Что такое расходомер дифференциального давления?
Расходомер дифференциального давления — это устройство, измеряющее расход путём измерения разности давлений. Датчик дифференциального давления является ключевым компонентом системы измерения расхода. С помощью датчика дифференциального давления можно измерить разность давлений до и после дросселирующего устройства в трубопроводе. Затем, на основе измеренного значения, расход рассчитывается по уравнению Бернулли.
Измерительные элементы датчика дифференциального давления тщательно разделены на несколько уровней, что обеспечивает крайне малую погрешность измерений и, следовательно, точность измерения расхода.
Система измерения расхода с помощью дифференциального давления
Иногда принято разделять конструкцию дифференциального расходомера на первичные элементы, вторичные элементы, а иногда даже третичные элементы. Здесь мы кратко поясним, что система измерения дифференциального расхода состоит из следующих основных компонентов:
- Дроссельный элемент: например, дроссельная пластина, Annubar и т. д.
- Преобразователь дифференциального давления: определяет значение перепада давления до и после дроссельного элемента.
- Сумматор потока: рассчитывает значение расхода на основе перепада давления. Также может быть выполнена компенсация температуры и давления.
- Аксессуары: напорные трубы, клапаны, соединители и т. д.
Преимущества систем измерения расхода DP
Высокая точность: Расходомеры дифференциального давления измеряют расход, измеряя разность давлений, возникающую при течении жидкости по трубе. Они обеспечивают высокую точность, отвечающую требованиям к точности измерения расхода.
Широкая применимость: Расходомеры дифференциального давления подходят для измерения расхода жидкостей различной вязкости, включая однофазные, многофазные, чистые, загрязненные и вязкие потоки. Они также подходят для различных условий эксплуатации (например, нормальное давление, высокое давление, вакуум, нормальная температура, высокая температура, низкая температура) и диапазонов диаметров труб (от миллиметров до метров). Их широкий спектр применения не имеет себе равных среди расходомеров других типов.
Хорошая стабильность: Расходомеры дифференциального давления отличаются простотой конструкции и стабильной, надёжной работой. Они легко адаптируются к изменениям давления жидкости, температуры и других параметров, сохраняя стабильные характеристики измерений в течение длительного времени.
Простая установка: Расходомеры дифференциального давления относительно просты в установке. Обычно они используют фланцевые или резьбовые соединения, что упрощает монтаж и обслуживание.
Высокая надежность: Расходомеры дифференциального давления не имеют подвижных частей. Они не подвержены повреждениям и износу, что обеспечивает длительный срок службы. Кроме того, на них не влияют взвешенные частицы, твердые частицы и другие загрязнения в трубопроводе.
Низкая стоимость: По сравнению с другими расходомерами, расходомеры дифференциального давления имеют более низкую стоимость производства. Их цена относительно приемлема для крупномасштабного применения.
Доступно несколько моделей: Расходомеры дифференциального давления доступны в различных моделях, включая диафрагменные, сопловые, с трубками Вентури и аннубарные. Подходящая модель подходит для различных диапазонов расхода и типов жидкостей, что позволяет выбрать подходящую модель в соответствии с конкретными требованиями.
Рекомендуемый передатчик DP для измерения расхода
Sino-Inst производит и поставляет полный спектр преобразователей дифференциального давления. Включая компактный тип, интеллектуальный тип, тип высокого статического давления, тип высокой точности и т. д.
Преимущества
- Датчики перепада давления доступны в различных диапазонах для широкого спектра применений;
- Даже при высоких статических давлениях датчики дифференциального давления могут измерять небольшие дифференциальные давления размером всего несколько миллибар.
- Экономичная альтернатива датчикам расхода;
Рекомендуемые типы первичных элементов
Первичные элементы – это устройства, преобразующие расход измеряемой жидкости в сигнал дифференциального давления; их также называют дросселирующими устройствами. Они включают в себя дроссельный элемент и устройство отбора давления. Первичные элементы имеют простую конструкцию и позволяют измерять расход однофазных жидкостей в различных рабочих условиях, включая высокие температуры и давление.
Однако выбор, проектирование и изготовление первичных элементов требуют строгих расчетов на основе параметров потока.
Узнайте больше о: Практическое руководство по 5 различным типам элементов потока
Выбор датчика DP для измерения расхода
При выборе передатчика DP необходимо сопоставить возможности прибора с требованиями области применения.
Основные характеристики, которые следует учитывать, включают:
- Размер линии: определяет полноразмерный поток и конструкцию основных компонентов;
- Тип жидкости: Совместимость с жидкостью, газом, паром;
- Максимальное рабочее давление: Номинальное давление корпуса клапана/фланца;
- Предельная температура: Предельные температуры первичного элемента, датчика и преобразователя;
- Диапазон вязкости: Жидкости с более высокой вязкостью могут потребовать особого внимания;
- Требуемая точность и диапазон регулирования;
- Максимально допустимая постоянная потеря давления;
- Требуемый выход: 4-20 мА, HART, Modbus;
- Сертификация взрывозащиты: ATEX, IECEx, FM и т.д.;
- К другим факторам относятся схема трубопровода, требования к прямолинейности трубы, профиль потока и условия окружающей среды.
При выборе датчика перепада давления для измерения расхода рекомендуется обратиться к нашим техническим специалистам для подтверждения. Мы выполним тщательный расчёт перепада давления на основе ваших параметров измерения и выдадим отчёт о расчёте перепада давления, аналогичный приведённому ниже.
Техподдержка
Принцип работы расходомера дифференциального давления основан, прежде всего, на двух основополагающих принципах механики жидкости: законе сохранения массы (уравнении неразрывности) и законе сохранения энергии (уравнении Бернулли).
Закон сохранения массы (уравнение непрерывности):
В закрытом трубопроводе при течении жидкости через дроссельное устройство (например, диафрагму или сопло), несмотря на изменение скорости потока, масса жидкости остаётся постоянной до и после дросселирующего устройства. Этот принцип можно выразить уравнением неразрывности: V1A1ρ1 = V2A2ρ2 (для жидкостей плотность ρ можно считать постоянной, упрощая уравнение до V1A1 = V2A2). Где V1 и V2 — скорости потока до и после дросселирующего устройства, A1 и A2 — площади поперечного сечения до и после дросселирующего устройства, а ρ1 и ρ2 — плотности жидкости до и после дросселирующего устройства.
Закон сохранения энергии (уравнение Бернулли):
В закрытом трубопроводе существует определённая зависимость между давлением, скоростью и потенциальной энергией жидкости. При протекании жидкости через дроссельное устройство скорость потока увеличивается за счёт уменьшения площади поперечного сечения потока, а статическое давление снижается. Между этим перепадом давления (то есть перепадом давления) и расходом существует определённая зависимость, которая лежит в основе измерения расхода дифференциальными расходомерами.
. Уравнение Бернуллипадение давления ΔP можно перевести в единицы расхода. Это уравнение утверждает, что падение давления в трубе пропорционально квадрату расхода.
P1 + ½ ρv1² + ρgh1 = P2 + ½ ρv2² + ρgh2
- Разные принципы
Расходомеры дифференциального давления измеряют расход, основанный на принципе дросселирования жидкости. При протекании жидкости через дроссельный элемент в трубопроводе скорость потока локально снижается в месте дросселирования, увеличивая скорость и уменьшая статическое давление, создавая таким образом разность давлений до и после дроссельного элемента. Чем больше расход жидкости, тем больше разность давлений, поэтому расход можно измерить, исходя из величины разности давлений.
Другие расходомеры основаны на иных физических принципах. Например, электромагнитные расходомеры работают на принципе электромагнитной индукции. Шестеренчатые расходомеры измеряют общий объём, измеряя количество непрерывных проходов жидкости через элемент потока фиксированного объёма.
- Различные приложения
Расходомеры дифференциального давления могут измерять различные среды, включая жидкости, газы и пар.
Другие типы расходомеров, как правило, предназначены для измерения расхода одного типа среды. Например, электромагнитные расходомеры могут измерять расход только электропроводящих жидкостей, но не газов. Расходомеры с овальными шестернями могут измерять только расход жидкостей. Термально-массовые расходомеры могут измерять расход только сухих газов.
Основные компоненты расходомеров дифференциального давления можно классифицировать по структуре следующим образом:
Стандартные диафрагмы, стандартные сопла, классические трубки Вентури, сопла Вентури, диафрагмы в форме четверти круга, конические входные диафрагмы, сегментные диафрагмы, эксцентриковые диафрагмы, клиновые диафрагмы, трубки Дора, трубки Роллоса, линейные диафрагмы, диафрагмы малого диаметра (интегрированные диафрагмы), отводы, кольцевые трубки, дроссельные устройства со сменными диафрагмами, балансные расходомеры, вставные трубки Аннубар и т. д.
Когда жидкость заполняет трубу и протекает через дроссельное устройство, поток сжимается, скорость увеличивается, а статическое давление падает. На дроссельном устройстве возникает значительная разность давлений.
На основе уравнения Бернулли и уравнения неразрывности жидкости можно вывести количественную зависимость между разностью давлений и расходом при протекании жидкости через дроссельное устройство. Эта зависимость соответствует фундаментальному уравнению расхода, которое гласит, что расход пропорционален квадратному корню из разности давлений.
Расходомер дифференциального давления обычно состоит из первичного устройства (элемента измерения расхода, например, диафрагмы) и вторичного устройства (индикатора). Первичное устройство устанавливается в трубе с измеряемой жидкостью, создавая разность давлений, пропорциональную расходу. Вторичное устройство получает этот сигнал дифференциального давления и преобразует его в соответствующее значение расхода посредством вычислений, таких как извлечение квадратного корня, для отображения на дисплее.
Расходомеры дифференциального давления являются наиболее распространёнными расходомерами в области измерения расхода газов, жидкостей и паров. По оценкам, около 75% расходомеров, используемых в промышленных производственных системах, таких как сталелитейные заводы, нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, являются расходомерами дифференциального давления. В промышленном производстве в целом на долю дроссельных расходомеров приходится более половины всех расходомеров.
Наши инженеры обычно рекомендуют выбирать расходомер дифференциального давления в следующих ситуациях:
- Жидкости высокой температуры и давления. Расходомеры дифференциального давления могут быть изготовлены из материалов, подходящих для условий измерения высокой температуры (900 ℃) или высокого давления.
- Трубопроводы большого диаметра. В трубопроводах большого диаметра стоимость расходомеров, таких как вихревые и электромагнитные, значительно возрастает с увеличением диаметра трубы. Расходомеры дифференциального давления (особенно врезные Annubar) имеют значительное преимущество в стоимости дросселирующих компонентов, обеспечивая отличную экономическую эффективность.
- Высокая надежность и длительный срок службы с увеличенными циклами технического обслуживания.
- Ограниченный первоначальный инвестиционный бюджет с возможностью дальнейшего обслуживания.
- Среда — непроводящая жидкость или различные газы/пары.
Основываясь на нашем многолетнем опыте в измерении расхода, мы рекомендуем рассмотреть альтернативные методы измерения расхода в таких ситуациях: расходомеры дифференциального давления не обеспечивают требуемой точности; неоднонаправленный поток жидкости; большие колебания расхода; а также высоковязкие или высококоррозионные жидкие среды.
Больше решений для измерения перепада давления и расхода
- Промышленные датчики перепада давления | Китайско-Инст
- Расходомеры 4–20 мА | Руководство по выходному сигналу расходомера
- Различные датчики уровня дизельного топлива для измерения уровня дизельного топлива в баке
- Датчики перепада давления – руководство и выбор
- Датчики перепада давления для контроля перепада давления на фильтрах
- Расходомеры водорода для массового и объемного расхода
- Расходомеры напитков для контроля расхода и количественного розлива
- Промышленные цифровые гелиевые расходомеры | Массовый объемный расход
- Расходомеры жидкого и газового аммиака NH3
- Руководство по выбору материала футеровки магнитного расходомера и электродов
DP Transmitter для измерения расхода может непрерывно и точно генерировать падение давления в трубе. Затем используйте два измерения давления для измерения расхода в трубе.
Датчики расхода дифференциального давления могут быть легко установлены в различных приложениях. Датчики дифференциального давления, поставляемые Sino-Inst, поддерживают различные выходные сигналы, протоколы связи и т. д. Они могут быть совместимы с промышленной системой управления пользователя.
Sino-Inst стремится предоставлять пользователям эффективные инструменты для измерения расхода. Если вам необходимо настроить передатчик дифференциального давления для измерения расхода или у вас есть соответствующие технические вопросы, свяжитесь с нашим инженером по продажам!