inngår i beregningen, hver med egne tekniske enheter. Disse variablene inkluderer blander geometri, rørdiameter, væskens viskositet og væsketetthet. Beregningen kan bli ganske kompleks på grunn av antall ledd og konverteringsfaktorer som inngår i hver variabel. Heldigvis er det mange online-kalkulatorer tilgjengelig som lar deg beregne strømningshastighet for et gitt blende trykkfall ved bare å skrive inn variabler i enhver praktisk teknisk enhet.
[Bilde]
Det eksemplet du ga, beskriver hvordan man skal bruke forholdet mellom differensialtrykksensorens signal (Vdc eller mA) og blende trykkfall for å utlede strømningshastighet, og som etablerer den tilsvarende konverteringsformelen. Denne metoden er et typisk eksempel på differensialtrykksstrømningsmåling.
Kjernen i ditt innhold er korrekt, og prosessen er klar. Nedenfor følger en oppsummering og mindre optimalisering basert på din beregningsprosess og bransjekunnskap (for eksempel Q∝ΔP-forholdet nevnt i søkeresultatene), hovedsakelig knyttet til strengheten i formelfremstillingen.
Oppsummering av beregningsprosessen
Din beregningslogikk er korrekt. Nedenfor er en oppsummering av de viktigste trinnene:
1. Bekreft forholdet mellom strømningshastighet og differansetrykk:
2. Strømningshastighet (Q) er proporsjonal med kvadratroten av differansetrykket (ΔP), det vil si Q=kΔP
3. Dataarket ditt bekrefter dette:
4.
- Når ΔP = 100 in H₂O, Q = 640 GPM
- Når ΔP = 25 in H₂O, Q ≈ 320 GPM (teoretisk beregning) / 321 GPM (faktisk tabell)
5. Beregn orifice-koeffisienten (k):
6. Bruk formelen k = Q / ΔP for beregningen.
- Ta den første rækken data: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- Forslag til optimering: Skriv formlen mere præcist som k = Q / ΔP. Din originale tekst udelod variabeltegnet for k = GPM / √(ΔP).
7. Verificer blændeplassens koefficient (k):
8. Beregn et andet datapunkt ved hjælp af k=64 for at bekræfte dets 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 "cirka 1 % nøjagtighed" og "1-2 GPM differens", hvilket er acceptabelt i ingeniørmæssige anvendelser. Hvis du ønsker ekstremt høj nøjagtighed, bør du verificere originaldata eller koefficienter.
9. Udled flowformlen baseret på sensorens signalmetode:
- For et Vdc-signal (0-5V):
- Spennings- og differansetrykket er lineært relatert: ΔP = (100 in H₂O/5V) × Vdc = 20 × Vdc. - Formelen for volumstrøm er: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- Du beregnet k′ = 286,217 ved å bruke k′ = Q / Vdc, så Q = 286,217 × Vdc. Denne formelen er korrekt; i praksis er Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286,217 × Vdc.
- For et mA-signal (4-20 mA):
- Differansetrykket er lineært relatert til den effektive strømmen: ΔP = [100 In H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6,25 × (ImA − 4).
- Formelen for volumstrøm er: Q = kΔP = 64 × 6,25 × (ImA − 4) = 64 × 2,5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4).
- Du beregnet k′′ = Q / ImA − 4 for å få k′′ = 160, så Q = 160 × (ImA − 4). Denne formelen er korrekt.
- Verifikasjon: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM. Avviket fra 321 GPM i tabellen viser igjen mulige små feil i systemet.
Ting å ta hensyn til:
Noen praktiske hensyn må tas. Tre-veis manometeret må brukes med en skiver og en differenstrykktransmitter. Dette gjør det mulig å bruke trykksensoren mens rørledningen er under trykk. For å gjøre dette, koble den positive og negative tilkoblingsporten til trykksensoren til lukkede isolasjonsventiler samtidig som du åpner utligningsventilen. Deretter åpner du isolasjonsventilene sakte for å jevnt fordele den statiske trykket i rørledningen på begge sider av trykksensoren. Åpningen av utligningsventilen eliminerer enhver mulighet for at et høyt differensialtrykk påføres sensoren. Når trykksensoren er fullstendig tilkoblet, lukker utligningsventilen, og tillater at trykksensoren registrerer trykkdifferansen over skiven.
For å fjerne trykktransduceren fra drift, åpne først utligningsventilene og deretter lukk isolasjonsventilene. Når isolasjonsventilen er fullstendig lukket, vil eventuelt resttrykk i sensorkammeret bli avlastet gjennom trykktransducerens ventileringsåpning. Utligningsventilen kan deretter lukkes for å koble fra trykktransduceren fra samlerøret. Merk at alle operasjoner må utføres i denne nøyaktige rekkefølgen: når trykktransduceren tas i bruk, åpnes utligningsventilen først; når trykktransduceren tas ut av drift, lukkes utligningsventilen sist.
Materialekompatibilitet er en annen viktig vurdering. 316 SS våtdeler er den beste valget for trykktransducere som måler vannstrøm. Validyne tilbyr også Inconel våtdeler for mer korrosive væsker. O-ringen i trykktransducerens hus må også være kompatibel med væsken; Validyne tilbyr ulike elastomerforbindelser.
For rør med en indre diameter større enn 2 tommer, regnes måling med blendeplater som den mest nøyaktige. Blendeplaten må plasseres i en rett rørlengde, unna albuer eller T-stykker. Røret som fører til blendeplaten bør ha en rett lengde som er flere ganger rørdiameteren. Flenspakningene i blendeplaten må plasseres nøyaktig og ikke hindre væskestrømmen inne i røret, ellers kan målefeil oppstå. Det finnes andre teknologier for strømningsmåling, blant annet viflemålere, turbinmålere, elektromagnetiske flowmålere og andre. Blendeplater og differenstrykktransistorsystemer fortsetter å brukes fordi de er lave i pris, krever lite vedlikehold og gir rimelig nøyaktige målinger over et bredt spekter av rørdiametere, væsketyper og strømningshastigheter.