בפועל של ניטור לחץ דיפרנציאלי, אנו יכולים להבחין שלעיתים יש לעבד את הפלט של משדר לחץ דיפרנציאלי לאות שורש ריבועי 4~20mA. יישומים כאלה מתרחשים לעתים קרובות במערכות מדידת זרימה תעשייתיות המשתמשות בעיקרון הלחץ הדיפרנציאלי, שהוא אחת הגישות הפופולריות לניטור קצב זרימה. לאחר סקירה קצרה של מדידת זרימת DP, האם נוכל להבין את תפקידו של משדר לחץ דיפרנציאלי בסיוע להפעלת מד הזרימה.
מדי זרימה ממלאים תפקיד חיוני בניטור קצב הנוזלים ברשתות צינורות תעשייתיות מורכבות על ידי מתן קריאת זרימה בזמן ובדייקנות, התורמת לניהול חומרים יעיל ולבטיחות תפעולית. גישת הלחץ הדיפרנציאלי היא אחת מטכנולוגיות מדידת הזרימה העיקריות הכוללות סוגי מדי זרימה. הם שונים במבנה אך חולקים מטרות הפעלה דומות ליצירת פער לחץ לחישוב זרימה המבוסס על עיקרון מפתח שלמשוואת ברנוליהאנרגיה הכוללת המורכבת מאנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנציאלית בזרימת הנוזל נשארת קבועה ללא קשר לתנאים. לכן, המרכיב העיקרי של מדי זרימה מסוג DP הוא למעשה התקן וינצ'ר (צלחת פתח, צינור ונטורי, צינור פיטו, חרוט V וכו') היוצר תאוצה בחתך המקומי, מה שמוביל לירידה בלחץ ההידרוסטטי של הנוזל.
כאן נכנס לתמונה משדר לחץ דיפרנציאלי. האלמנטים העיקריים הם מכשירים מכניים בלבד, הם מייצרים פיזית הפרש לחץ בתהליך אך אף אחד מהם אינו מסוגל למדוד ישירות את הערך ואת אות הפלט. לכן הם זקוקים לעוזר כדי לזהות את הפרש הלחץ בין הזרם לזרם הזרם ובסופו של דבר להמיר אותו לאות פלט של ערך מדידת זרימה - נשמע כמו משימה מתאימה מאוד עבור משדר לחץ דיפרנציאלי.
לאחר קביעת מדידת ה-DP, השאלה היא כיצד ניתן לקשר בין לחץ דיפרנציאלי לקצב הזרימה הנפחי? בהתבסס על משוואת ברנולי ומשוואת הרציפות, קיים קשר לא ליניארי בין הלחץ הדיפרנציאלי שנוצר (ΔP) לבין קצב הזרימה בפועל של הנוזל (Q):
Q=K√ΔP
כאשר K מייצג מקדם ספציפי למד, הנקבע על ידי סוג הרכיב העיקרי ומספר גורמים נוספים (צפיפות הנוזל, גודל הצינור וכן הלאה). האות הגולמי של 4~20mA של המשדר אינו ליניארי לקצב הזרימה ואינו מסוגל לייצג כראוי את המגמה שלו. ניתן לפתור את הבעיה על ידי אינטגרציה של חילוץ שורש ריבועי (SRE) אשר יוצר שורש ריבועי של ΔP הטבעי, מה שהופך את האות לפרופורציונלי לקצב הזרימה הנפחי בסופו של דבר.
אם המשדר אינו מסוגל לבצע SRE באופן פנימי, יש לטפל בחישוב על ידי מחשב זרימה חיצוני או מערכת בקרה, דבר שעלול להוות מורכבות ולגרום לנקודות שגיאה אפשריות בניתוב האות. לכן, משדרי DP מודרניים בדרך כלל כוללים פונקציית SRE מובנית במעגל אנלוגי ויכולים להפיק שורש ריבועי של 4~20mA. יתר על כן, משדרי DP יכולים ליישם ניתוק זרימה נמוכה כדי להפחית סחיפה של החיישן, אשר עלולה להיות מוגדלת באופן לא פרופורציונלי בקצב זרימה נמוך. פונקציית תוכנה זו כופה את הפלט ל-4mA (0% זרימה) כאשר הזרימה המחושבת יורדת מתחת לסף מוגדר, כדי למנוע אות לא סדיר והצטברות זרימה כוזבת.
מערכות מדידת זרימה בלחץ דיפרנציאלי הן אחת מטכנולוגיות בקרת הזרימה המוכחות והפופולריות ביותר. בעוד שהן מציעות יתרונות יוצאי דופן, ישנן גם מגבלות עקב המבנה והעיקרון:
+ עיצוב סטנדרטי, טכנולוגיה מבוססת היטב
+ מבנה חזק ועמיד, ללא חלקים נעים
+ דיוק ויציבות משופרים
- אובדן לחץ קבוע
- יחס סידור צר
- רגיש לשינויים בצפיפות הנוזל ולגורמים אחרים
בחירת מד זרימה מתאים חיונית ליעילות ודיוק של מדידת זרימת נוזלים. על ידי התחשבות מקיפה בגורמי תפעול, משתמשים יכולים לקבל החלטות מושכלות התואמות את הדרישות הספציפיות.שנחאי וואנגיואןעוסקת בייצור ושירות של מכשור מדידה ובקרה למעלה מ-20 שנה, כולל כל סוגי מדי הזרימה, משדרי לחץ דיפרנציאלי ואביזרים אחרים למדידת זרימה. אם יש לכם שאלות או דרישה נוספות, אל תהססו לפנות אלינו.
זמן פרסום: 25 באוגוסט 2025