Технология расходомера дифференциального давления

Лучшее технологическое руководство по расходомерам дифференциального давления

Расходомеры дифференциального давления, также называемые расходомерами DP. Расходомеры дифференциального давления состоят из датчиков расхода и датчиков давления/перепада давления. Расходомеры DP измеряют расход на основе перепада давления, измеряемого деталями датчика расхода. Датчики расхода являются важной частью расходомеров дифференциального давления. Например: диафрагма, трубка Вентури, клин, V-образный конус и усредняющие трубки Пито.
Расходомеры перепада давления (DP) подходят для таких применений, как: вода, газ, пар, масло….

Что такое расходомер дифференциального давления?

Дифференциальный расходомер давления измеряет скорость потока за счет разницы статического давления. Эта разница статического давления вызвана потоком жидкости через дросселирующее устройство.

Самая базовая конфигурация расходомера дифференциального давления состоит из трех частей:
дросселирующее устройство, сигнальную линию перепада давления и манометр перепада давления.
Существует множество типов дросселирующих устройств. Такие как: Вентури, диафрагма, и т.д.
Тем не менее, метрологические институты Китая установили национальные стандарты для диафрагм с угловым контактным давлением и фланцевым давлением, а также сопел для углового контактного давления, которые называются стандартными дроссельными устройствами.

Расходомеры дифференциального давления имеют широкий спектр применения.
Все однофазные жидкости можно измерить. В том числе жидкость, газ, пар и т. д.
Может измерять частичный смешивающийся поток. Такие как газотвердая смесь, газожидкостная смесь, жидкостно-твердая смесь и т. д.

Расходомеры дифференциального давления охватывают диаметры труб, рабочие условия (давление и температуру) в общих производственных процессах. Наиболее распространенным применением является расходомер со стандартной диафрагмой.

Стандартную конструкцию расходомера с диафрагмой легко воспроизвести. Простой и прочный. Стабильная и надежная работа. Длительный срок службы и низкая цена. Детекторные элементы стандартного типа признаны Международной организацией по стандартизации и Международной организацией по законодательной метрологии и могут быть введены в эксплуатацию без фактической калибровки расхода.

Типы расходомеров дифференциального давления

Первичный элемент	Рекомендуемая услуга	Минимальные пределы RE	Размер	Наши преимущества	ограничения
Концентрическая диафрагма с квадратным краем	Чистые жидкости, газы, пар	≥2000	≥1/2 дюйма	Простота установки; Бюджетный; Легко заменить	Требования к релаксационным трубам; Высокая потеря напора; На точность влияет установка и состояние диафрагмы.
Концентрическая диафрагма с конической/квадрантной кромкой	Вязкие жидкости	≥500	С 1 по 6 в	Простота установки; Бюджетный; Легко заменить	Требования к релаксационным трубам; Высокая потеря напора; На точность влияет установка и состояние диафрагмы.
Эксцентриковая/сегментная диафрагма	Жидкости и газы, содержащие вторичные жидкие фазы	> 10,000	С 4 по 14 в	Простота установки; Бюджетный; Легко заменить	Требования к релаксационным трубам; Высокая потеря напора; На точность влияет установка и состояние диафрагмы; Повышенная неопределенность данных о коэффициенте расхода
Интегральное отверстие	Чистые жидкости, газы, пар	> 10,000	от 1/2 до 2 дюйма	Простота установки; Бюджетный; Никаких ведущих линий;	Требования к релаксационным трубам; Собственная конструкция требует калибровки; Высокая потеря напора; Более склонен к засорению, чем стандартная диафрагма.
Вентури/расходомерная трубка	Чистые и грязные жидкости, газы, пар; суспензии	> 75,000	от 1/2 до 72 дюйма	Низкая потеря напора; Релаксационных трубок в 2–9 раз меньше, чем дросселей; Более высокая пропускная способность, чем у диафрагмы при том же перепаде давления; Точность меньше зависит от износа и условий установки, чем у диафрагмы;	Высокая начальная стоимость
форсунка	Чистые жидкости, газы, пар	> 50,000	2 д	Более высокая пропускная способность, чем у диафрагмы при том же перепаде давления; Точность меньше зависит от износа и условий установки, чем у диафрагмы; Хорошо подходит для применения при высоких температурах и высоких скоростях; Стандарт массообмена для газов;	Сложнее заменить, чем отверстие; Высокая потеря напора;
Сегментарный клин	Грязные жидкости, газы, пар; суспензии; вязкие жидкости;	> 500	≥1/2 дюйма	Никаких ведущих линий; Минимальная вероятность засорения; Потеря напора на 40 % меньше, чем у отверстия; Минимальная релаксационная трубка;	Собственная конструкция требует калибровки; Высокая первоначальная стоимость; Требуется датчик перепада давления с выносным уплотнением, труднее обнулить;
конус Вентури	Чистые и грязные жидкости, газы, пар; Вязкие жидкости	Ни одного цитирования	С 1 по 16 в	Минимальная релаксационная трубка; Низкая пропускная способность;	Собственный дизайн;

Преимущества и недостатки расходомера дифференциального давления

Плюсом этой технологии является низкая стоимость. Несколько версий могут быть оптимизированы под разные жидкости и цели, допущены к коммерческому учету (хотя для этого используются все реже). Это хорошо понятный способ измерять поток, и его можно использовать в сочетании с датчиками температуры/давления, чтобы обеспечить массовый расход пара и других газов.

Отрицательным моментом является то, что диапазон регулирования не является хорошим из-за нелинейного сигнала перепада давления (за исключением элементов с ламинарным потоком). Точность не самая лучшая и может ухудшаться по мере износа и засорения.

Преимущества дросселирующего расходомера перепада давления (диафрагменного расходомера)

Стандартную конструкцию диафрагмы дроссельной заслонки легко скопировать. Простой, прочный, стабильный и надежный в работе, длительный срок службы и низкая цена;
Область применения дросселирования чрезвычайно широка. Все однофазные жидкости, включая жидкость, газ и пар, могут быть измерены. Также могут применяться некоторые смешанно-фазовые потоки, такие как газ-твердое тело, газ-жидкость, жидкость-твердое тело и т. д. Общие производственные процессы и диаметры труб. Рабочее состояние (давление, температура) имеет продукцию;
Все аксессуары могут использоваться всеми производителями, если они соответствуют международному стандарту и могут использоваться без калибровки.

Недостатки дросселирования расходомера перепада давления (диафрагменного расходомера)

Повторяемость и точность измерения находятся на среднем уровне;
Диапазон узок, поскольку сигнал счетчика и расход находятся в квадрате, общий диапазон может достигать только 3:1 ~ 5:1;
Требования к условиям монтажа на месте относительно высоки. Если требуется длинный прямой участок трубы, то его сложно собрать;
Напорный трубопровод является слабым звеном, подверженным утечкам, закупорке, замерзанию и искажению сигнала;
Потеря давления большая.

Как работают расходомеры дифференциального давления?

Принцип работы расходомеров дифференциального давления

Расходомеры перепада давления используют уравнение Бернулли для измерения расхода жидкости.
Расходомеры перепада давления создают сужение трубы. Эта деталь создает перепад давления на расходомере.
Когда поток увеличивается, создается больший перепад давления.
Импульсные трубопроводы направляют давление вверх и вниз от расходомера к преобразователю.
Команда Датчик измеряет перепад давления и указывает поток жидкостиНа эту технологию приходится около 21% мирового рынка расходомеров.

Уравнение Бернулли гласит, что падение давления на сужении пропорционально квадрату скорости потока. Используя это соотношение, 10 процентов полного диапазона расхода производят только 1 процент полного перепада давления.
При расходе 10 процентов от полной шкалы точность расходомера дифференциального давления зависит от преобразователя. И датчики точны в диапазоне перепада давления 100:1. Точность датчика перепада давления обычно ухудшается при низких перепадах давления в его диапазоне. Таким образом, точность расходомера может аналогичным образом ухудшиться. Следовательно, эта нелинейная зависимость может отрицательно повлиять на точность и диапазон измерения расходомеров дифференциального давления. Помните, что интерес представляет точность измерение расхода система. Не точность датчика перепада давления.

Для разных измерений используются разные геометрии. Включает диафрагму, сопло, элемент ламинарного потока, расходомерную трубку с низкими потерями, сегментный клин, V-образный конус и трубку Вентури.

Расходомер дифференциального давления. Уравнение:

Расходомер дифференциального давления Уравнение

в котором

точки 1 и 2 лежат на линии тока,
жидкость имеет постоянную плотность,
течение стабильное,
и нет трения.

Хотя эти ограничения кажутся строгими, уравнение Бернулли очень полезно, отчасти потому, что его очень просто использовать.

И отчасти потому, что это может дать отличное представление о балансе между давлением, скоростью и высотой.

Как перепад давления связан с расходомером

Дифференциальное давление использует уравнение Бернулли для измерения потока жидкости в трубе.

Расходомеры перепада давления создают сужение трубы.

это создает перепад давления на расходомере.

Когда поток увеличивается, создается больший перепад давления.

y + P (x) y = Q (x) y ^ n (уравнение)

называется дифференциальным уравнением Бернулли, где n — любое действительное число.

На графике ниже показано результирующее падение давления для воды при температуре 60 F.

в диапазоне скоростей потока для трубы длиной 100 футов,

как для 4-дюймового, так и для 6-дюймового трубопровода сортамента 40.

Как измерить перепад давления?

Сплошная текучая среда движется в трубопроводе. При прохождении текущей среды через заданное дросселирующее устройство в трубопроводе ее проточный пучок будет образовывать состояние частично уменьшенного диаметра на дроссельном устройстве. В результате скорость потока текучей среды увеличивается, а гидростатическое давление относительно снижается. Это условие создает перепад давления (перепад давления) перед и после дросселя (отверстия). Чем больше поток текущей среды, тем больше будет разница давлений между входом и выходом дросселирующего устройства.
Таким образом, разность давлений дроссельного измерительного устройства может быть использована для относительного измерения расхода жидкости, протекающей через дросселирующее устройство посредством определенного преобразования. Это основной принцип использования дросселирующего устройства для измерения непрерывного потока среды в трубопроводе.

Области применения расходомеров с перепадом давления

Гибкость расходомеров дифференциального давления делает их пригодными для самых разных промышленных применений расхода. Типичные области применения включают:

Нефть и газ: мониторинг устья скважин, измерение факельного газа, транспортные трубопроводы;
Вода и сточные воды: мониторинг расхода на очистных сооружениях, насосных станциях и распределительных системах;
Электроэнергия: питательная вода, конденсат, охлаждающая вода, поток пара, выбросы из дымовой трубы;
Химия и нефтехимия: мониторинг производства, смешивание/дозирование, измерение на наливных эстакадах;
Производство бумаги: поток варочного котла, черный щелок, поток пара, передача на склад;
Продукты питания и напитки: дозирование, санитарные производственные линии, управление энергопотреблением на предприятии;
Фармацевтика: чистые технологические жидкости, перекачка, дозирование;
Металлургия и горнодобывающая промышленность: потоки материалов, линии пневмотранспорта;
Кондиционирование и отопление: Охлажденная вода, горячая вода, пар, сжатый воздух, вентиляционный баланс;

И многие другие не перечислены. Когда важны точность, надежность и экономичность, дифференциальные измерители давления могут удовлетворить даже самые требовательные требования приложений.

Меры предосторожности при использовании расходомеров дифференциального давления

Есть нелинейный соотношение между расходом и перепадом давления. Точность измерения расхода в нижней части диапазона расхода может быть снижена.
Засорение импульсных трубопроводов может стать проблемой для многих служб. При работе со шламом следует использовать продувки, чтобы предотвратить засорение импульсного трубопровода.
Для работы с жидкостями импульсный трубопровод должен быть ориентирован и наклонен так, чтобы он оставался заполненным жидкостью и не собирал газ.
При подаче газа импульсные трубопроводы должны быть ориентированы и наклонены так, чтобы они оставались заполненными газом и не собирали жидкости.
При работе с паром пар может конденсироваться. В некоторых импульсных трубопроводах образуется жидкостное уплотнение между горячим паром и датчиком для защиты датчика от тепла.
Будьте осторожны при выполнении калибровки датчик перепада давления. Потому что на калибровку может повлиять скопление жидкости или газа в импульсной трубке.
Кроме того, точность системы измерения расхода может ухудшиться. Когда во время работы может накапливаться различное количество жидкости.

Вопросы калибровки могут иметь важное значение для успешного применения этой технологии потока DP. Например, снятие датчика перепада давления для калибровки подвергает датчик воздействию множества источников потенциальных проблем. И это может повлиять на измерение. Не последним из них является степень затяжки трубки передатчика после калибровки.
По возможности калибровку следует проводить на месте, а соответствующие меры следует предусмотреть на этапе проектирования. Например, датчик перепада давления можно приобрести со встроенным коллектором клапанов. Это позволяет легко выполнить калибровку без отсоединения импульсной трубки.
Применение газа должно быть тщательно спроектировано. Потому что изменения рабочего давления и рабочей температуры могут существенно повлиять на измерение расхода. Другими словами, плотность газа может существенно меняться в процессе эксплуатации. В результате перепад давления, создаваемый расходомером, также может значительно меняться во время работы. Неспособность компенсировать эти эффекты во многих приложениях может привести к ошибкам измерения расхода в 20 и более процентов.
В этих приложениях можно использовать компьютер расхода. вычислять скорректированное измерение расхода. Использование фактических измерений давления, температуры и расхода.

Как использовать расходомеры дифференциального давления

Расходомеры дифференциального давления измеряют расход жидкостей, газов и паров методом логических выводов. Например, вода, криогенные жидкости, химикаты, воздух, промышленные газы и пар. Будьте осторожны при использовании расходомеров дифференциального давления для жидкостей с высокой вязкостью. Например, некоторые углеводороды и продукты питания. Потому что их точность может ухудшиться, если число Рейнольдса низкое.
Этот расходомер можно применять для относительно чистых жидкостей. Обратите внимание на конструкционные материалы: можно измерить поток агрессивных жидкостей, например, используемых в химической промышленности.
Несколько грязных жидкостей можно измерить, продув импульсный трубопровод инертной жидкостью. Будьте осторожны при использовании расходомеров дифференциального давления в грязных условиях. Так как грязь может засорить импульсный трубопровод и привести к неправильным измерениям. Иногда в этих приложениях можно использовать мембранные разделители. Но следует помнить, что Мембранные уплотнения могут ухудшить работу дифференциального давления. системы передатчика. И, следовательно, ухудшают производительность системы измерения расхода.
Расходомеры перепада давления обычно применимы для измерения многих потоков в большинстве отраслей промышленности. Такие как горнодобывающая, перерабатывающая, целлюлозно-бумажная, нефтяная, химическая, нефтехимическая, водная и канализационная промышленность.
Другие технологии измерения расхода во многих случаях могут работать лучше, чем расходомеры DP. Однако расходомеры дифференциального давления по-прежнему широко используются благодаря давнему знакомству пользователей с этой технологией.

Как откалибровать расходомер дифференциального давления?

Материалы

Техническая спецификация

Калибратор давления (стандартный)

Мультиметр (стандартный)

Харт-коммуникатор

Пример расчета

Калибровочный диапазон прибора: 0 – 2500 мм водного столба.

Калиброванный диапазон процесса: 0–105000 3 НмXNUMX/ч.

Q =К П

0% 0 ммH2O = (0/2500) x 105000= 0 Нм3/ч

50% 1250 ммH2O = (1250/2500) x 105000= 7424.6 Нм3/ч

100% 2500 ммH2O = (2500/2500) x 105000 = 105000 Нм3/ч

Шаг

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Если процесс опасен, убедитесь, что была проведена надлежащая промывка, чтобы полностью устранить опасность.

Попросите оператора панели перевести контроллер в ручной режим для контура управления и перевести его в режим MOS для контура аварийного отключения.
Подключите HART-коммуникатор и проверьте некоторые параметры, сверившись с техническим описанием. Типичными параметрами являются номер тега, PV, LRV и URV.
Изолируйте прибор от процесса.
Сбросьте давление и слейте жидкость со стороны низкого и высокого давления через дренаж коллектора.
Подсоедините калибратор давления к стороне высокого давления коллектора.
Выставьте нижнюю сторону в атмосферу
Подключите мультиметр последовательно с сигналом к DCS, чтобы измерить сигнал тока.
Подайте давление согласно паспорту LRV (обычно 0 мм водного столба).
Мультиметр должен показывать 4 мА.
Если нет, выполните регулировку нуля на преобразователе с помощью HART-коммуникатора.
Примените давление согласно паспорту URV.
Мультиметр должен показывать 20 мА.
Если нет, выполните регулировку диапазона преобразователя с помощью HART-коммуникатора.
Проверьте линейность, увеличивая и уменьшая давление (0%, 25%, 50%, 75%, 100%, 75%, 50%, 25% и 0% диапазона).
После завершения работы попросите оператора панели вернуть контуры в нормальный режим или нормализовать MOS. Заполните форму калибровки и сохраните ее для дальнейшего использования.

Трубопроводы, установка и обслуживание

Установка расходомеров дифференциального давления

Требования к установке расходомера дифференциального давления включают в себя:

состояние трубопровода;

подключение трубопровода;

конструкция отбора давления;

длины входного и выходного прямых участков трубопровода дросселирующего устройства;

и прокладка сигнальных трубопроводов перепада давления.

1. Измерительная трубка. Под измерительной трубкой понимается прямой участок трубы перед и после дросселя. Внутренний диаметр D трубы используется для расчета соотношения диаметров дросселирующего устройства. D представляет собой среднее значение внутреннего диаметра в диапазоне длин входного отверстия для измерения давления 0.5D. Распределение скорости в турбулентном потоке иное. Для гладкой и шероховатой трубы внутренняя поверхность прямого участка трубы различна. Для вновь установленных труб следует выбирать трубы, соответствующие строгим требованиям. Если требования не соблюдаются, следует принять такие меры, как нанесение покрытия или механическая обработка. После длительного использования прибора из-за особенностей измеряемой среды (коррозия, адгезия, накипь и т. д.). Внутренняя поверхность может измениться. Его следует регулярно проверять на предмет чистки и технического обслуживания.

2. Дроссельные детали. Вертикальность, соосность и соединение с измерительной трубкой дроссельного элемента строго регламентируются. Дроссель должен быть перпендикулярен оси трубы. Дроссель должен быть соосен трубе или зажимному кольцу. Установка измерительной трубки до и после дросселя осуществляется отдельно от дросселя 2D. Измерительная трубка между дросселем и первым входным дросселем может состоять из одной или нескольких секций труб различного сечения.

3. Сигнальный трубопровод перепада давления. Трубопровод сигнала перепада давления относится к проводящему давление трубопроводу дросселирующего устройства и датчику перепада давления. Расходомеры перепада давления вызывают наибольшее количество отказов, вызванных импульсом. Такие как блокировка, коррозия, утечка, замерзание, ложные сигналы. Поэтому установка трубопровода сигнала перепада давления очень важна.

Техническое обслуживание расходомеров дифференциального давления

Расходомеры дифференциального давления требуют ежедневного технического обслуживания во время использования.

Перед производством расходомер дифференциального давления введен в эксплуатацию. Он должен быть строго проверен специальным персоналом. Включая проверку линии, проверку уплотнений и т. д., чтобы убедиться в точности перед подачей питания.
Соответствующий ответственный персонал должен регулярно выполнять работы по очистке и смазке расходомера. И при необходимости провести повторную калибровку расходомера, чтобы обеспечить точную работу расходомера. При использовании смазочного масла следуйте инструкциям.
Операцию заправки следует выполнять до официального запуска расходомера DP. И при этом следует точно контролировать количество заправки, которая обычно доходит до центра смотрового стекла.
смазочный масло является важным веществом в расходомерах дифференциального давления.. Если смазочное масло в смотровом стекле черное или на 2 мм выше центра смотрового стекла. Следует судить о том, что смазка испортилась и ее следует вовремя заменить.
Своевременно записывайте и анализируйте значения, записанные прибором, чтобы определить, является ли точным ответ расходомера на такие параметры, как плотность, температура и скорость потока. Если возникла проблема, решайте ее своевременно.
Строго соблюдайте исправность фильтра. Если проблемы обнаружены и устранены своевременно, можно судить по величине входа и выхода.
Для расходомеров специального назначения, например, используемых в торговых расчетах, следует предъявлять определенные требования к квалификации испытаний, чтобы гарантировать точность данных.

Распространенные неисправности расходомеров дифференциального давления

1: Нет выходного сигнала после установки;
Проверьте причины:

(1) питание может не подаваться.

(2) провода питания и сигнала подключены правильно. А неправильная работа оператора прибора привела к вымыванию изоляционной жидкости или конденсата.

2: Выходной сигнал равен нулю;
Проверьте причины:

(1) открыт ли запорный клапан на стороне корня на стороне положительного и отрицательного давления.

(2) закрыт ли балансировочный клапан и проверьте, есть ли клапан на стороне положительного давления, канализационный клапан. И трубка, направляющая давление, протекает.

3: Выходной сигнал имеет полную шкалу;
Проверьте причину:

Проверьте поток на предмет перегрузки и уменьшите поток.

Открыт ли запорный клапан отрицательного давления.

Откройте запорный клапан. Если клапан на стороне отрицательного давления, продувочный клапан и трубка направления давления протекают, отремонтируйте или замените их в месте утечки.

4: выходное значение не соответствует значению расхода;
Проверьте причину:

Заполнение изоляционной жидкости неравномерное или потеряно, долейте.

Уровень конденсата не соответствует или конденсат утерян.

Если диафрагма погнута, замените ее.

Если поверхность дроссельной заслонки загрязнена или шершавая, ее необходимо очистить.

5: указанное значение слишком велико.
Проверьте причины:

(1) Проверьте, нет ли утечек в клапане и трубопроводе на стороне отрицательного давления. Своевременно закрывайте клапан, чтобы устранить утечку.

(2) На стороне отрицательного давления находится газ или точка линии положительного давления находится выше линии отрицательного давления, что вызывает дополнительные ошибки. Переставьте линию и выпустите газ в трубу отрицательного давления.

(3) Трубопровод на стороне отрицательного давления заблокирован. Закройте клапан, чтобы очистить трубопровод.

(4) Запорные клапаны на стороне отрицательного давления не полностью открыты, открываются вовремя.

6: указанное значение слишком мало.
Причина проверки:

(1) Балансовый клапан закрыт неплотно и закрывается быстро.
(2) На балансировочном клапане и трубопроводе со стороны положительного давления имеются точки утечки, которые необходимо своевременно устранять или заменять.
(3) На стороне положительного давления присутствует газ, или трубопровод на стороне положительного давления ниже, чем на линии отрицательного давления, что приводит к дополнительным ошибкам.
(4) Запорные клапаны на стороне положительного давления открыты не полностью. Своевременно открывайте запорную арматуру.
(5) Прямоугольный край входа отверстия затупляется и серьезно повреждается, поэтому его следует своевременно обработать или заменить новым.

Расходомер высокого давления

Расходомер низкого давления