Расходомеры дифференциального давления (также называемый Расходомеры DP or дифференциальные расходомерыЭти расходомеры измеряют расход, определяя перепад давления на сужении в трубе. Дроссельное устройство — такое как диафрагма, трубка Вентури, клин, V-образный конус или усредняющая трубка Пито — создает этот перепад давления. Чем больше расход, тем больше разница давлений. Датчик перепада давления считывает эту разницу и преобразует ее в сигнал расхода. Эти расходомеры измеряют давление воды, газа, пара, масла и используются во многих химических процессах.
Расходомер с дифференциальным давлением работает за счет размещения сужения внутри трубы. Жидкость ускоряется при прохождении через суженный участок, и статическое давление падает. Датчик дифференциального давления измеряет давление по обе стороны сужения и вычисляет разницу. Это дифференциальное давление напрямую связано со скоростью движения жидкости. Базовая установка состоит из трех частей: дросселирующего устройства (сужения), импульсных трубок (сигнальных линий) и датчика или манометра дифференциального давления.
Дроссельные устройства бывают нескольких типов: диафрагмы (наиболее распространенные), трубки Вентури, сопла, клиновидные элементы, V-образные конусы и усредняющие трубки Пито. Среди них диафрагмы с угловыми или фланцевыми отводами, а также сопла по стандарту ISA 1932 классифицируются как стандартные первичные элементы в соответствии с ISO 5167. «Стандартный» означает, что коэффициент расхода можно рассчитать по опубликованным уравнениям без предварительной калибровки устройства — это существенное преимущество с точки зрения стоимости при больших диаметрах труб.
Расходомеры с дифференциальным давлением имеют широкий спектр применения. Они позволяют измерять расход всех однофазных жидкостей, включая жидкости, газы и пар. Также можно измерять расход частично смешивающихся жидкостей, таких как газожидкостные, газожидкостные и жидкостно-твердые смеси. Наиболее распространенное применение – это… стандартная пластина с отверстием расходомер.
| Первичный элемент | Рекомендуемая услуга | Минимальные пределы RE | Размер | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|---|---|---|
| Концентрическая диафрагменная пластина с квадратным краем | Чистые жидкости, газы, пар | \ u22652000 | √22651/2 в | Простота установки; Низкая стоимость; Простота замены | Длинные компенсационные трубы; высокие потери напора; точность зависит от условий монтажа. |
| Коническая/квадрантная краевая концентрическая диафрагменная пластина | Вязкие жидкости | \ u2265500 | С 1 по 6 в | Простота установки; Низкая стоимость; Простота замены | Длинные релаксационные трубы; высокие потери напора. |
| Эксцентриковая/сегментная диафрагма | Жидкости и газы с вторичными жидкими фазами | > 10,000 | С 4 по 14 в | Простота установки; Низкая стоимость; Простота замены | Длинные релаксационные трубы; высокие потери напора; высокая неопределенность коэффициента расхода. |
| Интегральное отверстие | Чистые жидкости, газы, пар | > 10,000 | от 1/2 до 2 дюйма | Простота установки; низкая стоимость; отсутствие свинцовых проводов. | Конструкция, разработанная по индивидуальному заказу, требует калибровки; более подвержена засорению. |
| Вентури/расходомерная трубка | Чистые и грязные жидкости, газы, пар; суспензии | > 75,000 | от 1/2 до 72 дюйма | Низкие потери напора; в 2-9 раз меньшее количество релаксационных труб по сравнению с диафрагменными; более высокая пропускная способность. | Высокая начальная стоимость |
| форсунка | Чистые жидкости, газы, пар | > 50,000 | \u22652 в | Более высокая пропускная способность, чем у диафрагменного клапана; подходит для высоких температур и скоростей потока. | Сложнее заменить; высокие потери напора. |
| Сегментарный клин | Загрязненные жидкости, газы, пар; суспензии; вязкие жидкости | > 500 | √22651/2 в | Отсутствие свинцовых проводов; минимальная вероятность засорения; на 40% меньшие потери напора, чем при использовании дроссельного клапана. | Фирменная конструкция; высокая первоначальная стоимость; требуется дистанционный датчик перепада давления для герметизации. |
| V-образный конус | Чистые и загрязненные жидкости, газы, пар; вязкие жидкости | Ни одного цитирования | С 1 по 16 в | Трубопровод с минимальным уровнем релаксации; возможность работы при низком расходе. | Фирменный дизайн |
Преимуществом этой технологии является низкая стоимость. Существует несколько версий, оптимизированных для различных жидкостей и целей, они одобрены для коммерческого учета и представляют собой хорошо зарекомендовавший себя способ измерения расхода. Ее можно использовать в паре с датчиками температуры/давления для определения массового расхода 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.
Принцип работы расходомера DP основан на уравнении Бернулли. Если в трубе создать сужение — диафрагму, трубу Вентури, клин, что угодно, — жидкость будет ускоряться в суженном участке. Это ускорение обменивает энергию давления на энергию скорости. Давление на входе остается высоким; давление на выходе падает. Чем больше расход, тем больше разница давлений. Импульсные трубопроводы направляют давление на входе и выходе к расходомеру DP. датчик перепада давлениякоторый измеряет перепад давления и указывает на поток жидкости.
Уравнение Бернулли гласит, что падение давления на сужении пропорционально квадрату расхода. Основное уравнение для расходомера с дифференциальным давлением выглядит следующим образом: Q = K × √(ΔP)где Q — объемный расход, K — коэффициент, учитывающий размер трубы, плотность жидкости и коэффициент истечения элемента, а ΔP — измеренное перепадное давление. Одно из практических следствий: при расходе, составляющем 10% от полной шкалы, создается только 1% от перепада давления. Точность датчика перепада давления снижается при низких значениях перепада давления, поэтому измерение расхода становится менее надежным в нижней части диапазона. Именно поэтому большинство расходомеров с датчиком перепада давления имеют практический диапазон регулирования примерно от 3:1 до 5:1.
Для разных измерений используются разные геометрии, в том числе диафрагма, сопло, элемент с ламинарным потоком, расходомерная трубка с низкими потерями, сегментный клин, V-образный конус и трубка Вентури.
Ключевые взаимосвязи при измерении расхода по перепаду давления следующие: Q = C × A₂ × √(2ΔP / ρ)где C — коэффициент расхода, A₂ — площадь горловины сужения, ΔP — перепад давления, а ρ — плотность жидкости. На практике коэффициент расхода зависит от числа Рейнольдса и коэффициента бета (β = d/D, отношение диаметра сужения к диаметру трубы). Для стандартных диафрагм C обычно находится в диапазоне от 0.59 до 0.65. Для трубок Вентури он выше — около 0.95–0.99, — поэтому трубки Вентури имеют гораздо меньшие остаточные потери давления.
В расходомерах с дифференциальным давлением используется уравнение Бернулли для... измерение потока жидкости В трубе. Они создают сужение, которое вызывает падение давления. При увеличении потока падение давления увеличивается.
Когда жидкость попадает на дроссельное устройство, площадь поперечного сечения уменьшается. Закон сохранения массы гласит, что скорость должна увеличиваться. Закон сохранения энергии (Бернулли) гласит, что давление должно уменьшаться. Один датчик давления выше по потоку, а другой ниже по потоку, фиксируют эту разницу. Линия сигнала дифференциального давления передает оба значения давления на датчик дифференциального давления, который производит вычитание и выдает сигнал. Больший расход означает большее изменение скорости, а значит, и большее падение давления — именно так работает измерение расхода с помощью дифференциального давления в любой установке, от лабораторной линии диаметром 1/2 дюйма до водопровода диаметром 72 дюйма.
Гибкость дифференциальных расходомеров делает их пригодными для самых разнообразных промышленных задач, связанных с измерением расхода:
Применение пара и газа Следует уделить этому особое внимание. В паровых системах плотность жидкости изменяется в зависимости от температуры и давления, поэтому одного показания перепада давления недостаточно. Необходима компенсация давления и температуры в реальном времени — как правило, это... многопараметрический передатчик или расходомер, получающий отдельные входные сигналы давления и температуры. Насыщенный пар с температурой ниже 150 °C часто хорошо работает со стандартной диафрагмой и компенсированным датчиком перепада давления. Для перегретого пара или газопроводов высокого давления (выше 40 бар) может потребоваться трубка Вентури или V-образный конус для минимизации постоянных потерь давления. измерение факельного газаУсредняющие трубки Пито широко распространены, поскольку они практически не вызывают падения давления в трубках большого диаметра.
Датчик перепада давления — это половина системы измерения расхода. Неправильный выбор приведет к низкой эффективности всей системы. Вот что действительно важно:
Выбор диапазона. Размер передатчика следует выбирать таким образом, чтобы при нормальном рабочем расходе обеспечивалось 30–80% калиброванного диапазона передатчика. Слишком большой запас по напряжению приводит к потере разрешения в нижней части диапазона. Слишком маленький – к искажению сигнала во время скачков расхода. Для диапазона перепада давления в 100 дюймов водяного столба нормальный рабочий диапазон должен составлять около 30–80 дюймов водяного столба.
Класс точности. Датчик с допуском 0.075% в сочетании со стандартной диафрагмой обеспечивает общую точность измерения расхода примерно ±1–2% в среднем диапазоне. Если вам нужна точность лучше, чем ±1%, рассмотрите вариант с трубкой Вентури или V-образным конусом и датчиком класса 0.04%.
Дистанционные уплотнения против импульсных трубок. Выносные диафрагменные уплотнения устраняют проблемы засорения в загрязненных или вязких средах, но они увеличивают погрешность измерений — обычно на 0.3–0.5% сверх базовых характеристик преобразователя. Для чистых жидкостей лучше использовать импульсные трубки. Для суспензий, высоковязких или коррозионных сред выносные уплотнения — более безопасный вариант. Подробнее об этом выбор передатчика DP.
Многопараметрические передатчики. Для газовых и паровых применений, где необходима компенсация плотности, используется многопараметрический подход. Датчик перепада давления для измерения расхода Измеряет перепад давления, статическое давление и температуру в одном устройстве. Это исключает необходимость в трех отдельных приборах и связанных с ними импульсных трубках, а встроенный расходомер выдает полностью компенсированный массовый или стандартный объемный расход.
Существует нелинейная зависимость. соотношение между расходом и перепадом давленияТочность измерения расхода в нижней части диапазона расхода может снижаться.
Засорение импульсных трубопроводов может представлять проблему для многих сред. При работе с суспензиями следует использовать продувку, чтобы предотвратить засорение импульсных трубопроводов. При работе с жидкостями импульсные трубопроводы следует ориентировать и наклонять таким образом, чтобы они оставались заполненными жидкостью и не накапливали газ. При работе с газом импульсные трубопроводы должны оставаться заполненными газом и не накапливать жидкость.
Проблемы с калибровкой могут иметь важное значение для успешного применения. датчик перепада давления Демонтаж датчика для калибровки подвергает его воздействию множества потенциальных проблем. Калибровку следует по возможности проводить на месте. Датчик перепадов давления можно приобрести со встроенным клапанным коллектором, что позволяет легко проводить калибровку без отсоединения импульсных трубок.
Проектирование газовых систем должно осуществляться тщательно. Изменения рабочего давления и температуры могут существенно повлиять на измерение расхода, поскольку плотность газа значительно изменяется в процессе работы. Неспособность компенсировать эти эффекты может привести к... измерение расхода Погрешность составляет 20% и более. Для этого можно использовать расходомер. вычислять Скорректированный расход с использованием фактических измерений давления, температуры и расхода.
Расходомеры с дифференциальным расходом работают с большинством однофазных жидкостей: водой, криогенными жидкостями, химикатами, воздухом, промышленными газами и паром. Исключением являются высоковязкие жидкости. Когда число Рейнольдса падает ниже минимального значения, указанного для основного элемента (см. таблицу типов выше), коэффициент расхода смещается, и точность снижается. Как правило: если жидкость выглядит как мед, расходомер с дифференциальным расходом не подходит.
Этот расходомер может применяться для относительно чистых жидкостей. Расход коррозионных жидкостей, таких как те, которые используются в химической промышленности, можно измерить с помощью соответствующих конструкционных материалов. Расход несколько загрязненных жидкостей можно измерить, продувая импульсный трубопровод инертной жидкостью.
Будьте осторожны при использовании расходомеров дифференциального давления в загрязненных средах — грязь может засорить импульсные трубопроводы и привести к неверным измерениям. Мембранные разделители Иногда их можно применять, но они могут ухудшить характеристики системы передатчика с динамическим позиционированием.
к калибровать расходомер дифференциального давленияДля этого вам потребуется калибратор давления (стандартный), мультиметр (стандартный) и HART-коммуникатор.
К требованиям к установке расходомера дифференциального давления относятся: состояние трубопровода, тип соединения трубопровода, конструкция для отбора давления, длина прямых участков трубы до и после расходомера, а также прокладка трубопроводов для подачи сигнала дифференциального давления.
1. Измерительная трубка. Измерительная трубка представляет собой прямой участок трубы до и после дроссельной заслонки. Внутренний диаметр D — это среднее значение в диапазоне 0.5D на участке до дроссельной заслонки. Для новых труб выбирайте трубы, соответствующие требованиям к шероховатости. Периодически осматривайте, очищайте и обслуживайте трубы, так как внутренняя поверхность может изменяться из-за коррозии, прилипания или образования накипи.
2. Дроссельные заслонки. Дроссельный элемент должен быть перпендикулярен оси трубы и соосен с трубой или зажимным кольцом. Измерительная трубка между дросселем и первым входным ограничителем может состоять из одного или нескольких участков трубы с различным поперечным сечением.
3. Конвейер передачи сигнала перепада давления. Наибольшее количество неисправностей, таких как засорение, коррозия, утечки, замерзание и ложные сигналы, происходит в трубопроводе, по которому проходит давление между дроссельным устройством и датчиком перепада давления. Правильная установка сигнального трубопровода имеет решающее значение.
Перед вводом расходомера перепада давления в эксплуатацию необходимо провести тщательную проверку, включая проверку трубопроводов и уплотнений. Ответственный персонал должен регулярно проводить очистку и смазку, а также при необходимости калибровать расходомер.
В расходомерах с перепадом давления важно наличие смазочного масла. Заправку следует производить перед запуском расходомера, доводя его уровень до центра смотрового окошка. Если смазочное масло почернело или поднялось на 2 мм выше центра смотрового окошка, его следует заменить.
Своевременно регистрируйте и анализируйте показания приборов, чтобы определить, насколько точно расходомер реагирует на параметры плотности, температуры и расхода. Поддерживайте нормальное состояние фильтра и регулярно проверяйте значения на входе/выходе.
| Вина | Возможные причины |
|---|---|
| После установки выходной сигнал отсутствует. | Отсутствие электропитания; неправильное подключение силовых и сигнальных проводов; вымытие изолирующей жидкости или конденсата. |
| Выходной сигнал равен нулю | Запорные клапаны со стороны корня трубы не открыты; балансировочный клапан не закрыт; клапан/трубопровод со стороны избыточного давления протекают. |
| Выходной сигнал находится в полном диапазоне | Перегрузка по потоку; запорный клапан отрицательного давления не открыт; утечка в клапане/трубопроводе со стороны отрицательного давления. |
| Выходные данные не соответствуют значению потока. | Неравномерное заполнение или потеря запорной жидкости; непостоянный уровень конденсата; деформация дроссельного клапана; загрязнение поверхности дроссельной заслонки. |
| Указанное значение слишком высокое. | Утечка в трубопроводе со стороны отрицательного давления; газ в линии отрицательного давления; засор в линии отрицательного давления; запорный клапан не полностью открыт. |
| Указанное значение слишком низкое | Балансировочный клапан неплотно закрыт; утечка со стороны избыточного давления; газ в линии избыточного давления; повреждена кромка входного отверстия дроссельного клапана. |
Компания Sino-Inst производит расходомеры для различных условий давления. Под расходомерами высокого давления обычно подразумеваются турбинные расходомеры высокого давления. Турбинный расходомер высокого давления SI-3206 идеально подходит для измерения расхода жидкости под высоким давлением, например, в гидравлических испытаниях и системах впрыска химических реагентов. Он выдерживает давление до 20 000 фунтов на квадратный дюйм и доступен в диапазонах расхода от 0.08 до 32 галлонов в минуту.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диаметр | DN200–DN3000 мм |
| Точность подачи | от 0.5% до 2.0% показаний |
| Temp. Диапазон | -20– + 150 ° С |
| Давление | 40 МПа |
| Скорость потока | 0.5–6 м / с |
| Прямая труба | Upstream ≥5DN, Downstream ≥3DN |
Для применений с низким давлением и малым расходом обычно используются термомассовые расходомеры. Газовый расходомер SI-3503 представляет собой фланцевый трубный термомассовый расходомер, обеспечивающий прямое измерение массового или стандартного объемного расхода газа или воздуха.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диаметр | DN10–DN6000 мм |
| Точность подачи | ± 1% |
| Temp. Диапазон | -10–350 ° С |
| Давление | Среднее давление ≤10 МПа |
| Скорость потока | 0.5–100 м / с |
| Protection | IP67 (часть датчика) |
Чжан Вэй обладает 20-летним опытом работы инженером по автоматизированному контрольно-измерительному оборудованию, специализируясь на исследованиях, проектировании, установке, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании автоматизированных приборов.
Обладает опытом работы с различными протоколами связи приборов (такими как Modbus, Profibus и др.), имеет солидный опыт проектирования аппаратных схем и программирования программного обеспечения (владеет языком C и программированием ПЛК). Имеет обширный опыт работы над проектами; проекты, в которых он руководил и в которых принимал участие, достигли выдающихся результатов, повысив точность продукции, снизив затраты и увеличив эффективность производства.
Обладает превосходными коммуникативными и координационными навыками, а также сильным командным духом, что позволяет ему оперативно реагировать на потребности клиентов и предоставлять высококачественные решения в области автоматизации и контрольно-измерительной аппаратуры.
