A legfontosabb kapcsolat:
ΔP ∝ Q², tehát Q ∝ √ΔP
Más szóval, a nyomáskülönbség megközelítőleg az áramlás négyzetével változik. A DP távadó tehát először a nyomást méri; az áramlást ebből a nyomáskülönbségből következtetjük. Ha szélesebb körű bevezetést szeretne magával az eszközzel, tekintse meg ezt az áttekintéstnyomástávadókés eztnyomáskülönbség távadóoldalon.
Mit mér egy DP adó valójában?
A DP-adónak van egy nagy-nyomású és egy alacsony{1}}nyomású oldala. A két nyomás közötti különbséget méri:
ΔP = P1 − P2
Ha a távadó egy megfelelően megtervezett elsődleges áramlási elemre van csatlakoztatva, a mért nyomáskülönbségnek ismert kapcsolata van az áramlással.
Ez a különbségtétel azért fontos, mert a távadó önmagában nem hoz létre áramlásmérést. A teljes DP áramlási rendszer általában a következőket tartalmazza:
- elsődleges elem, amely létrehozza a nyomáskülönbséget;
- nyomócsapok, amelyek érzékelik az áramlás irányában és utáni nyomást;
- impulzusvezetékek vagy közvetlen{0}}szerelvény, amely ezeket a nyomásokat a távadóra továbbítja;
- a nyomáskülönbséget mérő DP távadó; és
- egy távadó, PLC, DCS vagy áramlási számítógép, amely a DP-t a szükséges áramlási változóvá alakítja.
A nyomás és az áramlás közötti tágabb összefüggést ez az útmutató tárgyaljaáramlás-sebesség és nyomás kapcsolata.
Hogyan működik a DP áramlásmérés lépésről lépésre
1. Az elsődleges elem megváltoztatja az áramlási területet
Vegyünk egy hagyományos nyílásos lemezt. Furata kisebb, mint a cső átmérője, így az elérhető áramlási terület csökken, ahogy a folyadék áthalad a szűkítésen.
Ugyanez az általános mérési elv más elsődleges elemekkel is megvalósítható. A geometria különbözik, de minden eszközt úgy terveztek, hogy nyomáskülönbséget hozzon létre, amely összefüggésbe hozható az áramlással meghatározott feltételek mellett.
2. A folyadék sebessége megnő és a statikus nyomás csökken
Ahogy a folyadék átgyorsul a korlátozott területen, sebessége nő, statikus nyomása pedig csökken. A nyomás a szűkítés előtt ezért nagyobb, mint a nyomás a megfelelő leágazási ponton.
Ez a távadó által mért nyomáskülönbség.
3. A távadó magas-oldalsó és alacsony-oldalsó nyomást mér
A felfelé irányuló leágazás általában a nagy-nyomású porthoz, a lefelé irányuló leágazás pedig az alacsony-nyomású porthoz csatlakozik. A távadó érzékeli a különbséget, nem pedig független áramlásmérésként kezeli a két nyomást.
Az áramlás növekedésével a korlátozás nagyobb nyomáskülönbséget eredményez. A kapcsolat azonban nem lineáris.
4. A nyomáskülönbséget a rendszer áramlássá alakítja
Hagyományos nyomáskülönbség-{0}}nyomásméréshez:
ΔP ∝ Q²
Ezért:
Q ∝ √ΔP
A négyzetgyök{0}}számítás elvégezhető a távadóban vagy a DCS-ben, PLC-ben vagy áramlási számítógépben. Yokogawa műszaki útmutatása továbbnégyzetgyök-kivonás DP-folyamat-alkalmazásokbanmegjegyzi, hogy bármelyik hely használható, de a számítási pontot egyértelműen meg kell határozni.
Miért számít a négyzet{0}}gyökérkapcsolat?
Könnyen feltételezhető, hogy az 50%-os nyomáskülönbség 50%-os áramlást jelent. Ez helytelen egy hagyományos DP áramlási kapcsolat esetén.
| Folyik | Megfelelő nyomáskülönbség |
|---|---|
| 100% | 100% |
| 75% | 56.25% |
| 50% | 25% |
| 25% | 6.25% |
Ha a mért DP a tervezett DP 25%-a, akkor a megfelelő áramlás a tervezett áramlás körülbelül 50%-a, feltételezve, hogy a számításban szereplő többi változó változatlan marad.
Ez az összefüggés azt is megmagyarázza, hogy a DP áramlási tartomány alsó határa miért érdemel figyelmet. 25%-os áramlásnál az adó már csak a teljes -skálájú DP 6,25%-át méri. Ahogy az áramlás közeledik a nullához, a nyomászaj, a nulla eltolás, a kis folyamatingadozások és az impulzus{5}}vonalhatások egyre jelentősebbé válnak a mért jelhez képest.
Az alacsony-áramlás-lezárás nem csak egy megjelenítési beállítás
A négyzetgyök{0}}kivonás nagy nyereséggel rendelkezik, közel nulla nyomáskülönbséghez. A kis DP-ingadozások ezért láthatóan instabil számított áramlást eredményezhetnek. Yokogawa leírja ezt a viselkedést a következő útmutatójábanalacsony-kimenet a DP áramláshoz, míg az Emerson az alacsony áramlási korlátozást is javasolja a megfelelő távadó-konfigurációkban, hogy stabilizálja a kimenetet nagyon alacsony vagy nem{1}}áramlási körülmények között.
A határértéket nem szabad önkényesen kiválasztani. Ennek tükröznie kell a távadót, az elsődleges elemet, a folyamatzajt, a szükséges működési tartományt, valamint az alkalmazás azon igényét, hogy megkülönböztesse a valódi alacsony áramlási zajt a nulla -áramlási zajtól.
Mi az a DP Flow képlet?
Egy hasznos fogalmi kifejezés:
Q = K × √(ΔP / ρ)
ahol:
- Qtérfogati áramlási sebesség;
- ΔPnyomáskülönbség;
- ρa folyadék sűrűsége; és
- Kaz elsődleges elem és a számítás vonatkozó jellemzőit képviseli.
Ez egy fogalmi kapcsolat, nem egy univerzális méretezési egyenlet.
A valódi nyomáskülönbség--nyomás-áramlás számítások tartalmazhatják az elsődleges-elem geometriáját, a furatátmérőt, a csőátmérőt, az átmérőarányt, a kibocsátási együtthatót, a Reynolds-számot, a nyomáscsapolás elrendezését és az összenyomható folyadékok esetében a tágulási tényezőt is.
A hivatalosISO 5167-1:2022szabvány általános elveket határoz meg a nyomás{0}}differenciális eszközökkel végzett áramlásmérésre, beleértve a mérőperemeket, fúvókákat, Venturi-csöveket, kúpos mérőket és ékmérőket. Meghatározza a telepítési és bizonytalansági követelményeket is. A megadott hatókör a teljes vezetékre, a mérőszakaszon áthaladó szubszonikus áramlásra, az egyfázisúként kezelhető folyadékra és a nem-pulzáló áramlásra vonatkozik.
Kifejezetten a nyílásos lemezekhez,ISO 5167-2:2022foglalkozik a geometriával, a telepítéssel, a működési feltételekkel és a nyomás{0}}megcsapolási elrendezésekkel.
Egy egyszerű DP---folyamat példa
Tegyük fel, hogy egy rendszert úgy terveztek, hogy a maximálisan szükséges áramlás 100 nyomásegységnyi nyomáskülönbségnek felel meg. A távadó jelenleg 36 nyomásegységet mér.
A normalizált DP a következő:
36 / 100 = 0.36
A normalizált áramlás a következő:
√0.36 = 0.60
A kijelzett áramlás tehát a konfigurált maximális áramlás körülbelül 60%-a, feltéve, hogy a feltételezett folyadék- és üzemi feltételek érvényben maradnak.
Ez a példa csak a négyzetgyök-konverziót mutatja be. Nem helyettesíti az elsődleges-elemméretezést vagy a szabványos-folyamatszámítást.
Melyik elsődleges elemet érdemes használni?
Az adó méri a DP-t, de az elsődleges elem határozza meg, hogy ez a DP hogyan jön létre. Az elsődleges elem kiválasztása ezért az áramlásmérő tervezésének része, nem pedig külön utólagos gondolkodás.
| Elsődleges elem | Tipikus erősség | Fő kereskedelem-Ki |
|---|---|---|
| Szellős lemez | Egyszerű felépítés és jól bevált{0}}számítási módszerek | Viszonylag nagy állandó nyomásveszteség |
| Venturi cső | Jó nyomásvisszanyerés | Nagyobb méret és nagyobb konstrukció |
| Áramlási fúvóka | Alkalmas az igényes nagy{0}}sebességű és bizonyos gőzszolgáltatásokhoz | Az alkalmazást és a telepítést megfelelően meg kell tervezni |
A Venturi akkor lehet vonzó, ha az állandó nyomásveszteség számít. Az opcióval kapcsolatos további részletekért tekintse meg az útmutatótVenturi áramlásmérő előnyei és hátrányai. A meglévő Venturi-telepítések alkalmazás-{1}}specifikus problémákat is kifejleszthetnek, amelyekről ebben az áttekintésben is szó vanVenturi mérő problémák és megoldások.
A legjobb elsődleges elem függ a folyadék tulajdonságaitól, a csőmérettől, az áramlási tartománytól, a nyomástól, a hőmérséklettől, a megengedett tartós nyomásveszteségtől, a beépítési helytől, a karbantartási feltételektől és az alkalmazandó mérési szabványtól.
Hogyan változtatják meg a folyadékok, gázok és gőzök a mérést
Folyadékok
Viszonylag stabil -sűrűségű folyadékok esetén a DP-–-áramlási viszony viszonylag egyszerű lehet. A telepítés azonban továbbra is fontos. Az impulzusvezetékben rekedt gáz, részben eltömődött nyomáscsapok, szivárgás vagy magassági egyensúlyhiány téves nyomáskülönbséget okozhat.
A folyadéknak meg kell egyeznie az elsődleges elem méretezésekor használt feltételezésekkel is. Egy jelentős sűrűségváltozás megváltoztatja a mért DP és a számított áramlás közötti kapcsolatot.
Gázok
A gáz sűrűsége jelentősen változhat az üzemi nyomás és hőmérséklet függvényében. Egy adott DP ezért nem mindig ugyanazt a tömegáramot képviseli, amikor a gázviszonyok megváltoznak.
A kompenzált áramlást igénylő alkalmazások nyomáskülönbséget, valamint statikus nyomást, hőmérsékletet és folyadéktulajdonság-információkat használhatnak. A térfogatmérés és a tömegmérés közötti különbségtételt a továbbiakban tárgyaljuktömegáram-térfogat-áramlási útmutató.
Ha a közvetlen gáztömegmérés megfelelőbb, mint egy DP rendszer, agáz tömegáram mérőérdemes lehet összehasonlítani a megfelelő alkalmazásokhoz.
Gőz
A Steam DP telepítéseknél különös figyelmet kell fordítani az impulzuscsövekre és a kondenzátum körülményeire. Az egyenlőtlen folyadékmagasság a magas és az alacsony oldalon mesterséges nyomáskülönbséget hozhat létre, amelyet a távadó nem tud megkülönböztetni a folyamat DP-től.
A sűrűség a gőzviszonyok függvényében is változik, így a kompenzált tömegáram nyomás- és hőmérsékletinformációkat igényelhet. Ha más mérési elvet fontolgatnak, agőz áramlásmérőAz örvénymérés alapján végzett mérés egy hasznos összehasonlítási pontot ad.
Hol kell kiszámítani a négyzetgyököt?
A négyzetgyök{0}}konverzió több helyen is végrehajtható:
- a DP-adó belsejében;
- PLC-ben vagy DCS-ben; vagy
- egy dedikált áramlási számítógép belsejében.
Semmi haszna nincs annak, ha kétszer alkalmazzuk. Ha egy adó már az áramlással arányos kimenetet küld, és a vezérlőrendszer egy másik négyzetgyök{1}}függvényt alkalmaz, a végső érték helytelen lesz.
Az ellenkező hiba is előfordul: egy adó lineáris DP-t küld, míg a vevő rendszer ezt a jelet lineáris áramlásként kezeli.
Az üzembe helyezés során dokumentálja, hogy minden átvitt változó nyers nyomáskülönbséget vagy számított térfogatáramot jelent-e. Emersoné4051S áramlási konfigurációs dokumentációpéldát ad a távadó-alapú négyzetgyök-konverzióra és az alacsony-áramlási korlát konfigurációjára.
A kalibrálás nem ugyanaz, mint az áramlási pontosság ellenőrzése
Ez a megkülönböztetés az egyik legfontosabb a DP áramlási hurokban.
A technikus alkalmazhatja az ismert nyomáskülönbségeket, és megerősítheti, hogy a távadó megfelelően méri azokat. Ez igazolja a nyomásmérést. Ez nem bizonyítja, hogy a teljes telepített rendszer a megfelelő áramlást számítja ki.
A teljes ellenőrzés során figyelembe kell venni:
- elsődleges-elemtípus és méretezési adatok;
- megfelelő furat- és csőméretek;
- nyomás-csap elrendezése;
- impulzus{0}}vonalfeltétel;
- adó nulla és DP tartománya;
- négyzetgyök-konfiguráció;
- DCS vagy PLC méretezés;
- folyadéksűrűség és kompenzációs bemenetek;
- mérnöki egységek; és
- a telepített csővezeték körülményei az elsődleges elem körül.
Az általános kalibrálási gyakorlatokat ezek tartalmazzákAz áramlásmérő kalibrálásának legjobb gyakorlatai. A rutinszerű műszerápoláshoz a webhely útmutatása anyomástávadó karbantartásatovábbi karbantartási kontextust biztosít.
Miért adhat még mindig rossz áramlást egy pontos DP-adó?
Az adó pontossága csak egy része az áramlási{0}}rendszer teljesítményének. A végső kiszámított áramlás az elsődleges-elemadatok minőségétől, a folyamat-tulajdonságokkal kapcsolatos feltételezésektől, a telepítéstől és a jelkonfigurációtól is függ.
Például egy pontosan kalibrált adó továbbra is félrevezető áramlást jelez, ha az egyik impulzusvezeték részlegesen el van zárva. Hasonlóképpen, a tökéletes DP-mérés nem tudja kijavítani a helytelenül megadott elsődleges{1}}elem furatméretét vagy folyadéksűrűségét.
Ez az oka annak, hogy a távadó specifikációját nem szabad a teljes DP áramlási rendszer pontossági specifikációjaként kezelni. Az ISO 5167 kifejezetten magában foglalja a mérési bizonytalanság meghatározását a szélesebb mérési módszer részeként, ahelyett, hogy a nyomásérzékelőt kezelné egyedüli bizonytalansági forrásként.
Gyakori DP-áramlási problémák és mit érdemes először ellenőrizni
| Tünet | Lehetséges ok | Hasznos első ellenőrzés |
|---|---|---|
| Az áramlás magas marad a leállás közelében | Nulla eltolás, egyenlőtlen impulzus{0}}vonalmagasság vagy helytelen alacsony-áramlás-kezelés | Ellenőrizze a valódi nulla DP-t és ellenőrizze az impulzuscsöveket |
| Az alacsony-áramlás olvasása instabil | A zaj négyzetgyök-erősítése | Ellenőrizze a nyers DP stabilitását és az alacsony-áramlás-lezárás konfigurációját |
| Az olvasás lassan változik, vagy lefagyottnak tűnik | Korlátozott vagy blokkolt impulzusvezeték | Vizsgálja meg a nyomáscsapokat, az elosztót és az impulzus{0}}vezeték reakcióját |
| Az áramlás folyamatosan magasabb vagy alacsonyabb a vártnál | Sűrűség, tartomány, elsődleges{0}}elemadatok vagy méretezési hiba | Hasonlítsa össze a konfigurációt a jóváhagyott méretadatokkal |
| Karbantartás után változott a leolvasás | Szelephelyzet, újracsatlakozás, nulla vagy konfigurációs hiba | Ellenőrizze az elosztó felépítését, a H/L csatlakozásokat és a távadó nullát |
Az impulzus{0}}vonalhibák különös figyelmet érdemelnek, mivel az adó csak a portjaira leadott nyomást ismeri. Nem tudhatja automatikusan, hogy egy nyomóvezeték szivárog vagy eltömődött, hacsak az adott távadó nem tartalmaz megfelelő diagnosztikát.
Mikor jó választás a DP áramlásmérés?
A DP-mérés továbbra is praktikus sok ipari folyadék-, gáz- és gőzszolgáltatásnál, különösen ott, ahol az eljárás már szabványos elsődleges elemeket használ, és az üzemi személyzet ismeri a nyomásmérő műszereket.
Nem automatikusan ez a legjobb technológia minden szolgáltatáshoz. Hasonlítsa össze az alternatívákat, amikor az alkalmazás nagy prioritást ad a nagyon alacsony állandó nyomásveszteségnek, a közvetlen tömegmérésnek, a nehezen vezető folyadékoknak, a nem-tolakodó mérésnek vagy a szélesebb körű használhatóságnak, mint amit a javasolt DP-rendszer tud biztosítani.
A hasznos összehasonlítási pontok közé tartozikörvényárammérőkmegfelelő gőz- és folyamat{0}}folyadékszolgáltatásokhoz,termikus tömegárammérőkmegfelelő gázokhoz, éselektromágneses áramlásmérőkvezető folyadékokhoz.
A választást a folyamat körülményeivel és a mérési céllal kell kezdeni, nem pedig az előnyben részesített adótechnológiával.
Gyakran Ismételt Kérdések
A DP-adó közvetlenül méri az áramlást?
Nem. Közvetlenül méri a nyomáskülönbséget. Az áramlási sebesség az elsődleges elem által előállított DP-ből és a mérőrendszer által használt számítási paraméterekből következtet.
Miért használják a DP négyzetgyökét az áramláshoz?
Mivel a nyomáskülönbség egy hagyományos primer elemen megközelítőleg az áramlási sebesség négyzetével változik. Ha ΔP arányos Q²-vel, akkor Q arányos √ΔP-vel.
50% DP egyenlő 50% áramlással?
Nem. Az alap négyzetgyök-viszonyban a tervezési DP 25%-a a tervezési folyamat körülbelül 50%-ának felel meg. Ezzel szemben az 50% DP körülbelül 70,7% áramlásnak felel meg.
Mérhet-e egy DP távadó folyadékot és gázt is?
Igen, feltéve, hogy a teljes elsődleges{0}}elem és adórendszer megfelelő az alkalmazáshoz. A gázmérés gyakran további figyelmet igényel a nyomásra, a hőmérsékletre, a sűrűségre és az összenyomhatóságra.
Használható-e DP adó nyíláslemez nélkül?
Igen. A nyíláslemezek csak egyfajta elsődleges elem. Venturi csövek, fúvókák, kúpos mérők, ékmérők, átlagoló nyomásmérők és egyéb megfelelő DP-termelő elemek is használhatók a kialakítástól függően.
A négyzetgyök{0}}kivonást az adóban vagy a DCS-ben kell elvégezni?
Bármelyik érvényes lehet. A lényeg az, hogy a számítási hely dokumentálva legyen, és hogy a négyzetgyök-kivonás egyszer megtörténjen, nem az adó és a vevő rendszerben.
Miért válik instabillá a DP áramlási jel alacsony áramlásnál?
Mivel a generált nyomáskülönbség nagyon kicsi lesz, és a négyzetgyök{0}}kivonás nagy nyereséggel rendelkezik, közel nullához. A folyamatzaj, a kis DP-ingadozások és a nulla hiba ezért viszonylag nagy változásokat idézhetnek elő a számított áramlásban.
A távadó pontossága megegyezik az áramlási pontossággal?
Nem. Az áramlásmérés bizonytalansága magában foglalhatja az elsődleges elemet, a méreteket, a kibocsátási jellemzőket, a folyamatsűrűséget, a nyomás- és hőmérséklet-bemeneteket, a telepítést, a nyomócsapokat, az impulzusvezetékeket és a számítási konfigurációt.
Következtetés
A DP-távadó az áramlást úgy méri, hogy érzékeli az elsődleges áramlási elemen kialakuló nyomáskülönbséget, és ezt a mérést egy négyzetgyök összefüggésen keresztül áramlássá alakítja.
Az alapvető mérési lánc a következő:
Áramlás → primer elem → nyomáskülönbség → DP távadó → áramlásszámítás
Az adó csak egy része ennek a láncnak. A megbízható DP áramlásmérés az elsődleges-elem helyes méretezésétől, a megfelelő nyomáscsapolástól, a hangimpulzuscsövektől, a folyamat-tulajdonságokkal kapcsolatos pontos feltételezésektől, a helyes négyzetgyök-konfigurációtól és a megfelelő üzembe helyezéstől függ.
Mérnöki munkákhoz használja az egyszerűsített négyzetgyök{0}}kapcsolatot az elv megértéséhez, de használja a vonatkozó szabványt, a jóváhagyott méretadatokat, a távadó dokumentációját és a tényleges folyamatkörülményeket a mérési hurok tervezésekor vagy ellenőrzésekor. Az elv megértése és a teljes rendszer érvényesítése közötti különbség az, ami megakadályozza, hogy a látszólag helyes DP jel helytelen áramlási értékké váljon.
