W praktyce monitorowania różnicy ciśnień możemy zauważyć, że czasami sygnał wyjściowy przetwornika różnicy ciśnień musi zostać przetworzony na sygnał pierwiastkowy 4~20 mA. Takie zastosowania często występują w przemysłowych systemach pomiaru przepływu wykorzystujących zasadę różnicy ciśnień, która jest jedną z popularnych metod monitorowania natężenia przepływu. Po krótkim omówieniu pomiaru przepływu metodą różnicową (DP) możemy zrozumieć rolę przetwornika różnicy ciśnień we wspomaganiu działania przepływomierza.
Przepływomierze odgrywają kluczową rolę w monitorowaniu natężenia przepływu cieczy w skomplikowanej sieci rurociągów przemysłowych, zapewniając terminowe i precyzyjne odczyty przepływu, co przyczynia się do efektywnego zarządzania materiałami i bezpieczeństwa operacyjnego. Metoda pomiaru różnicy ciśnień jest jedną z głównych technologii pomiaru przepływu, obejmującą różne typy przepływomierzy. Różnią się one konstrukcją, ale mają podobne cele operacyjne, takie jak tworzenie szczeliny ciśnieniowej do obliczeń przepływu, opartej na kluczowej zasadzie.Równanie BernoulliegoCałkowita energia, składająca się z energii kinetycznej i potencjalnej w przepływie cieczy, pozostaje stała niezależnie od warunków. Dlatego głównym elementem tych przepływomierzy DP jest zasadniczo urządzenie dławiące (płytka kryzowa, rurka Venturiego, rurka Pitota, stożek V itp.), które powoduje przyspieszenie przepływu w przekroju lokalnym, co prowadzi do spadku ciśnienia hydrostatycznego cieczy.
W tym miejscu do gry wkracza przetwornik różnicy ciśnień. Jego główne elementy to urządzenia mechaniczne, które fizycznie generują różnicę ciśnień w procesie, ale żaden z nich nie jest w stanie bezpośrednio zmierzyć wartości i sygnału wyjściowego. Potrzebują więc asystenta, który wykryje różnicę ciśnień między ciśnieniem wlotowym a wylotowym i ostatecznie przekształci ją w sygnał wyjściowy wartości pomiaru przepływu — brzmi to jak idealne zadanie dla przetwornika różnicy ciśnień.
Po ustaleniu pomiaru DP pojawia się pytanie, jak można powiązać różnicę ciśnień z objętościowym natężeniem przepływu? Na podstawie równania Bernoulliego i równania ciągłości istnieje nieliniowa zależność między wygenerowanym ciśnieniem różnicowym (ΔP) a rzeczywistym natężeniem przepływu płynu (Q):
Q=K√ΔP
Gdzie K reprezentuje współczynnik specyficzny dla licznika, ustalany na podstawie czynników takich jak rodzaj elementu pierwotnego i kilka innych czynników (gęstość cieczy, średnica rury itp.). Surowy sygnał 4~20 mA z przetwornika nie jest liniowy względem natężenia przepływu i nie jest w stanie prawidłowo odzwierciedlić jego trendu. Problem można rozwiązać poprzez całkowanie z ekstrakcją pierwiastka kwadratowego (SRE), która wyciąga pierwiastek kwadratowy z natywnego ΔP, dzięki czemu sygnał jest ostatecznie proporcjonalny do objętościowego natężenia przepływu.
Jeśli przetwornik nie jest w stanie wykonać funkcji SRE wewnętrznie, obliczenia muszą być wykonywane przez zewnętrzny komputer przepływowy lub system sterowania, co może zwiększyć złożoność i potencjalne punkty błędów w routingu sygnału. Dlatego nowoczesne przetworniki DP zazwyczaj posiadają wbudowaną funkcję SRE sygnału w układzie analogowym i mogą generować pierwiastek kwadratowy 4~20 mA. Co więcej, przetworniki DP mogą implementować odcięcie przy niskim przepływie, aby zminimalizować dryft czujnika, który mógłby być nieproporcjonalnie duży przy niskim natężeniu przepływu. Ta funkcja programowa wymusza wyjście na 4 mA (0% przepływu), gdy obliczony przepływ spadnie poniżej zdefiniowanego progu, aby uniknąć nieregularnego sygnału i akumulacji fałszywego przepływu.
Systemy pomiaru przepływu metodą różnicy ciśnień to jedna z najbardziej sprawdzonych i popularnych technologii kontroli przepływu. Choć oferują one wyjątkowe zalety, mają również ograniczenia wynikające z ich konstrukcji i zasady działania:
+ Standaryzowany projekt, dobrze znana technologia
+ Solidna i trwała konstrukcja, bez ruchomych części
+ Poprawiona dokładność i stabilność
- Trwała utrata ciśnienia
- Wąski współczynnik redukcji
- Wrażliwy na zmiany gęstości płynu i inne czynniki
Wybór odpowiedniego przepływomierza ma kluczowe znaczenie dla wydajności i dokładności pomiaru przepływu cieczy. Dzięki kompleksowemu rozważeniu czynników eksploatacyjnych użytkownicy mogą podejmować świadome decyzje, dostosowane do konkretnych potrzeb.Szanghaj WangyuanOd ponad 20 lat zajmujemy się produkcją i serwisem urządzeń pomiarowo-regulacyjnych, w tym wszelkiego rodzaju przepływomierzy, przetworników różnicy ciśnień i innej armatury do pomiaru przepływu. W razie jakichkolwiek pytań lub potrzeb prosimy o kontakt.
Czas publikacji: 25.08.2025