Мерење протока течности помоћу сензора за притисак

Детаљни сензори притиска се широко користе за мерење стопе проток течности које се не могу компресирати, као што је вода. Најчешћи метод је мерење пада притиска преко плоче за отворе у цевоводу и израчунавање проток. Орифице плоча је једноставно плоча инсталирана у цевоводу, обично између фланџа, са централним отвором познате величине. Када течност тече кроз отвор, ствара се пад притиска преко отвора од горе до доле. Овај пад притиска је пропорционалан проток, а сензорски сигнал се може користити за израчунавање проток у инжењерским јединицама.
На слици је приказана типична конфигурација плоча отвори. На предњеј страни отворног плоча има већи притисак и повезан је са "+" портом сензора притиска путем тривентилног колектора. Наслије стране плоче за отворе је слично повезана са "-" портом сензора притиска. Тривентуелни колектор штити сензор притиска од пренапрега када је инсталиран у радном цевоводу.
Метод израчунавања за израчунавање проток од пада притиска се заснива на релативно једноставној физичкој једначини. Међутим, у израчунавању су укључене многе променљиве, свака са својим инжењерским јединицама. Ове променљиве укључују геометрију отвора, величину цеви, вискозитет течности и густину течности. Рачуна може бити прилично сложена због броја термина и фактора конверзије који су укључени у сваку променљиву. Срећом, постоје многи онлајн калкулатори који вам омогућавају да израчунате проток за дато пад притиска отворима једноставно уносећи променљиве у било које погодне инжењерске јединице.
[Слика]
У примеру који сте навели детаљно је описано како се користи однос између сигнала сензора за диференцијални притисак (Vdc или mA) и пада притиска у отвори како би се извела стопа проток, и утврдила је одговарајућа формула конверзије. Ова метода је типична примена мерења различног протока притиска.
Sadržaj vašeg teksta je tačan, a proces je jasan. Sledeće je sažetak i nekoliko manjih optimizacija na osnovu vašeg računskog procesa i stručnog znanja (npr. odnos Q∝ΔP pomenut u rezultatima pretrage), uglavnom u vezi sa tačnošću izraza formula.
Sažetak računskog procesa
Vaša logika proračuna je tačna. Sledeći je sažetak ključnih koraka:
1. Potvrditi odnos između protoka i diferencijalnog pritiska:
2. Protok (Q) proporcionalan je kvadratnom korenu diferencijalnog pritiska (ΔP), tj. Q=kΔP
3. Vaša tabelarni podaci potvrđuju ovo:
4.
- Kada je ΔP = 100 in H₂O, Q = 640 GPM
- Kada je ΔP = 25 in H₂O, Q ≈ 320 GPM (teorijski proračun) / 321 GPM (stvarna tabela)
5. Izračunavanje koeficijenta otvora (k):
6. Primeniti formulu k = Q / ΔP.
- Узмите први ред података: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- Предлог оптимизације: Прецизније напишите формулу као k = Q / ΔP. Ваша оригинална формула недостаје променљиви знак за k = GPM / √(ΔP).
7. Проверите коефицијент отвора (k):
8. Израчунајте другу тачку података коришћењем k=64 да потврдите његову општу примењивост:
- Пресек: Q = 64 × 25 = 64 × 5 = 320 GPM
- Упоређивање: У вашој табели, Q = 321 GPM када је ΔP = 25 in H₂O.
- Анализа и оптимизација: Постоји мала разлика од 1 GPM између израчунате вредности (320 GPM) и табличне вредности (321 GPM). То потврђује ваше наводе о „приближној тачности од 1%“ и „разлици од 1-2 GPM“, што је прихватљиво у инжењерским применама. Ако тражите екстремно високу тачност, треба да проверите оригиналне податке или коефицијенте.
9. Изведите формулу протока на основу типа сигнала сензора:
- За Vdc сигнал (0-5V):
- Napon i diferencijalni pritisak su linearno povezani: ΔP = (100 in H₂O/5V) × Vdc = 20 × Vdc. - Formula za protok je: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- Izračunali ste k′ = 286,217 koristeći k′ = Q / Vdc, pa je Q = 286,217 × Vdc. Ova formula je tačna; u suštini, Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286,217 × Vdc.
- Za mA signal (4-20 mA):
- Diferencijalni pritisak linearno je povezan sa efektivnom strujom: ΔP = [100 in H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6,25 × (ImA − 4).
- Formula za protok je: Q = kΔP = 64 × 6,25 × (ImA − 4) = 64 × 2,5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4).
- Izračunali ste k′′ = Q / ImA − 4 da biste dobili k′′ = 160, pa je Q = 160 × (ImA − 4). Ova formula je tačna.
- Verifikacija: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM. Razlika u odnosu na 321 GPM iz tabele ponovo pokazuje moguće male greške u sistemu.
Stvari koje treba uzeti u obzir:
Примењују се нека практична разматрања. Манометар са три вентила мора се користити уз помоћ плоче са отвором и сензора диференцијалног притиска. Ово омогућава коришћење сензора притиска док је цевовод под притиском. За ово, повежите позитивни и негативни прикључак сензора притиска са затвореним изолационим вентилима истовремено отварајући вентил за изједначавање. Затим, полако отворите изолационе вентиле да бисте једнако распоредили статички притисак у цевоводу на обе стране сензора притиска. Отварање вентила за изједначавање елиминише могућност да се на сензор примени висок диференцијални притисак. Када се сензор притиска потпуно повеже, вентил за изједначавање се затвара, чиме сензору притиска омогућава да детектује диференцијални притисак кроз плочу са отвором.
Da biste isključili senzor za pritisak, prvo otvorite izjednačne ventile, a zatim zatvorite izolacione ventile. Kada je izolacioni ventil potpuno zatvoren, preostali pritisak u komori senzora biće ispušten kroz ventilacioni priključak senzora za pritisak. Nakon toga, izjednačni ventil može biti zatvoren kako bi se senzor za pritisak odvojio od kolektora. Imajte na umu da sve operacije moraju biti izvršene tačno u ovom redosledu: kada stavljate senzor za pritisak u rad, prvo otvorite izjednačni ventil; kada uklanjate senzor za pritisak iz rada, poslednji zatvorite izjednačni ventil.
Još jedna važna stvar je kompatibilnost materijala. Delovi od nehrđajućeg čelika 316 SS koji dolaze u kontakt sa medijumom su najbolji izbor za senzore pritiska koji mere vodeni tok. Validyne takođe nudi delove od Inconela za agresivnije tečnosti. I materijal O-prstena u telu senzora pritiska mora biti kompatibilan sa tečnošću; Validyne nudi različite vrste elastičnih materijala.
За цеви са унутрашњим пречником већим од 2 инча, мерење протока плоча отвори се сматра најтачнијим. Пластина за отворе мора бити смештена у правој цеви, удаљено од лакта или тркала. Труба која води до плоче за отворе треба да одржи дужину праваца која је неколико пута пречник цеви. Запљуци у фланзи плоче отворања морају бити пажљиво изведени и не смеју ометати проток течности унутар цеви, иначе могу доћи до грешака мерења. Постоје и друге технологије мерења протока, укључујући бројиле за лопате, турбине, електромагнетне бројиле протока и друге. Орифице плоче и системи сензора диференцијалног притиска настављају се користити јер су ниске цене, мало одржавања и пружају разумно тачна мерења у широком спектру величина цеви, врста течности и стопа протока.