На практике контроля дифференциального давления можно заметить, что иногда требуется преобразовать выходной сигнал датчика дифференциального давления в сигнал квадратного корня 4–20 мА. Такие случаи часто встречаются в промышленных системах измерения расхода, использующих принцип дифференциального давления, который является одним из популярных подходов к контролю расхода. Кратко рассмотрев измерение дифференциального давления, можно понять роль датчика дифференциального давления в работе расходомера.
Расходомеры играют важную роль в контроле расхода жидкости в сложных промышленных трубопроводных сетях, обеспечивая своевременные и точные измерения расхода, что способствует эффективному управлению материальными потоками и эксплуатационной безопасности. Метод измерения перепада давления — одна из основных технологий измерения расхода, включающая различные типы расходомеров. Они различаются по конструкции, но имеют схожие рабочие цели: создают перепад давления для расчета расхода, основанного на ключевом принципе.Уравнение БернуллиОбщая энергия потока жидкости, состоящая из кинетической и потенциальной, остаётся постоянной независимо от условий. Поэтому основным элементом этих расходомеров перепада давления является дросселирующее устройство (диафрагма, трубка Вентури, трубка Пито, V-образный конус и т. д.), создающее ускорение потока в локальном сечении, что приводит к снижению гидростатического давления жидкости.
Именно здесь в игру вступает датчик перепада давления. Первичные элементы — это всего лишь механические устройства, которые физически создают перепад давления в процессе, но ни один из них не способен напрямую измерять его величину и выходной сигнал. Поэтому им требуется вспомогательное устройство для измерения перепада давления между точками выше и ниже по потоку и преобразования его в выходной сигнал измерения расхода — звучит как вполне подходящая задача для датчика перепада давления.
После определения перепада давления возникает вопрос: как связаны перепад давления и объёмный расход? Согласно уравнению Бернулли и уравнению непрерывности, между создаваемым перепадом давления (ΔP) и фактическим расходом жидкости (Q) существует нелинейная зависимость:
Q=K√ΔP
Где K — коэффициент, зависящий от конкретного расходомера, определяемый типом первичного элемента и рядом других факторов (плотность жидкости, размер трубы и т.д.). Исходный сигнал датчика 4–20 мА нелинейен относительно расхода и не может должным образом отражать его динамику. Эту проблему можно решить интегрированием извлечения квадратного корня (SRE), которое извлекает квадратный корень из собственного ΔP, делая сигнал в конечном итоге пропорциональным объемному расходу.
Если преобразователь не способен выполнять SRE собственными силами, вычисления приходится выполнять с помощью внешнего вычислителя расхода или системы управления, что может усложнить процесс и привести к появлению потенциальных ошибок при маршрутизации сигнала. Поэтому современные преобразователи перепада давления обычно имеют встроенную функцию SRE сигнала в аналоговой схеме и могут выводить квадратный корень 4–20 мА. Более того, преобразователи перепада давления могут реализовать отсечку по низкому расходу для уменьшения дрейфа датчика, который может непропорционально усиливаться при низком расходе. Эта программная функция принудительно устанавливает выходной сигнал на уровне 4 мА (0% расхода), когда вычисленный расход падает ниже заданного порогового значения, чтобы избежать ошибочного сигнала и накопления ложных данных о расходе.
Системы измерения расхода с помощью дифференциального давления — одна из самых проверенных и популярных технологий управления расходом. Несмотря на выдающиеся преимущества, они также имеют ограничения, обусловленные структурой и принципом действия:
+ Стандартизированный дизайн, отлаженная технология
+ Прочная и долговечная конструкция, без движущихся частей
+ Улучшенная точность и стабильность
- Постоянная потеря давления
- Узкий диапазон регулирования
- Чувствительность к изменениям плотности жидкости и другим факторам
Выбор подходящего расходомера критически важен для эффективности и точности измерения расхода жидкости. Комплексный анализ эксплуатационных факторов позволяет пользователям принимать обоснованные решения, соответствующие конкретным требованиям.Шанхай ВанъюаньБолее 20 лет компания занимается производством и обслуживанием контрольно-измерительных приборов, включая все виды расходомеров, датчиков дифференциального давления и других приборов для измерения расхода. Если у вас есть вопросы или предложения, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Время публикации: 25 августа 2025 г.