Bagaimanakah Pemancar DP Mengukur Aliran? Prinsip, Formula dan Panduan Praktikal

Hubungan yang paling penting ialah:

ΔP ∝ Q², jadi Q ∝ √ΔP

Dalam erti kata lain, tekanan pembezaan berubah kira-kira dengan kuasa dua aliran. Oleh itu, pemancar DP mengukur tekanan terlebih dahulu; aliran disimpulkan daripada perbezaan tekanan itu. Jika anda mahukan pengenalan yang lebih luas kepada instrumen itu sendiri, lihat gambaran keseluruhan inipemancar tekanandan inipemancar tekanan perbezaanmuka surat.

Apakah Pengukur DP Sebenarnya?

Pemancar DP mempunyai bahagian-tekanan tinggi dan-rendah. Ia mengukur perbezaan antara dua tekanan tersebut:

ΔP = P1 − P2

Jika pemancar disambungkan merentasi elemen aliran primer yang direka bentuk dengan betul, tekanan pembezaan yang diukur mempunyai hubungan yang diketahui dengan aliran.

Perbezaan ini penting kerana pemancar sahaja tidak mencipta ukuran aliran. Sistem aliran DP yang lengkap biasanya termasuk:

• elemen utama yang mencipta tekanan pembezaan;
• pili tekanan yang merasakan tekanan hulu dan hilir;
• talian impuls atau susunan-lekap terus yang memindahkan tekanan tersebut kepada pemancar;
• pemancar DP yang mengukur perbezaan tekanan; dan
• pemancar, PLC, DCS atau komputer aliran yang menukarkan DP kepada pembolehubah aliran yang diperlukan.

Hubungan yang lebih luas antara tekanan dan aliran dibincangkan dalam panduan ini untukperhubungan kadar-aliran dan tekanan.

Cara Pengukuran Aliran DP Berfungsi Langkah demi Langkah

1. Elemen Utama Mengubah Kawasan Aliran

Pertimbangkan plat orifis konvensional. Lubangnya lebih kecil daripada diameter paip, jadi kawasan aliran yang ada berkurangan apabila bendalir melepasi sekatan.

Prinsip pengukuran am yang sama boleh dilaksanakan dengan elemen utama yang lain. Geometri berbeza, tetapi setiap peranti direka untuk menghasilkan perbezaan tekanan yang boleh dikaitkan dengan aliran dalam keadaan tertentu.

2. Kelajuan Bendalir Bertambah dan Tekanan Statik Jatuh

Apabila bendalir memecut melalui kawasan terhad, halajunya meningkat dan tekanan statiknya berkurangan. Oleh itu, tekanan hulu sekatan adalah lebih tinggi daripada tekanan pada titik torehan hiliran yang sesuai.

Ini ialah tekanan pembezaan yang diukur oleh pemancar.

3. Pemancar Mengukur Tekanan Sisi-Tinggi dan Rendah-

Ketik huluan biasanya disambungkan ke-port tekanan tinggi dan ketik hiliran ke-port tekanan rendah. Pemancar merasakan perbezaannya daripada menganggap kedua-dua tekanan sebagai ukuran aliran bebas.

Apabila aliran meningkat, sekatan menghasilkan tekanan pembezaan yang lebih besar. Hubungan itu, bagaimanapun, adalah tidak linear.

4. Tekanan Pembezaan Ditukarkan kepada Aliran

Untuk pengukuran aliran tekanan-pembezaan konvensional:

ΔP ∝ Q²

Oleh itu:

Q ∝ √ΔP

Pengiraan punca kuasa dua-boleh dilakukan di dalam pemancar atau dalam komputer DCS, PLC atau aliran. Panduan teknikal Yokogawa tentangpengekstrakan akar-dua segi dalam aplikasi aliran DPambil perhatian bahawa sama ada lokasi boleh digunakan, tetapi titik pengiraan harus ditakrifkan dengan jelas.

Mengapa Hubungan Akar-Petak Itu Penting

Adalah mudah untuk mengandaikan bahawa 50% tekanan perbezaan bermakna 50% aliran. Itu tidak betul untuk perhubungan aliran DP konvensional.

Jika DP yang diukur ialah 25% daripada DP reka bentuk, aliran yang sepadan adalah kira-kira 50% daripada aliran reka bentuk, dengan mengandaikan pembolehubah lain dalam pengiraan kekal tidak berubah.

Perhubungan ini juga menerangkan sebab hujung rendah julat aliran DP patut diberi perhatian. Pada aliran 25%, pemancar sudah mengukur hanya 6.25% daripada-skala DP penuh. Apabila aliran menghampiri sifar, hingar tekanan, offset sifar, turun naik proses kecil dan kesan garis-impuls menjadi semakin ketara berbanding isyarat yang diukur.

Rendah-Pemotongan Aliran Bukan Sekadar Tetapan Paparan

Pengekstrakan akar-persegi mempunyai keuntungan tinggi hampir kepada tekanan pembezaan sifar. Oleh itu, turun naik DP kecil boleh mewujudkan aliran terkira yang tidak stabil. Yokogawa menerangkan tingkah laku ini dalam panduannya tentangrendah-output untuk aliran DP, manakala Emerson juga mengesyorkan pemotongan aliran-rendah dalam konfigurasi pemancar yang berkaitan untuk menstabilkan output dalam keadaan aliran yang sangat rendah atau-tidak.

Potongan tidak boleh dipilih sewenang-wenangnya. Ia harus mencerminkan pemancar, elemen utama, hingar proses, julat pengendalian yang diperlukan dan keperluan aplikasi untuk membezakan hingar aliran rendah tulen daripada-sifar.

Apakah Formula Aliran DP?

Ungkapan konsep yang berguna ialah:

Q = K × √(ΔP / ρ)

di mana:

• Qialah kadar aliran isipadu;
• ΔPialah tekanan pembezaan;
• ρialah ketumpatan bendalir; dan
• Kmewakili ciri-ciri yang relevan bagi elemen utama dan pengiraan.

Ini adalah hubungan konseptual, bukan persamaan ukuran universal.

Pengiraan aliran tekanan-pembezaan sebenar mungkin juga melibatkan-geometri elemen utama, diameter gerudi, diameter paip, nisbah diameter, pekali nyahcas, nombor Reynolds, susunan pengetuk tekanan dan, untuk cecair boleh mampat, faktor kebolehkembangan.

Pegawai ituISO 5167-1:2022standard mentakrifkan prinsip umum untuk pengukuran aliran dengan tekanan-peranti pembezaan termasuk plat orifis, muncung, tiub Venturi, meter kon dan meter baji. Ia juga mentakrifkan keperluan pemasangan dan ketidakpastian. Skop yang dinyatakan digunakan pada konduit penuh, aliran subsonik melalui bahagian pengukur, bendalir yang boleh dianggap sebagai fasa tunggal dan aliran bukan{3}}berdenyut.

Untuk plat orifis khususnya,ISO 5167-2:2022menangani geometri, pemasangan, keadaan pengendalian dan tekanan tertentu-susunan mengetik.

Contoh DP-ke-Mudah Aliran

Katakan sistem direka bentuk supaya aliran maksimum yang diperlukan sepadan dengan tekanan pembezaan 100 unit tekanan. Pemancar kini mengukur 36 unit tekanan.

DP yang dinormalkan ialah:

36 / 100 = 0.36

Aliran normal ialah:

√0.36 = 0.60

Oleh itu, aliran yang ditunjukkan adalah kira-kira 60% daripada aliran maksimum yang dikonfigurasikan, dengan syarat bendalir dan keadaan operasi yang diandaikan kekal sah.

Contoh ini menunjukkan penukaran punca kuasa dua-sahaja. Ia bukan pengganti untuk-saiz elemen utama atau pengiraan aliran patuh-piawai.

Elemen Utama Mana Yang Perlu Digunakan?

Pemancar mengukur DP, tetapi elemen utama menentukan cara DP itu dijana. Oleh itu, memilih elemen utama adalah sebahagian daripada reka bentuk meter alir, bukan renungan yang berasingan.

Venturi boleh menjadi menarik apabila kehilangan tekanan kekal penting. Untuk butiran lanjut tentang pilihan itu, lihat panduan untukKelebihan dan kekurangan meter aliran Venturi. Pemasangan Venturi sedia ada juga boleh membangunkan-isu khusus aplikasi, yang diliputi dalam gambaran keseluruhan iniMasalah dan penyelesaian meter Venturi.

Elemen utama terbaik bergantung pada sifat bendalir, saiz paip, julat aliran, tekanan, suhu, kehilangan tekanan kekal yang dibenarkan, ruang pemasangan, keadaan penyelenggaraan dan piawaian pengukuran yang berkenaan.

Bagaimana Cecair, Gas dan Stim Mengubah Pengukuran

Cecair

Untuk cecair ketumpatan-yang agak stabil, hubungan DP-ke-alir boleh menjadi agak mudah. Walau bagaimanapun, pemasangan tetap penting. Gas yang terperangkap dalam talian impuls, paip tekanan yang terhalang sebahagiannya, kebocoran atau ketidakseimbangan ketinggian boleh menyebabkan tekanan pembezaan palsu.

Bendalir juga harus sepadan dengan andaian yang digunakan apabila elemen utama bersaiz. Perubahan ketumpatan yang bermakna mengubah hubungan antara DP yang diukur dan aliran yang dikira.

Gas

Ketumpatan gas boleh berubah dengan ketara dengan tekanan dan suhu operasi. Oleh itu, DP yang diberikan tidak selalu mewakili aliran jisim yang sama apabila keadaan gas berubah.

Aplikasi yang memerlukan aliran pampasan boleh menggunakan tekanan berbeza bersama-sama dengan tekanan statik, suhu dan maklumat-bendalir. Perbezaan antara ukuran isipadu dan jisim dibincangkan lebih lanjut dalam perkara inialiran jisim lawan panduan aliran isipadu.

Jika ukuran jisim gas langsung lebih sesuai daripada sistem DP, ameter aliran jisim gasmungkin patut dibandingkan untuk aplikasi yang sesuai.

Stim

Pemasangan wap DP memerlukan perhatian khusus kepada keadaan paip impuls dan kondensat. Kepala cecair yang tidak sama pada bahagian tinggi dan rendah boleh mencipta tekanan pembezaan buatan yang tidak dapat dibezakan oleh pemancar daripada proses DP.

Ketumpatan juga berubah dengan keadaan wap, jadi aliran jisim pampasan boleh memerlukan maklumat tekanan dan suhu. Apabila prinsip pengukuran yang berbeza sedang dipertimbangkan, ameter aliran wapberdasarkan pengukuran vorteks menyediakan satu titik perbandingan yang berguna.

Di manakah Punca Kuasa Dua Perlu Dikira?

Penukaran punca kuasa dua-boleh dilakukan di beberapa tempat:

• di dalam pemancar DP;
• dalam PLC atau DCS; atau
• di dalam komputer aliran khusus.

Tidak ada faedah untuk menggunakannya dua kali. Jika pemancar sudah menghantar keluaran berkadar dengan aliran dan sistem kawalan menggunakan satu lagi-fungsi punca segi empat sama, nilai akhir akan menjadi salah.

Ralat sebaliknya juga berlaku: pemancar menghantar DP linear manakala sistem penerima menganggap isyarat itu sebagai aliran linear.

Semasa pentauliahan, dokumen sama ada setiap pembolehubah yang dihantar mewakili tekanan pembezaan mentah atau aliran yang dikira. milik EmersonDokumentasi konfigurasi aliran 4051Smenyediakan contoh penukaran-pemancar kuasa dua-penukaran akar dan konfigurasi potong aliran-rendah.

Penentukuran Tidak Sama dengan Mengesahkan Ketepatan Aliran

Perbezaan ini adalah salah satu yang paling penting dalam gelung aliran DP.

Seorang juruteknik boleh menggunakan tekanan pembezaan yang diketahui dan mengesahkan bahawa pemancar mengukurnya dengan betul. Itu mengesahkan pengukuran tekanan. Ia tidak membuktikan bahawa sistem lengkap yang dipasang sedang mengira aliran yang betul.

Pengesahan lengkap harus mempertimbangkan:

• utama-jenis elemen dan data saiz;
• dimensi lubang dan paip yang betul;
• tekanan-susunan ketuk;
• impuls-keadaan talian;
• sifar pemancar dan julat DP;
• konfigurasi punca kuasa dua-;
• Penskalaan DCS atau PLC;
• ketumpatan cecair dan input pampasan;
• unit kejuruteraan; dan
• keadaan paip yang dipasang di sekeliling elemen utama.

Amalan penentukuran am diliputi dalam perkara iniamalan terbaik penentukuran meter aliran. Untuk penjagaan instrumen rutin, panduan tapak mengenaipenyelenggaraan pemancar tekananmenyediakan konteks penyelenggaraan tambahan.

Mengapa Pemancar DP Tepat Masih Boleh Memberi Aliran Yang Salah

Ketepatan pemancar hanyalah sebahagian daripada-prestasi sistem aliran. Aliran pengiraan akhir juga bergantung pada kualiti-data elemen utama, proses-andaian sifat, pemasangan dan konfigurasi isyarat.

Sebagai contoh, pemancar yang ditentukur dengan tepat masih akan melaporkan aliran yang mengelirukan jika satu talian impuls disekat sebahagiannya. Begitu juga, ukuran DP yang sempurna tidak boleh membetulkan saiz lubang elemen-prima atau ketumpatan bendalir yang dimasukkan dengan salah.

Inilah sebabnya mengapa spesifikasi pemancar tidak boleh dianggap sebagai spesifikasi ketepatan sistem aliran DP yang lengkap. ISO 5167 secara eksplisit merangkumi penentuan ketidakpastian pengukuran sebagai sebahagian daripada kaedah pengukuran yang lebih luas, dan bukannya menganggap penderia tekanan sebagai satu-satunya sumber ketidakpastian.

Masalah Aliran DP Biasa dan Perkara Yang Perlu Disemak Dahulu

Kesalahan talian-impuls patut diberi perhatian khusus kerana pemancar hanya mengetahui tekanan yang dihantar ke portnya. Ia tidak boleh secara automatik mengetahui bahawa talian tekanan bocor atau terhalang melainkan pemancar tertentu termasuk diagnostik yang sesuai.

Bilakah Pengukuran Aliran DP Pilihan Yang Baik?

Pengukuran DP kekal praktikal untuk kebanyakan perkhidmatan cecair, gas dan wap perindustrian, terutamanya apabila proses itu sudah menggunakan elemen utama yang standard dan kakitangan loji sudah biasa dengan instrumentasi tekanan.

Ia bukan secara automatik teknologi terbaik untuk setiap perkhidmatan. Bandingkan alternatif apabila aplikasi meletakkan keutamaan yang tinggi pada kehilangan tekanan kekal yang sangat rendah, pengukuran jisim langsung, cecair konduktif yang sukar,-ukuran tidak mengganggu atau turndown yang lebih luas yang boleh digunakan daripada yang boleh disampaikan oleh sistem DP yang dicadangkan.

Mata perbandingan yang berguna termasukmeter aliran pusaranuntuk perkhidmatan wap dan proses-yang sesuai,meter aliran jisim habauntuk gas yang sesuai, danmeter aliran elektromagnetuntuk cecair konduktif.

Pilihan harus bermula dengan keadaan proses dan objektif pengukuran, bukan dengan teknologi pemancar pilihan.

Soalan Lazim

Adakah pemancar DP mengukur aliran secara langsung?

Tidak. Ia secara langsung mengukur tekanan pembezaan. Kadar alir disimpulkan daripada DP yang dihasilkan oleh elemen utama dan daripada parameter pengiraan yang digunakan oleh sistem pengukuran.

Mengapakah punca kuasa dua DP digunakan untuk aliran?

Kerana tekanan pembezaan merentasi elemen utama konvensional berubah lebih kurang dengan kuasa dua kadar aliran. Jika ΔP berkadar dengan Q², maka Q adalah berkadar dengan √ΔP.

Adakah 50% DP sama dengan 50% aliran?

Tidak. Di bawah perhubungan punca kuasa dua-asas, 25% DP reka bentuk sepadan dengan kira-kira 50% aliran reka bentuk. Sebaliknya, 50% DP sepadan dengan kira-kira 70.7% aliran.

Bolehkah pemancar DP mengukur kedua-dua cecair dan gas?

Ya, dengan syarat elemen utama-dan sistem pemancar yang lengkap sesuai untuk aplikasi. Pengukuran gas selalunya memerlukan perhatian tambahan kepada tekanan, suhu, ketumpatan, dan kebolehmampatan.

Bolehkah pemancar DP digunakan tanpa plat orifis?

ya. Plat orifis hanyalah satu jenis elemen utama. Tiub Venturi, muncung, meter kon, meter baji, peranti tekanan purata dan elemen penghasil DP-lain yang sesuai juga boleh digunakan bergantung pada reka bentuk.

Patutkah pengekstrakan punca kuasa dua-dilakukan dalam pemancar atau DCS?

Sama ada boleh sah. Apa yang penting ialah lokasi pengiraan didokumenkan dan pengekstrakan-akar segi empat itu dilakukan sekali, bukan dalam kedua-dua pemancar dan sistem penerima.

Mengapa isyarat aliran DP menjadi tidak stabil pada aliran rendah?

Oleh kerana tekanan pembezaan yang dijana menjadi sangat kecil dan pengekstrakan akar-persegi mempunyai keuntungan tinggi hampir sifar. Bunyi proses, turun naik DP kecil dan ralat sifar boleh mencipta perubahan yang agak besar dalam aliran yang dikira.

Adakah ketepatan pemancar sama dengan ketepatan aliran?

Tidak. Ketidakpastian pengukuran aliran juga boleh termasuk elemen utama, dimensi, ciri nyahcas, ketumpatan proses, input tekanan dan suhu, pemasangan, pili tekanan, garis impuls dan konfigurasi pengiraan.

Kesimpulan

Pemancar DP mengukur aliran dengan mengesan perbezaan tekanan yang dihasilkan merentas elemen aliran utama dan menukar ukuran itu kepada aliran melalui hubungan-akar segi empat sama.

Rantai ukuran penting ialah:

Aliran → elemen utama → tekanan pembezaan → pemancar DP → pengiraan aliran

Pemancar hanyalah satu bahagian daripada rantai itu. Pengukuran aliran DP yang boleh dipercayai bergantung pada saiz-elemen utama yang betul, ketukan tekanan yang sesuai, paip impuls bunyi, proses-andaian sifat yang tepat, konfigurasi akar-persegi yang betul dan pentauliahan yang betul.

Untuk kerja kejuruteraan, gunakan perhubungan punca kuasa dua-yang dipermudahkan untuk memahami prinsip, tetapi gunakan standard yang berkenaan, data saiz yang diluluskan, dokumentasi pemancar dan keadaan proses sebenar semasa mereka bentuk atau mengesahkan gelung pengukuran. Perbezaan antara memahami prinsip dan mengesahkan sistem yang lengkap adalah yang menghalang isyarat DP yang nampaknya betul daripada menjadi nilai aliran yang salah.