Pagsukat ng daloy ng likido gamit ang mga sensor ng presyon

Ang mga sensor ng differential pressure ay malawakang ginagamit upang sukatin ang rate ng daloy ng mga hindi mapipigil na likido tulad ng tubig. Ang pinakakaraniwang pamamaraan ay sukatin ang pagbaba ng presyon sa isang orifice plate sa isang tubo at kwentahin ang rate ng daloy. Ang orifice plate ay isang plato na naka-install sa tubo, karaniwan sa pagitan ng mga flanges, na may central orifice na may alam na sukat. Kapag ang likido ay dumadaan sa orifice, nagkakaroon ng pressure drop sa orifice mula sa upstream patungong downstream side. Ang pressure drop na ito ay proporsyonal sa rate ng daloy, at ang signal ng sensor ay maaaring gamitin upang kwentahin ang rate ng daloy sa mga inhinyerong yunit.
Ang pigura ay nagpapakita ng tipikal na konpigurasyon ng orifice plate. Ang upstream side ng orifice plate ay may mas mataas na presyon at konektado sa "+" port ng pressure sensor sa pamamagitan ng three-valve manifold. Ang downstream side ng orifice plate ay konektado naman sa "-" port ng pressure sensor. Ang three-valve manifold ay nagpoprotekta sa pressure sensor mula sa sobrang presyon kapag naka-install ito sa working pipeline.
Ang paraan ng pagkalkula para sa pagtukoy ng rate ng daloy mula sa pagbagsak ng presyon ay batay sa isang relatibong simpleng pisikal na equation. Gayunpaman, maraming mga bariabulo ang kasangkot sa kalkulasyon, bawat isa ay may sariling mga yunit ng inhinyero. Kasama sa mga bariabulong ito ang geometry ng orihisyo, sukat ng tubo, viscosity ng likido, at density ng likido. Maaaring maging kumplikado ang kalkulasyon dahil sa dami ng mga termino at mga salik ng konbersyon na kasangkot sa bawat bariabulo. Sa kabutihang palad, maraming mga online calculator ang available na nagpapahintulot sa iyo na kalkulahin ang rate ng daloy para sa isang nakatakdang orihisyong pagbagsak ng presyon sa pamamagitan lamang ng pagpasok ng mga bariabulo sa anumang ginhawaang yunit ng inhinyero.
[Larawan]
Ang halimbawa na iyong ibinigay ay naglalarawan kung paano gamitin ang ugnayan sa pagitan ng senyas ng sensor ng differential pressure (Vdc o mA) at pagbagsak ng orihisyong presyon upang matukoy ang rate ng daloy, at nagtatatag ng kaukulang pormula ng konbersyon. Ang pamamaraang ito ay isang tipikal na aplikasyon ng pagsukat ng daloy gamit ang differential pressure.
Tama ang pangunahing nilalaman ng iyong content at malinaw ang proseso. Ang sumusunod ay isang buod at maliit na pag-optimize batay sa iyong proseso ng pagkalkula at kaalaman sa industriya (tulad ng Q∝ΔP relasyon na nabanggit sa mga resulta ng paghahanap), pangunahing tungkol sa pagiging maingat ng pormula.
Buod ng Proseso ng Pagkalkula
Tama ang iyong lohika sa pagkalkula. Ang sumusunod ay isang buod ng mga pangunahing hakbang:
1. I-verify ang relasyon sa pagitan ng flow rate at differential pressure:
2. Flow rate (Q) ay proporsyonal sa square root ng differential pressure (ΔP), ibig sabihin, Q=kΔP
3. Ang iyong data sheet ay nagkukumpirma nito:
4.
- Kapag ΔP = 100 in H₂O, Q = 640 GPM
- Kapag ΔP = 25 in H₂O, Q ≈ 320 GPM (teoretikal na kalkulasyon) / 321 GPM (aktwal na talahanayan)
5. Kalkulahin ang orifice coefficient (k):
6. Gamitin ang pormulang k = Q / ΔP para sa kalkulasyon.
- Kunin ang unang hanay ng datos: k = 640 / 100 = 640 / 10 = 64
- Mungkahi sa pag-optimize: Isulat nang mas maayos ang formula bilang k = Q / ΔP. Nawala sa orihinal na teksto ang tanda ng bariabulo para sa k = GPM / √(ΔP).
7. I-verify ang coefficient ng orifice plate (k):
8. Kalkulahin ang isa pang punto ng datos gamit ang k=64 upang i-verify ang kanyang pangkalahatang kaaangkapan:
- Kalkulasyon: Q = 64 × 25 = 64 × 5 = 320 GPM
- Paghahambing: Sa iyong talahanayan, Q = 321 GPM kapag ΔP = 25 in H₂O.
- Pagsusuri at Pag-optimize: Mayroong maliit na pagkakaiba ng 1 GPM sa pagitan ng kinalkulang halaga (320 GPM) at ng halaga sa talahanayan (321 GPM). Ito ay nagkukumpirma sa iyong sanggunian tungkol sa "halos 1% na katiyakan" at "1-2 GPM na pagkakaiba," na katanggap-tanggap sa mga aplikasyon ng inhinyero. Kung kailangan mo ng sobrang taas na katiyakan, dapat mong i-verify ang orihinal na datos o mga coefficient.
9. Hanguin ang formula ng rate ng daloy batay sa uri ng signal ng sensor:
- Para sa signal na Vdc (0-5V):
- Ang boltahe at differential pressure ay may ugnayang tuwid: ΔP = (100 in H₂O/5V) × Vdc = 20 × Vdc. - Ang formula para sa rate ng daloy ay: Q = kΔP = 64 × 20 × Vdc
- Ito ay iyong kinwenta k′ ​​= 286.217 gamit ang k′ = Q / Vdc, kaya Q = 286.217 × Vdc. Tama ang formula na ito; sa madaling salita, Q = 64 × 20 Vdc = 64 × 20 × Vdc ≈ 286.217 × Vdc.
- Para sa senyas ng mA (4-20 mA):
- Ang differential pressure ay may tuwid na ugnayan sa epektibong kuryente: ΔP = [100 In H₂O / (20 − 4) mA] × (ImA − 4) = 6.25 × (ImA − 4).
- Ang formula para sa rate ng daloy ay: Q = kΔP = 64 × 6.25 × (ImA − 4) = 64 × 2.5 × (ImA − 4) = 160 × (ImA − 4).
- Ito ay iyong kinwenta k′′ = Q / ImA − 4 upang makuha ang k′′ = 160, kaya Q = 160 × (ImA − 4). Tama ang formula na ito.
- Pagpapatunay: Q = 160 × (8 − 4) = 160 × 2 = 320 GPM. Ang pagkakaiba mula sa 321 GPM sa talahanayan ay sumasalamin naman sa posibleng maliit na pagkakamali sa sistema.
Mga Dapat Tandaan:
May ilang mga praktikal na aspeto na dapat isaalang-alang. Ang three-valve manifold ay dapat gamitin kasama ang isang orifice plate at isang differential pressure sensor. Ito ay nagpapahintulot sa pressure sensor na magamit habang nasa ilalim ng presyon ang pipeline. Upang maisagawa ito, ikonekta ang positive at negative ports ng pressure sensor sa mga saradong isolation valve habang binubuksan naman nang sabay-sabay ang equalizing valve. Pagkatapos, dahan-dahang buksan ang isolation valves upang pantay na mapamahagi ang static pressure sa pipeline sa magkabilang gilid ng pressure sensor. Ang pagbubukas ng equalizing valve ay nagtatanggal ng anumang posibilidad na mailapat ang mataas na differential pressure sa sensor. Kapag lubos nang nakakonekta ang pressure sensor, isinara ang equalizing valve, na nagpapahintulot sa pressure sensor na makadama ng pressure differential sa orifice plate.
Upang tanggalin ang sensor ng presyon, buksan muna ang mga balbula na pampantay at isara ang mga balbula na panghiwalay. Kapag ganap na naisara ang balbula na panghiwalay, ang anumang natitirang presyon sa kavidad ng sensor ay ilalabas sa pamamagitan ng port ng vent ng sensor ng presyon. Maaari nang isara ang balbula na pampantay upang maihiwalay ang sensor ng presyon mula sa manifold. Tandaan na dapat isagawa ang lahat ng operasyon sa eksaktong ayos na ito: kapag pinapasok ang sensor ng presyon sa serbisyo, buksan muna ang balbula na pampantay; kapag inaalis ang sensor ng presyon sa serbisyo, isara ang balbula na pampantay sa huli.
Isa pang dapat isaalang-alang ay ang pagkakatugma ng materyales. Ang mga bahagi na may 316 SS (stainless steel) na nabasa ay ang pinakamahusay na pagpipilian para sa mga sensor ng presyon na sumusukat sa daloy ng tubig. Nag-aalok din ang Validyne ng mga bahagi na Inconel para sa mas matitinding likido. Kailangan din ng tugma ang materyal ng O-ring sa katawan ng sensor ng presyon sa likido; nag-aalok ang Validyne ng iba't ibang uri ng elastomer.
Para sa mga tubo na may lapad ng higit sa 2 pulgada, ang orifice plate flow measurement ay itinuturing na pinakatumpak. Ang orifice plate ay dapat nakalagay sa loob ng isang tuwid na tubo, malayo sa mga siko o tees. Ang tubo na papunta sa orifice plate ay dapat panatilihin ang haba ng tuwid na pagtakbo nito nang ilang beses nang higit sa lapad ng tubo. Ang mga gaskets sa orifice plate flange ay dapat nang maingat na isinagawa at hindi dapat hadlangan ang daloy ng likido sa tubo, upang maiwasan ang mga maling pagbasa. May iba pang mga teknolohiya ng pagbasa ng daloy na magagamit, kabilang ang vane meters, turbine meters, electromagnetic flow meters, at iba pa. Ang orifice plates at mga sistema ng differential pressure sensor ay patuloy na ginagamit dahil sa kanilang mababang gastos, mababang pangangailangan sa pagpapanatili, at nagbibigay ng sapat na tumpak na mga pagbasa sa iba't ibang sukat ng tubo, uri ng likido, at bilis ng daloy.