Како ДП предајник мери проток? Принцип, формула и практични водич

Најважнији однос је:

ΔП ∝ К², дакле К ∝ √ΔП

Другим речима, диференцијални притисак се мења приближно са квадратом протока. ДП предајник стога прво мери притисак; проток се закључује из те разлике притиска. Ако желите шири увод у сам инструмент, погледајте овај прегледтрансмитери притискаи овотрансмитер диференцијалног притискастраница.

Шта заправо мери ДП предајник?

ДП предајник има страну високог{0}}притиска и страну ниског{1}}притиска. Он мери разлику између та два притиска:

ΔP = P1 − P2

Ако је трансмитер повезан преко правилно дизајнираног примарног елемента протока, измерени диференцијални притисак има познату везу са протоком.

Ова разлика је важна јер сам предајник не ствара мерење протока. Комплетан ДП систем протока обично укључује:

• примарни елемент који ствара диференцијални притисак;
• славине за притисак које осећају притисак узводно и низводно;
• импулсни водови или директан{0}}аранжман који преноси те притиске на предајник;
• ДП предајник који мери разлику притиска; и
• предајник, ПЛЦ, ДЦС или рачунар протока који претвара ДП у потребну променљиву протока.

Шири однос између притиска и протока разматра се у овом водичу заоднос -брзине протока и притиска.

Како функционише мерење ДП протока корак по корак

1. Примарни елемент мења област протока

Размотрите конвенционалну плочу са отвором. Његов отвор је мањи од пречника цеви, тако да се расположива површина протока смањује како течност пролази кроз ограничење.

Исти општи принцип мерења може се применити и са другим примарним елементима. Геометрија се разликује, али сваки уређај је дизајниран да производи разлику притиска која се може повезати са протоком под одређеним условима.

2. Повећава се брзина течности и пада статички притисак

Како течност убрзава кроз ограничену област, њена брзина се повећава, а њен статички притисак опада. Притисак узводно од ограничења је стога већи од притиска на одговарајућој доњој тачки точења.

Ово је диференцијални притисак који мери предајник.

3. Предајник мери висок-бочни и низак{2}}бочни притисак

Доводни прикључак је обично повезан са портом високог{0}}притиска, а доњи део са прикључком ниског{1}}притиска. Предајник осећа разлику уместо да третира два притиска као независна мерења протока.

Како се проток повећава, ограничење производи већи диференцијални притисак. Однос је, међутим, нелинеаран.

4. Диференцијални притисак се претвара у проток

За конвенционално мерење протока диференцијалног{0}}притиска:

ΔP ∝ Q²

дакле:

Q ∝ √ΔP

Израчунавање квадратног{0}}корена може да се изврши унутар предајника или у ДЦС-у, ПЛЦ-у или рачунару протока. Иокогава техничко упутство навађење квадратног-корена у апликацијама ДП протоканапомиње да се било која локација може користити, али тачка израчунавања треба да буде јасно дефинисана.

Зашто је квадратни{0}}однос корена важан

Лако је претпоставити да 50% диференцијалног притиска значи 50% протока. То је нетачно за конвенционални однос протока ДП.

Ако је измерени ДП 25% пројектованог ДП, одговарајући проток је приближно 50% пројектованог протока, под претпоставком да остале варијабле у прорачуну остају непромењене.

Овај однос такође објашњава зашто доњи крај опсега ДП протока заслужује пажњу. При протоку од 25%, предајник већ мери само 6,25% пуне-ДП скале. Како се проток приближава нули, шум притиска, нулти помак, мале флуктуације процеса и ефекти импулсне{5}}лине постају све значајнији у односу на измерени сигнал.

Низак{0}}Ограничење протока није само подешавање екрана

Екстракција квадратног{0}}корена има велики добитак близу нултог диференцијалног притиска. Мале флуктуације ДП стога могу створити видљиво нестабилан израчунати проток. Иокогава описује ово понашање у својим упутствима заниско-излаз за ДП проток, док Емерсон такође препоручује ниско{0}}ограничење протока у релевантним конфигурацијама предајника да би се стабилизовао излаз у условима веома ниског или никаквог-протока.

Границу не треба бирати произвољно. Требало би да одражава предајник, примарни елемент, буку процеса, потребан радни опсег и потребу апликације да разликује прави низак проток од буке нултог{1}}протока.

Шта је формула ДП протока?

Користан концептуални израз је:

Q = K × √(ΔP / ρ)

где:

• Qје запремински проток;
• ΔPје диференцијални притисак;
• ρје густина течности; и
• Kпредставља релевантне карактеристике примарног елемента и прорачуна.

Ово је концептуални однос, а не универзална једначина величине.

Прорачуни стварног диференцијалног{0}}протока притиска могу такође да обухватају геометрију примарног-елемента, пречник отвора, пречник цеви, однос пречника, коефицијент пражњења, Рејнолдсов број, распоред одвајања притиска и, за компресибилне флуиде, фактор експанзионости.

СлужбеникИСО 5167-1:2022стандард дефинише опште принципе за мерење протока помоћу{0}}диференцијалних уређаја, укључујући отворне плоче, млазнице, Вентуријеве цеви, конусне мераче и клинасте метре. Такође дефинише захтеве за инсталацију и несигурност. Његов наведени обим се односи на пун провод, подзвучни проток кроз мерни део, флуид који се може третирати као једнофазни и не-пулсирајући проток.

Посебно за плоче са отвором,ИСО 5167-2:2022бави се геометријом, инсталацијом, радним условима и специфицираним распоредом{0}}нарезивања притиска.

Једноставан ДП-пример-тока

Претпоставимо да је систем пројектован тако да максимални потребни проток одговара диференцијалном притиску од 100 јединица притиска. Предајник тренутно мери 36 јединица притиска.

Нормализовани ДП је:

36 / 100 = 0.36

Нормализовани проток је:

√0.36 = 0.60

Наведени проток је стога приближно 60% конфигурисаног максималног протока, под условом да претпостављени флуид и радни услови остају важећи.

Овај пример показује само конверзију квадратног{0}}корена. То није замена за примарне-димензионисање елемента или стандардно-у складу са прорачуном протока.

Који примарни елемент треба користити?

Предајник мери ДП, али примарни елемент одређује како се тај ДП генерише. Избор примарног елемента је стога део дизајна мерача протока, а не посебна накнадна мисао.

Вентури може бити привлачан када је трајни губитак притиска важан. За више детаља о тој опцији погледајте водич заПредности и мане Вентури мерача протока. Постојеће Вентури инсталације такође могу развити проблеме{1}}специфичне за апликације, обухваћене овим прегледомПроблеми и решења Вентури мерача.

Најбољи примарни елемент зависи од особина флуида, величине цеви, опсега протока, притиска, температуре, дозвољеног трајног губитка притиска, простора за уградњу, услова одржавања и применљивог стандарда мерења.

Како течности, гасови и пара мењају мерење

Течности

За течности релативно стабилне{0}}густине, однос ДП-према-току може бити релативно једноставан. Међутим, инсталација је и даље важна. Гас заробљен у импулсној линији, делимично блокиране славине за притисак, цурење или неравнотежа у висини могу довести до лажног диференцијалног притиска.

Течност такође треба да одговара претпоставкама коришћеним када је примарни елемент димензионисан. Значајна промена густине мења однос између измереног ДП и израчунатог протока.

Гасови

Густина гаса се може значајно променити са радним притиском и температуром. Дати ДП стога не представља увек исти проток масе када се услови гаса промене.

Апликације које захтевају компензовани проток могу да користе диференцијални притисак заједно са статичким притиском, температуром и информацијама{0}}о својствима течности. Разлика између волуметријског и масеног мерења се даље разматра у овомеводич масеног протока у односу на запремински проток.

Ако је директно мерење масе гаса прикладније од ДП система, амерач масеног протока гасаможда вреди упоређивати за одговарајуће апликације.

Стеам

Парне ДП инсталације захтевају посебну пажњу на импулсне цеви и услове кондензата. Неједнаке главе течности на високој и ниској страни могу створити вештачки диференцијални притисак који трансмитер не може да разликује од процеса ДП.

Густина се такође мења са условима паре, тако да компензовани проток масе може захтевати информације о притиску и температури. Када се разматра другачији принцип мерења, амерач протока парезасновано на мерењу вртлога пружа једну корисну тачку поређења.

Где треба израчунати квадратни корен?

Конверзија квадратног{0}}корена може да се изврши на неколико места:

• унутар ДП предајника;
• у ПЛЦ-у или ДЦС-у; или
• унутар наменског рачунара протока.

Нема користи од тога да се примењује двапут. Ако предајник већ шаље излаз пропорционалан протоку и контролни систем примењује другу функцију квадратног{1}}корена, коначна вредност ће бити нетачна.

Такође се дешава и супротна грешка: предајник шаље линеарни ДП док систем за пријем третира тај сигнал као линеарни ток.

Током пуштања у рад, документујте да ли свака пренесена варијабла представља необрађени диференцијални притисак или израчунати проток. Емерсон'сДокументација о конфигурацији тока 4051Спружа пример конверзије квадратног корена-засноване на-предајнику и конфигурације ниског-одсека протока.

Калибрација није исто што и провера тачности протока

Ова разлика је једна од најважнијих у ДП проточној петљи.

Техничар може применити познате диференцијалне притиске и потврдити да их предајник тачно мери. То потврђује мерење притиска. То не доказује да комплетан инсталирани систем израчунава исправан проток.

Потпуна верификација треба да узме у обзир:

• примарни{0}}подаци о типу и величини елемента;
• тачне димензије отвора и цеви;
• притисак{0}}распоред славине;
• импулс{0}}стање линије;
• нулти и ДП опсег предајника;
• конфигурација квадратног{0}}корена;
• ДЦС или ПЛЦ скалирање;
• густина флуида и компензациони улази;
• инжењерске јединице; и
• услове инсталираног цевовода око примарног елемента.

У њима су обухваћене опште праксе калибрацијенајбоље праксе калибрације мерача протока. За рутинску негу инструмента, упутства са сајта су наодржавање трансмитера притискапружа додатни контекст одржавања.

Зашто тачан ДП предајник и даље може дати погрешан ток

Прецизност предајника је само један део перформанси{0}}система протока. Коначни израчунати ток такође зависи од квалитета примарних-података о елементима, претпоставки својстава процеса{3}}, инсталације и конфигурације сигнала.

На пример, тачно калибрисани предајник ће и даље извести погрешан проток ако је један импулсни вод делимично блокиран. Исто тако, савршено мерење ДП не може да исправи погрешно унету величину отвора примарног-елемента или густину течности.

Због тога спецификацију трансмитера не треба третирати као спецификацију тачности комплетног система ДП протока. ИСО 5167 експлицитно укључује одређивање мерне несигурности као део шире методе мерења, уместо да третира сензор притиска као једини извор несигурности.

Уобичајени проблеми са ДП протоком и шта прво проверити

Грешке на импулсним{0}}водовима заслужују посебну пажњу јер предајник зна само притиске који се испоручују на његове портове. Не може аутоматски знати да потисни вод цури или је зачепљен осим ако специфични трансмитер не укључује одговарајућу дијагностику.

Када је мерење ДП протока добар избор?

Мерење ДП остаје практично за многе индустријске услуге течности, гаса и паре, посебно тамо где процес већ користи стандардизоване примарне елементе и особље постројења је упознато са инструментима под притиском.

То није аутоматски најбоља технологија за сваку услугу. Упоредите алтернативе када апликација даје висок приоритет веома малом трајном губитку притиска, директном мерењу масе, тешко проводним течностима, не-неинтрузивном мерењу или ширем употребљивом смањењу него што може да пружи предложени ДП систем.

Корисне тачке поређења укључујувртложни мерачи протоказа одговарајуће услуге паре и процесних{0}}течности,термометри масеног протоказа одговарајуће гасове, иелектромагнетна мерила протоказа проводне течности.

Избор треба да почне од услова процеса и циља мерења, а не од жељене технологије предајника.

Често постављана питања

Да ли ДП предајник директно мери проток?

Не. Он директно мери диференцијални притисак. Брзина протока се закључује из ДП-а који производи примарни елемент и из прорачунских параметара које користи мерни систем.

Зашто се квадратни корен од ДП користи за проток?

Зато што се диференцијални притисак на конвенционалном примарном елементу мења приближно са квадратом брзине протока. Ако је ΔП пропорционално К², онда је К пропорционално √ΔП.

Да ли је 50% ДП једнако 50% протока?

Не. Под основним односом квадратног-корена, 25% пројектованог ДП-а одговара приближно 50% пројектованог тока. Насупрот томе, 50% ДП одговара око 70,7% протока.

Може ли ДП предајник да мери и течности и гасове?

Да, под условом да је комплетан систем примарних{0}}елемената и предајника погодан за апликацију. Мерење гаса често захтева додатну пажњу на притисак, температуру, густину и компресибилност.

Да ли се ДП предајник може користити без плоче са отвором?

Да. Плоче са отвором су само једна врста примарног елемента. Вентури цеви, млазнице, конусни мерачи, клинасти метри, уређаји за усредњавање притиска и други одговарајући елементи за производњу ДП-а такође се могу користити у зависности од дизајна.

Да ли би требало{0}}вађење квадратног корена да се уради у предајнику или ДЦС-у?

И једно и друго може бити валидно. Оно што је важно је да је локација израчунавања документована и да се вађење квадратног-корена врши једном, а не и у предајнику и у систему за пријем.

Зашто сигнал протока ДП постаје нестабилан при малом протоку?

Зато што генерисани диференцијални притисак постаје веома мали и екстракција квадратног{0}}корена има велики добитак близу нуле. Процесна бука, мале флуктуације ДП-а и нулте грешке стога могу створити релативно велике промене у израчунатом протоку.

Да ли је тачност предајника једнака тачности протока?

Не. Несигурност мерења протока такође може укључити примарни елемент, димензије, карактеристике пражњења, густину процеса, улазе притиска и температуре, инсталацију, славине за притисак, импулсне водове и конфигурацију прорачуна.

Закључак

ДП предајник мери проток тако што осети разлику притиска произведену преко примарног елемента протока и конвертује то мерење у проток кроз однос квадратног-корена.

Основни ланац мерења је:

Проток → примарни елемент → диференцијални притисак → ДП трансмитер → прорачун протока

Предајник је само један део тог ланца. Поуздано мерење ДП протока зависи од тачне величине примарног-елемента, одговарајућег притиска, цевовода звучних импулса, тачних процесних{2}}претпоставки својстава, исправне конфигурације квадратног-корена и правилног пуштања у рад.

За инжењерски рад користите поједностављени однос квадратног-корена да бисте разумели принцип, али користите важећи стандард, одобрене податке о димензионисању, документацију предајника и стварне услове процеса када дизајнирате или верификујете мерну петљу. Та разлика између разумевања принципа и валидације комплетног система је оно што спречава да наизглед исправан ДП сигнал постане нетачна вредност протока.