Merenje protoka tečnosti pomoću senzora pritiska

Сензори за мерење разлике притиска се често користе за мерење протока нестишљивих течности као што је вода. Најчешћа метода је мерење пада притиска кроз плочу са отвором у цевоводу и израчунавање протока. Плоча са отвором је у суштини плоча која се поставља у цевовод, обично између фланци, са централним отвором познате величине. Када течност протиче кроз отвор, настаје пад притиска кроз отвор, од стране улаза до стране излаза. Овај пад притиска је сразмеран протоку, а сигнал сензора се може користити за израчунавање протока у инжењерским јединицама.
На слици је приказан типичан распоред плоче са отвором. Страна плоче са отвором са високим притиском повезана је са „+“ прикључком сензора притиска преко манометарског вентила са три вентила. Страна низводно од плоче са отвором на сличан начин је повезана са „-“ прикључком сензора притиска. Манометарски вентил са три вентила штити сензор притиска од претераног притиска када је инсталиран у радну цевоводну мрежу.
Метод прорачуна протока на основу пада притиска заснован је на релативно једноставној физичкој једначини. Међутим, прорачун укључује много променљивих, при чему свакка има своје инжењерске јединице. Оне обухватају геометрију отвора, величину цеви, вискозност флуида и густину флуида. Због броја чланова и фактора конверзије укључених у сваку променљиву, прорачун може бити прилично комплексан. На срећу, постоји много онлајн калкулатора који вам омогућавају да израчунате проток за задати пад притиска на отвору, тако што ћете једноставно унети променљиве у било којим погодним инжењерским јединицама.
[Image]
Пример који сте навели детаљно објашњава како да користите однос између сигнала диференцијалног сензора притиска (Vdc или mA) и пада притиска на отвору ради одређивања протока, те да установи одговарајућу формулу конверзије. Ова метода је типична примена мерења протока помоћу диференцијалног 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 помоћу отвора са отвором сматра се најтачнијим. Плоча са отвором мора бити постављена у правом делу цеви, на удаљеном месту од лактова или тија. Цев која води до плоче са отвором треба да одржи дужину правог дела која је више пута већа од пречника цеви. Запушачи на фланци плоче са отвором морају бити пажљиво поравнати и не смеју да отежавају проток флуида кроз цев, у супротном могу доћи до грешака у мерењу. Постоје и друге технологије мерења протока, укључујући брзинске мерила, турбинска мерила, електромагнетна мерила протока и друга. Системи са плочама са отвором и сензорима диференцијалног притиска настављају се користити јер су ниске цене, захтевају мало одржавања и пружају разумно тачна мерења у широком опсегу величина цеви, типова течности и брзина протока.