DP Verici Akışı Nasıl Ölçer? Prensip, Formül ve Pratik Kılavuz

En önemli ilişki:

ΔP ∝ Q², yani Q ∝ √ΔP

Başka bir deyişle fark basıncı yaklaşık olarak akışın karesiyle değişir. Bu nedenle bir DP vericisi önce basıncı ölçer; Bu basınç farkından akış anlaşılır. Enstrümanın kendisine daha geniş bir giriş yapmak istiyorsanız bu genel bakışa bakın.basınç vericilerive bufark basınç vericisisayfa.

Bir DP Verici Aslında Neyi Ölçer?

Bir DP vericisinin bir yüksek-basınç tarafı, bir de düşük-basınç tarafı vardır. Bu iki basınç arasındaki farkı ölçer:

ΔP = P1 − P2

Verici uygun şekilde tasarlanmış bir birincil akış elemanına bağlanırsa ölçülen fark basıncının akışla bilinen bir ilişkisi vardır.

Bu ayrım önemlidir çünkü verici tek başına bir akış ölçümü oluşturmaz. Tam bir DP akış sistemi normalde şunları içerir:

• fark basıncını oluşturan birincil eleman;
• yukarı ve aşağı yöndeki basıncı algılayan basınç muslukları;
• bu basınçları vericiye aktaran impuls hatları veya doğrudan{0}}montaj düzenlemesi;
• basınç farkını ölçen bir DP vericisi; Ve
• DP'yi gerekli akış değişkenine dönüştüren bir verici, PLC, DCS veya akış bilgisayarı.

Basınç ve akış arasındaki daha geniş ilişki bu kılavuzda tartışılmaktadır.akış-hızı ve basınç ilişkisi.

DP Akış Ölçümü Adım Adım Nasıl Çalışır?

1. Birincil Eleman Akış Alanını Değiştirir

Geleneksel bir delikli plakayı düşünün. Deliği boru çapından daha küçüktür, dolayısıyla sıvı kısıtlamadan geçtikçe mevcut akış alanı azalır.

Aynı genel ölçüm ilkesi diğer birincil unsurlarla da uygulanabilir. Geometri farklılık gösterir ancak her cihaz, belirli koşullar altında akışla ilişkilendirilebilecek bir basınç farkı üretecek şekilde tasarlanmıştır.

2. Akışkan Hızı Artıyor ve Statik Basınç Düşüyor

Akışkan sınırlı alan içerisinde hızlandıkça hızı artar ve statik basıncı azalır. Bu nedenle, kısıtlamanın akış yukarısındaki basınç, uygun akış aşağı musluk noktasındaki basınçtan daha yüksektir.

Bu, verici tarafından ölçülen fark basıncıdır.

3. Verici Yüksek-Taraf ve Düşük-Taraf Basıncını Ölçer

Yukarı yöndeki kılavuz çekme normalde yüksek-basınç bağlantı noktasına ve aşağı yöndeki kılavuz çekme ise düşük-basınç bağlantı noktasına bağlanır. Verici, iki basıncı bağımsız akış ölçümleri olarak ele almak yerine farkı algılar.

Akış arttıkça kısıtlama daha büyük bir fark basıncı üretir. Ancak ilişki doğrusal değildir.

4. Fark Basıncı Akışa Dönüştürülür

Geleneksel diferansiyel-basınç akışı ölçümü için:

ΔP ∝ Q²

Öyleyse:

Q ∝ √ΔP

Kare-kök hesaplaması vericinin içinde veya DCS, PLC veya akış bilgisayarında gerçekleştirilebilir. Yokogawa'nın teknik rehberliğiDP akış uygulamalarında kare-kök çıkarmaher iki konumun da kullanılabileceğini ancak hesaplama noktasının açıkça tanımlanması gerektiğini belirtiyor.

Kare-Kök İlişkisi Neden Önemlidir?

%50 diferansiyel basıncın %50 akış anlamına geldiğini varsaymak kolaydır. Bu, geleneksel bir DP akış ilişkisi için yanlıştır.

Ölçülen DP, tasarım DP'sinin %25'i ise, hesaplamadaki diğer değişkenlerin değişmeden kaldığı varsayılarak karşılık gelen akış, tasarım akışının yaklaşık %50'sidir.

Bu ilişki aynı zamanda DP akış aralığının alt ucunun neden dikkati hak ettiğini de açıklamaktadır. %25 akışta verici zaten tam-ölçekli DP'nin yalnızca %6,25'ini ölçüyor. Akış sıfıra yaklaştıkça, basınç gürültüsü, sıfır ofseti, küçük süreç dalgalanmaları ve dürtü-hat etkileri, ölçülen sinyale göre giderek daha önemli hale gelir.

Düşük-Akış Kesimi Yalnızca Bir Görüntü Ayarı Değildir

Kare-kök çıkarma sıfıra yakın diferansiyel basınçta yüksek kazanca sahiptir. Bu nedenle küçük DP dalgalanmaları gözle görülür şekilde kararsız hesaplanmış akış yaratabilir. Yokogawa bu davranışı rehberinde şöyle açıklıyor:DP akışı için düşük-kesme çıkışı, Emerson ayrıca çok düşük akış koşullarında veya akışın olmadığı koşullarda çıkışı dengelemek için ilgili verici yapılandırmalarında düşük- akışın kesilmesini önerir.

Kesinti keyfi olarak seçilmemelidir. Vericiyi, birincil elemanı, proses gürültüsünü, gerekli çalışma aralığını ve uygulamanın gerçek düşük akışı sıfır-akış gürültüsünden ayırma ihtiyacını yansıtmalıdır.

DP Akış Formülü Nedir?

Yararlı bir kavramsal ifade şudur:

Q = K × √(ΔP / ρ)

Neresi:

• Qhacimsel akış hızıdır;
• ΔPdiferansiyel basınçtır;
• ρsıvı yoğunluğudur; Ve
• Kbirincil elemanın ve hesaplamanın ilgili özelliklerini temsil eder.

Bu kavramsal bir ilişkidir, evrensel bir boyutlandırma denklemi değildir.

Gerçek diferansiyel-basınç akışı hesaplamaları aynı zamanda birincil-eleman geometrisini, delik çapını, boru çapını, çap oranını, boşaltma katsayısını, Reynolds sayısını, basınç kademe düzenlemesini ve sıkıştırılabilir akışkanlar için bir genişletilebilirlik faktörünü de içerebilir.

ResmiISO 5167-1:2022standart, delik plakaları, nozüller, Venturi tüpleri, koni ölçerler ve kama ölçerler dahil olmak üzere basınç-diferansiyel cihazlarıyla akış ölçümüne ilişkin genel prensipleri tanımlar. Aynı zamanda kurulum ve belirsizlik gereksinimlerini de tanımlar. Belirtilen kapsamı, tam kanal, ölçüm bölümü boyunca ses altı akış, tek faz olarak değerlendirilebilecek sıvı ve-titreşimli olmayan akış için geçerlidir.

Özellikle delikli plakalar için,ISO 5167-2:2022geometriyi, kurulumu, çalışma koşullarını ve belirtilen basınçla vurma düzenlemelerini ele alır.

Basit Bir DP-to-Akış Örneği

Bir sistemin, gereken maksimum akışın 100 basınç birimilik diferansiyel basınca karşılık gelecek şekilde tasarlandığını varsayalım. Verici şu anda 36 basınç birimini ölçüyor.

Normalleştirilmiş DP:

36 / 100 = 0.36

Normalleştirilmiş akış:

√0.36 = 0.60

Bu nedenle belirtilen akış, varsayılan sıvı ve çalışma koşullarının geçerli kalması koşuluyla yapılandırılan maksimum akışın yaklaşık %60'ıdır.

Bu örnekte yalnızca kare-kök dönüşümü gösterilmektedir. Birincil-öğe boyutlandırmanın veya standart-uyumlu akış hesaplamasının yerine geçmez.

Hangi Birincil Eleman Kullanılmalıdır?

Verici DP'yi ölçer, ancak birincil öğe bu DP'nin nasıl üretileceğini belirler. Bu nedenle birincil elemanın seçimi sonradan düşünülmüş bir düşünce değil, akış ölçer tasarımının bir parçasıdır.

Kalıcı basınç kaybı önemli olduğunda Venturi çekici olabilir. Bu seçenek hakkında daha fazla ayrıntı için kılavuza bakın.Venturi akış ölçerin avantajları ve dezavantajları. Mevcut Venturi kurulumları, bu genel bakışta ele alınan uygulamaya-özel sorunları da geliştirebilir.Venturimetre sorunları ve çözümleri.

En iyi birincil eleman akışkan özelliklerine, boru boyutuna, akış aralığına, basınca, sıcaklığa, izin verilen kalıcı basınç kaybına, kurulum alanına, bakım koşullarına ve geçerli ölçüm standardına bağlıdır.

Sıvılar, Gazlar ve Buhar Ölçümü Nasıl Değiştirir?

Sıvılar

Nispeten kararlı-yoğunluktaki sıvılar için DP--akış-ilişkisi nispeten basit olabilir. Ancak kurulum hala önemini koruyor. İmpuls hattında sıkışıp kalan gaz, kısmen tıkanmış basınç muslukları, sızıntı veya yükseklik dengesizliği, yanlış diferansiyel basınca neden olabilir.

Sıvı aynı zamanda birincil elemanın boyutlandırılmasında kullanılan varsayımlarla da eşleşmelidir. Anlamlı bir yoğunluk değişikliği, ölçülen DP ile hesaplanan akış arasındaki ilişkiyi değiştirir.

Gazlar

Gaz yoğunluğu çalışma basıncı ve sıcaklığına bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir. Bu nedenle belirli bir DP, gaz koşulları değiştiğinde her zaman aynı kütle akışını temsil etmez.

Dengelenmiş akış gerektiren uygulamalar, statik basınç, sıcaklık ve akışkan-özellik bilgileriyle birlikte diferansiyel basıncı kullanabilir. Hacimsel ve kütle ölçümü arasındaki ayrım bu bölümde daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır.kütle akışı ve hacim akışı kılavuzu.

Doğrudan gaz kütlesi ölçümü DP sisteminden daha uygunsa,gaz kütle akış ölçeruygun uygulamalar için karşılaştırmaya değer olabilir.

Buhar

Buhar DP kurulumları, darbe boruları ve yoğuşma koşullarına özellikle dikkat edilmesini gerektirir. Yüksek ve alçak taraflardaki eşit olmayan sıvı kafaları, vericinin proses DP'sinden ayırt edemeyeceği yapay bir basınç farkı oluşturabilir.

Yoğunluk ayrıca buhar koşullarına göre de değişir, bu nedenle telafi edilmiş kütle akışı, basınç ve sıcaklık bilgilerine ihtiyaç duyabilir. Farklı bir ölçüm ilkesinin söz konusu olduğu durumlarda,buhar akış ölçerGirdap ölçümünü temel alan yararlı bir karşılaştırma noktası sağlar.

Karekök Nerede Hesaplanmalıdır?

Kare-kök dönüşümü birkaç yerde gerçekleştirilebilir:

• DP vericisinin içinde;
• bir PLC veya DCS'de; veya
• özel bir akış bilgisayarının içinde.

İki kez uygulamanın bir faydası yoktur. Verici zaten akışla orantılı bir çıkış gönderiyorsa ve kontrol sistemi başka bir kare-kök işlevi uyguluyorsa, son değer yanlış olacaktır.

Tersi hata da ortaya çıkar: Bir verici doğrusal DP gönderirken, alıcı sistem bu sinyali doğrusal akış olarak ele alır.

Devreye alma sırasında iletilen her değişkenin ham diferansiyel basıncı mı yoksa hesaplanan akışı mı temsil ettiğini belgeleyin. Emerson'un4051S akış konfigürasyonu belgeleriverici-tabanlı kare-kök dönüştürme ve düşük-akış kesme yapılandırmasının bir örneğini sağlar.

Kalibrasyon Akış Doğruluğunun Doğrulanmasıyla Aynı Şey Değildir

Bu ayrım DP akış döngüsündeki en önemli ayrımlardan biridir.

Bir teknisyen bilinen fark basınçlarını uygulayabilir ve vericinin bunları doğru ölçtüğünü doğrulayabilir. Bu, basınç ölçümünü doğrular. Kurulu sistemin tamamının doğru akışı hesapladığını kanıtlamaz.

Tam bir doğrulama şunları dikkate almalıdır:

• birincil-öğe türü ve boyutlandırma verileri;
• doğru delik ve boru boyutları;
• basınç{0}}musluk düzenlemesi;
• dürtü-hat durumu;
• verici sıfır ve DP aralığı;
• kare-kök yapılandırması;
• DCS veya PLC ölçeklendirme;
• sıvı yoğunluğu ve telafi girdileri;
• mühendislik birimleri; Ve
• birincil elemanın etrafındaki kurulu boru koşulları.

Genel kalibrasyon uygulamaları bu kılavuzda kapsanmaktadır.akış ölçer kalibrasyonu için en iyi uygulamalar. Rutin alet bakımı için sitenin kılavuzubasınç vericisi bakımıek bakım bağlamı sağlar.

Doğru Bir DP Verici Neden Hala Yanlış Akış Verebilir?

Verici doğruluğu, akış-sistemi performansının yalnızca bir parçasıdır. Hesaplanan nihai akış aynı zamanda birincil-öğe verilerinin kalitesine, süreç-özellik varsayımlarına, kuruluma ve sinyal yapılandırmasına da bağlıdır.

Örneğin, doğru bir şekilde kalibre edilmiş bir verici, bir impuls hattının kısmen bloke olması durumunda yine de yanıltıcı akışı rapor edecektir. Benzer şekilde, mükemmel DP ölçümü, yanlış girilen bir birincil-element delik boyutunu veya sıvı yoğunluğunu düzeltemez.

Bu nedenle verici spesifikasyonu, tüm DP akış sisteminin doğruluk spesifikasyonu olarak ele alınmamalıdır. ISO 5167, basınç sensörünü tek belirsizlik kaynağı olarak ele almak yerine, daha geniş ölçüm yönteminin bir parçası olarak ölçüm belirsizliğinin belirlenmesini açıkça içerir.

Yaygın DP Akış Sorunları ve İlk Olarak Kontrol Edilmesi Gerekenler

Verici yalnızca kendi bağlantı noktalarına iletilen basınçları bildiğinden, darbe{0}}hattı hataları özel ilgiyi hak eder. Belirli verici uygun diyagnostiği içermediği sürece, bir basınç hattının sızdırdığını veya tıkalı olduğunu otomatik olarak bilemez.

DP Akış Ölçümü Ne Zaman İyi Bir Seçimdir?

DP ölçümü birçok endüstriyel sıvı, gaz ve buhar hizmetleri için, özellikle de prosesin halihazırda standartlaştırılmış birincil elemanları kullandığı ve tesis personelinin basınç enstrümantasyonuna aşina olduğu durumlarda pratik olmaya devam etmektedir.

Her hizmet için otomatik olarak en iyi teknoloji değildir. Uygulama çok düşük kalıcı basınç kaybına, doğrudan kütle ölçümüne, zor iletken sıvılara,-müdahaleci olmayan ölçüme veya önerilen DP sisteminin sağlayabileceğinden daha geniş bir kullanılabilir kısma konusuna yüksek öncelik verdiğinde alternatifleri karşılaştırın.

Yararlı karşılaştırma noktaları şunları içerir:girdap akış ölçerleruygun buhar ve proses-akışkan hizmetleri için,termal kütle akış ölçerleruygun gazlar için veelektromanyetik akış ölçerleriletken sıvılar için.

Seçim, tercih edilen verici teknolojisiyle değil, proses koşulları ve ölçüm hedefiyle başlamalıdır.

Sıkça Sorulan Sorular

DP vericisi akışı doğrudan ölçer mi?

Hayır. Diferansiyel basıncı doğrudan ölçer. Akış hızı, birincil elemanın ürettiği DP'den ve ölçüm sistemi tarafından kullanılan hesaplama parametrelerinden çıkarılır.

Akış için neden DP'nin karekökü kullanılıyor?

Çünkü geleneksel bir birincil eleman üzerindeki diferansiyel basınç, yaklaşık olarak akış hızının karesiyle değişir. ΔP, Q² ile orantılıysa, Q, √ΔP ile orantılıdır.

%50 DP %50 akışa eşit midir?

Hayır. Temel kare-kök ilişkisi altında, tasarım DP'sinin %25'i, tasarım akışının yaklaşık %50'sine karşılık gelir. Tersine, %50 DP yaklaşık %70,7 akışa karşılık gelir.

DP vericisi hem sıvıları hem de gazları ölçebilir mi?

Evet, tüm birincil öğe-ve verici sisteminin uygulamaya uygun olması koşuluyla. Gaz ölçümü genellikle basınç, sıcaklık, yoğunluk ve sıkıştırılabilirliğe daha fazla dikkat edilmesini gerektirir.

Bir DP vericisi delik plakası olmadan kullanılabilir mi?

Evet. Orifis plakaları yalnızca bir tür birincil elemandır. Venturi tüpleri, nozüller, koni ölçerler, kama ölçerler, ortalama basınç cihazları ve diğer uygun DP-üreten elemanlar da tasarıma bağlı olarak kullanılabilir.

Vericide veya DCS'de kare-kök çıkarma işlemi yapılmalı mı?

Her ikisi de geçerli olabilir. Önemli olan, hesaplama konumunun belgelenmesi ve kare-kök çıkarma işleminin hem verici hem de alıcı sistemde değil, bir kez yapılmasıdır.

DP akış sinyali neden düşük akışta kararsız hale geliyor?

Çünkü oluşturulan fark basıncı çok küçük hale gelir ve kare-kök çıkarmanın sıfıra yakın yüksek kazancı olur. Dolayısıyla proses gürültüsü, küçük DP dalgalanmaları ve sıfır hata, hesaplanan akışta nispeten büyük değişiklikler yaratabilir.

Verici doğruluğu akış doğruluğuna eşit mi?

Hayır. Akış ölçümü belirsizliği aynı zamanda birincil elemanı, boyutları, deşarj özelliklerini, proses yoğunluğunu, basınç ve sıcaklık girişlerini, kurulumu, basınç musluklarını, impuls hatlarını ve hesaplama konfigürasyonunu da içerebilir.

Çözüm

Bir DP vericisi, birincil akış elemanında üretilen basınç farkını algılayarak ve bu ölçümü kare-kök ilişkisi yoluyla akışa dönüştürerek akışı ölçer.

Temel ölçüm zinciri:

Akış → birincil eleman → fark basıncı → DP verici → akış hesaplaması

Verici bu zincirin yalnızca bir parçasıdır. Güvenilir DP akış ölçümü, doğru birincil-eleman boyutuna, uygun basınç kademesine, ses darbesi borularına, doğru süreç-özellik varsayımlarına, doğru kare-kök yapılandırmasına ve uygun devreye almaya bağlıdır.

Mühendislik çalışmalarında, prensibi anlamak için basitleştirilmiş kare{0}kök ilişkisini kullanın, ancak bir ölçüm döngüsünü tasarlarken veya doğrularken geçerli standardı, onaylanmış boyutlandırma verilerini, verici belgelerini ve gerçek süreç koşullarını kullanın. Prensibi anlamak ile tüm sistemi doğrulamak arasındaki ayrım, görünüşte doğru olan bir DP sinyalinin yanlış bir akış değerine dönüşmesini engelleyen şeydir.