Hvað er flæðimælir með opnu? Vinnureglur, nákvæmni, umsóknir og val

Meginreglan hljómar einfalt, en áreiðanleg flæðismæling á opi fer eftir fleiru en plötunni sjálfri. Borþvermál, beta hlutfall, ástand brúnar, staðsetning þrýstikrana, vökvaþéttleiki, Reynolds tala, andstreymissnið, DP sendisvið og uppsetning hafa áhrif á niðurstöðuna.

Þessi leiðarvísir útskýrir vinnuregluna um flæðimælis ops frá vökvatakmörkun til lokaflæðismerkis, sýnir síðan hvað hefur áhrif á mælióvissu, hvar tæknin virkar vel og hvað verkfræðingar ættu að athuga áður en kerfi er tilgreint.

Hvað samanstendur af flæðismæli með opnum?

Meðhöndla ætti opmæli sem algjört mismuna-þrýstingsmælingarkerfi frekar en sem málmplötu sem er sett upp á milli tveggja flansa.

Opnunarplata

Platan skapar takmörkunina. Hefðbundin sammiðja skarpur-brún plata er með hringlaga holu í miðju pípunnar. Stærð holunnar, þykktin, brún uppstreymis og uppsetningarstefnu verða að passa við hönnunargrunninn sem notaður er við flæðisútreikninginn.

Mismunandi rúmfræði plötum er fáanleg fyrir sérstaka þjónustu. Leiðsögumaðurinn tilað velja gerð opaplötuveitir viðbótarsamhengi þegar venjuleg sammiðja plata hentar kannski ekki vökvanum.

Þrýstingstæki og hvatatengingar

Þrýstikranar skynja kyrrstöðuþrýsting á andstreymishlið og niðurstreymishlið takmörkunarinnar. Slöngur eða samþættar göngur bera þessi þrýstingsmerki til mismunaþrýstingstækisins.

Tappunarfyrirkomulagið er hluti af mælingarhönnuninni. Það er ekki hægt að færa hana af geðþótta eftir að plötunni hefur verið stærðuð vegna þess að þrýstingur er breytilegur eftir staðsetningu í kringum takmörkunina.

Mismunaþrýstingssendir

Auka mælieiningin greinir muninn á há-þrýstingshliðinni og lágþrýstingshliðinni-. A hentugurmismunaþrýstingssendirbreytir þessum vélræna þrýstingsmun í nothæft rafeindamerki.

Víðtækara,stillingar þrýstisendarætti að velja í samræmi við vinnsluþrýsting, hitastig, áskilið span, umhverfisaðstæður og stjórnunar-kerfiskröfur.

Hvernig virkar flæðimælir með opnu?

1. Vökvi nálgast takmörkunina

Uppstreymis plötunnar tekur vökvinn allan pípuþversnið-. Fyrir staðlaða mælingu ætti flæði sem nálgast skal uppfylla uppsetningarskilyrðin sem krafist er í valinni útreikningsaðferð. Nálægir olnbogar, lokar og aðrar truflanir geta breytt hraðasniðinu áður en vökvinn nær að opinu.

2. Hraði eykst í gegnum opið

Holan veitir minna flæðisvæði en pípan. Til að viðhalda samfellu hraðar vökvinn þegar hann fer í gegnum opið.

Þessi hröðun er miðpunktur í mismuna-þrýstingsflæðismælingum. Mælirinn mælir ekki beint hraða við plötuna; í staðinn mælir það þrýstingsbreytinguna sem tengist hröðuninni.

3. Static Pressure Falls

Þegar hraði eykst minnkar stöðuþrýstingur. Meginreglan Bernoulli veitir grunn líkamlegt samband milli þrýstings, hraða og hækkunar fyrir fullkomið flæði, en hagnýtir útreikningar á opi bæta við stuðlum sem gera grein fyrir raunverulegri vökvahegðun.

Uppstreymisþrýstingurinn er því hærri en þrýstingurinn sem mældur er á niðurstreymishlið takmörkunarinnar.

4. Vena Contracta myndast downstream

Vökvastraumurinn stækkar ekki strax í fulla þvermál rörsins eftir að hafa farið yfir plötuna. Það heldur áfram að dragast saman stutta vegalengd niður á við. Staðurinn þar sem þotan nær lágmarksþversniðsflatarmáli- er kallaðurvena contracta.

Eftir þennan tímapunkt stækkar straumurinn og nokkur truflaður þrýstingur er endurheimtur. Bati er ekki lokið vegna þess að aðskilnaður og ókyrrð dreifa vélrænni orku. Þessi hluti sem ekki er endurheimtur virðist sem varanlegt þrýstingstap.

5. Kerfið mælir mismunaþrýsting

Sendirinn sér tvö þrýstimerki:

ΔP = P1 − P2

þar sem P1 er uppstreymisþrýstingur og P2 er niðurstreymisþrýstingur.

Þegar flæði eykst hækkar mismunaþrýstingur. Sambandið er hins vegar ólínulegt.

6. Mismunadrifsþrýstingur breytist í flæði

Fyrir fasta rúmfræði og að öðru leyti stöðug vinnsluskilyrði er einfaldaða sambandið:

Q ∝ √ΔP

Þetta hefur mikilvægar hagnýtar afleiðingar. Ef mismunadrifsþrýstingur fellur niður í 25% af fullu-kvarðagildi, er samsvarandi fræðilegt flæði um 50% af fullu skala, ekki 25%.

Fermetra-rótaraðgerðina má framkvæma inni í snjallsendi eða í PLC, DCS eða flæðistölvu. Venjulega ætti ekki að nota það tvisvar. EmersonDP flæðisverkfræðileiðbeiningartekur sérstaklega fram að fermetra-rótarútdráttur er hægt að framkvæma í sendinum eða annars staðar í stjórnkerfinu og varar við því að framkvæma það á báðum stöðum.

Merkið sem myndast getur einnig safnast fyrir með aflæðissamtölurþegar forritið krefst heildarrúmmáls eða massa með tímanum.

Hvað fer inn í raunverulega flæðijöfnuna með opnun?

Kvaðratrótarsambandið útskýrir meginregluna en er ekki fullkomin stærðarjöfnu. Raunverulegir útreikningar gera grein fyrir rúmfræði og hegðun frumefnisins og eiginleikum vökvans.

Mikilvægar breytur eru:

• þvermál gatsborunar;
• pípa innra þvermál;
• mismunaþrýstingur;
• vökvaþéttleiki;
• losunarstuðull;
• beta hlutfall;
• Reynolds númer;
• þenjanleikastuðull fyrir þjappanlega vökva.

Losunarstuðull

Losunarstuðullinn, sem venjulega er táknaður með C, gerir grein fyrir muninum á fullkomnu rennslisútreikningi og raunverulegu flæði í gegnum takmörkunina. Það er undir áhrifum af rúmfræði og flæðisfyrirkomulagi, þess vegna er ekki hægt að skipta um staðlaða opplötu fyrir um það bil svipað gat og búast við að hún gefi sama útreikningsgrundvöll.

Ástand plötukantar skiptir líka máli. Rúnun, útfellingar, veðrun eða vélrænar skemmdir geta breytt staðbundinni flæðihegðun og því haft áhrif á mælingarafköst.

Stækkanleikaþáttur

Fyrir vökva eru þéttleikabreytingar í gegnum mismunadrifshlutinn oft nógu litlar til að meðhöndla vökvann sem í raun óþjappanlegan fyrir viðeigandi útreikning. Gas og gufa hegða sér öðruvísi.

Þegar þrýstihæfur vökvi fer í gegnum takmörkunina, fylgja þrýstingsbreytingum þéttleikabreytingum. Útvíkkunarstuðullinn gerir grein fyrir þessum áhrifum í viðeigandi opnaútreikningi. Þetta er ein ástæða þess að stærð gas og gufu krefst meiri vinnsluupplýsinga en einfaldlega pípuþvermál og hámarksflæði.

Hvað er beta hlutfall og hvers vegna skiptir það máli?

Beta hlutfall, skrifað sem , er hlutfallið á milli þvermáls gats og innra þvermál pípunnar:

= d / D

þar sem d er þvermál opholunnar og D er innra þvermál andstreymis pípunnar.

Minni hola miðað við pípuna skapar sterkari takmörkun og framleiðir almennt meiri mismunaþrýsting við tiltekið flæði. Stærri hola framleiðir minni mismunaþrýsting og venjulega minna varanlegt þrýstingstap.

Það þýðir ekki að annað hvort mjög lítið eða mjög stórt beta hlutfall sé sjálfkrafa betra. Beta hlutfall hefur samskipti við Reynolds tölu, losunarstuðul, tiltækan DP, óvissu og uppsetningarnæmi. Það ætti að vera reiknað út frá raunverulegum ferliskilyrðum frekar en að velja aðeins til að búa til þægilegt sendisvið.

Hvaða þrýstibúnaður er notaður?

ISO 5167-2:2022 nær yfir staðlaðar opplötur sem notaðar eru með flanskrönum, hornkrönum og D og D/2 krönum. Theopinber ISO 5167-2 forskriftskilgreinir einnig rúmfræði, uppsetningu og notkunarskilyrði fyrir staðlaðar plötur sem notaðar eru í heilum hringrásum.

Flansskranar

Þrýstitengingar eru staðsettar í flansunum í stöðluðum fjarlægðum nálægt plötunni. Þetta er algengt iðnaðarfyrirkomulag.

Hornkranar

Þrýstingurinn er skynjaður strax við hliðina á andstreymis og niðurstreymishliðum plötunnar.

D og D/2 kranar

Uppstreymiskraninn er staðsettur með einu pípuþvermáli andstreymis, en niðurstraumskraninn er staðsettur í hálfri pípuþvermáli niðurstreymis.

Þetta fyrirkomulag veitir ekki einfaldlega þrjár mismunandi leiðir til að tengja slöngur. Staðsetning krana breytir mismunadrifinu sem verið er að mæla, þannig að tappastillingin verður að passa við útreikningsaðferðina sem notuð er til að ákvarða flæði.

Hvað hefur áhrif á nákvæmni straummælis og mælióvissu?

Það er gagnlegra að hugsa um óvissu heildarmælingakerfisins en að úthluta einni almennri nákvæmnitölu á hvern opamæli.

Rúmfræði frumþátta

Borþvermál, sléttleiki plötunnar, þykkt, skarpar-kantar og þvermál pípa hafa öll áhrif á aðalmælinguna. Plata framleidd á réttan hátt en sett upp aftur á bak getur einnig skilað niðurstöðu utan fyrirhugaðs hönnunargrunns.

Flæðissnið

Olnbogar, opnir lokar að hluta, lækkar og aðrar festingar geta búið til snúnings- eða ósamhverfar hraðasnið. Áhrifin eru háð truflunum, fjarlægð hennar frá plötunni og rúmfræði mælisins.

Þetta er ástæðan fyrir því að það er engin gagnleg alhliða fullyrðing um að hver opamælir þurfi nákvæmlega sama fjölda pípuþvermál fyrir framan. Athuga skal staðlaðar uppsetningarkröfur fyrir raunverulega lagnauppsetningu.

Reynolds númer

Reynolds talan lýsir sambandinu á milli tregðu- og seigfljótandi áhrifa í flæðandi vökva. Vegna þess að losunarstuðullinn tengist flæðisfyrirkomulagi, er Reynolds talan hluti af stöðluðum útreiknings- og nothæfismörkum.

ISO 5167-2 tilgreinir skilgreind rekstrarskilyrði og notkunarmörk frekar en að meðhöndla plötustuðulinn sem óháðan flæðiskerfi.

DP sendisvið

Sendir sem virkar vel nálægt hönnuðu rekstrarsviði sínu getur stuðlað að hlutfallslega meiri óvissu þegar mismunadrifið verður mjög lítill.

Þetta skiptir máli vegna þess að DP lækkar hratt þegar rennsli minnkar. Ef flæði er 30% af hönnunarflæði er mismunadrifsþrýstingur aðeins um 9% af samsvarandi hönnunarDP undir einfaldaða ferningssambandinu.

Lítil-flæðisafköst eru því háð meira en nafnnákvæmni sendisins sem er prentuð á gagnablað.

Þrýstukranar og hvatalínur

Stíflaðir kranar, leki, ójafnir vökvahausar, fast gas eða þéttivatn getur framkallað falskan mismunaþrýsting áður en sendirinn vinnur úr merkinu.

Þess vegna er oft gagnlegra að athuga allan þrýstiferilinn en að endurkvarða sendinn strax þegar álestur verður óstöðugur.

Vökvaþéttleiki og bætur

Til að breyta gas- eða gufuskilyrðum getur þéttleiki verið nógu breytilegur til að hafa áhrif á reiknað flæði. Fjölbreytukerfi getur tekið upp stöðuþrýsting og hitastig þannig að útreikningurinn endurspegli breyttar ferli aðstæður.

Kvörðun er áfram hluti af heildar-mælingastjórnunarferlinu. Leiðbeiningar síðunnar umhvernig á að kvarða flæðimæliveitir frekari bakgrunn, en þrýstibúnaður gæti þurft sína eigin skjalfestukvörðunarbil þrýstisendar.

Hvar eru rennslismælir notaðir?

Vökvaflæði

Opplötur geta mælt marga hreina, einfasa vökva- þegar þrýstingstap og uppsetningarskilyrði eru ásættanleg. Vatn, vinnsluvökvar og kolvetni eru algeng dæmi.

Óhreinir vökvar krefjast meiri varúðar. Útfellingar geta breytt rúmfræði holunnar en fast efni geta veðrað brúnina eða hindrað þrýstikrana.

Gasflæði

Mismunandi-þrýstingsmæling er einnig mikið notuð fyrir gas. Hins vegar verður að hafa í huga þjöppunarhæfni og þéttleikabreytileika. Kerfi sem ætlað er að tilkynna staðlað rúmmál eða massaflæði gæti þurft þrýstings- og hitauppbót til viðbótar við DP.

Lesendur sem meta gasumsóknir geta haldið áfram með síðunaiðnaðar gasflæðismælingauðlindir.

Steam Flow

Gufa er mikilvægt DP-flæðisforrit vegna þess að aðalþátturinn hefur engan snúningsmælingarbúnað sem verður fyrir háan-hitaferli.

Erfiði hlutinn er oft ekki platan heldur þrýstingsmælingarkerfið. Í hefðbundnum blautum-fótafyrirkomulagi ætti að stjórna þétti í straumlínunum þannig að báðar hliðar sýni stöðugan og sambærilegan þrýstihaus við sendinn. Léleg línuhalli, ójafnir þéttifætur eða gufa sem kemst inn í sendi getur skapað mælingar- og áreiðanleikavandamál.

Gufuþéttleiki breytist einnig með rekstrarástandi, þannig að kerfi sem notað er yfir breitt þrýstings- eða hitastig getur þurft bætur. Fjallað er um aðra gufutækni á síðunnigufuflæðismælirkafla.

Hvenær er opnaplata lélegt val?

Opnakerfi er aðlaðandi vegna þess að aðalþátturinn er einfaldur og staðlaður, en skipta-mál þess.

• Hár varanleg þrýstings-tapkostnaður:ef orka dælu eða þjöppu er mikilvæg getur annar aðalþáttur veitt betri þrýstingsendurheimt.
• Slípiefni eða útfellingar-myndandi vökvi:brún rof og stíflaðir kranar geta grafið undan mælingu.
• Mjög breitt rekstrarsvið:Lítið flæði framleiðir mjög lítið DP, sem getur gert allt kerfið óhentugt en önnur tækni.
• Sterkur púls:staðall ISO 5167-2 umfang útilokar pulsandi flæði.
• Léleg uppstreymislögn:Alvarleg hringsnúning eða hraða-aflögun getur gert venjulega uppsetningu óhagkvæma án endurhönnunar.
• Beint massaflæði krafist:opakerfi krefst almennt viðbótarupplýsinga um þrýsting, hitastig og þéttleika frekar en að í eðli sínu mælir massa.

Orifice vs Venturi, Vortex, Turbine og Coriolis

A Venturi rennslismælirer sérstaklega þess virði að bera saman þegar varanlegt þrýstingstap er mikilvægt. Smám saman sameinast og endurheimta hlutar halda venjulega meiri þrýstingi en skyndileg þensla niðurstreymis op.

Fyrir gufu- eða veituþjónustu, berðu saman forritið við ahvirfilflæðismælir. Fyrir hreina vökva þar sem vélrænn snúningur er viðunandi,svið túrbínustreymismælisveitir aðra mælingaraðferð. Þar sem beint massaflæði er í forgangi er leiðbeiningar síðunnar umCoriolis flæðimælir vinnureglaútskýrir í grundvallaratriðum ólíka aðferð.

Leiðandi lausafjárþjónusta getur einnig réttlætt samanburð viðrafsegulstreymismælir, sérstaklega þegar æskilegt er að afnema uppáþrengjandi takmörkun.

Hvernig á að velja straummæli fyrir opnun

Gagnleg forskrift byrjar með ferlinu, ekki með flansstærðinni.

1. Þekkja vökvann og fasa.Tilgreinið hvort ferlið er vökvi, gas eða gufa og hvort það sé áfram einfasa við rekstrarskilyrði.
2. Gefðu lágmarks, eðlilegt og hámarksflæði.Eitt hönnunarflæði er ekki nóg til að meta lágt-flæði DP eða nauðsynlega fjarlægð.
3. Skilgreindu þrýsting og hitastig.Innifalið eðlileg og hönnunarskilyrði. Gas- og gufuútreikningar gætu einnig þurft þessi gildi fyrir þéttleikauppbót.
4. Staðfestu innra þvermál rörsins.Nafnpípustærð er ekki alltaf nægjanleg fyrir nákvæman útreikning á aðal-einingum.
5. Ákvarða leyfilegt varanlegt þrýstingstap.Þetta gæti orðið að-orkuþvingun í líftíma frekar en aðeins tækjabúnaðarvandamál.
6. Veldu rúmfræði og efni plötunnar.Hugleiddu hreinleika vökva, tæringu, hitastig og gildandi staðla.
7. Komdu á beta hlutfalli og hannaðu DP.Þetta ætti að reikna saman frekar en að velja sjálfstætt.
8. Veldu viðeigandi kranafyrirkomulag.Kranar verða að passa við reikningsgrundvöll.
9. Stærð DP sendisins.Metið væntanlega DP yfir raunverulegt rekstrarsvið, ekki aðeins við hámarksflæði.
10. Skilgreindu bætur og framleiðsla.Ákvarðaðu hvort kerfið þarfnast útdráttar úr fermetra-rót, heildarfjölda, þrýstings-/hitauppbót eða massa-flæðisútreikning.
11. Athugaðu lagnaskipulagið.Farðu yfir truflanir í andstreymi, kröfur um beina-keyrslu, staðsetningu sendis og straumlínulínu- áður en þú lýkur hönnuninni.

Algengar villur í uppsetningu og gangsetningu

Emerson lýsir DP flæðiskerfum sem samsetningu af aðaleiningunni, mismunadrifssendi og stuðningshlutum eins og straumpípum, lokum og tengjum. Þessi kerfis-hæðarsýn er gagnleg við bilanaleit vegna þess að góð plata getur ekki leiðrétt slæmt þrýstingsmerki. Sjá Emerson'syfirlit yfir mismunaþrýstingsflæðismælingufyrir frekari tæknilegan bakgrunn.

Algengar spurningar

Er flæðismælir með straumopum mismunaþrýstingsrennslismæli?

Já. Opplatan skapar stýrðan þrýstingsmun og mælikerfið notar það DP til að ákvarða flæði.

Hvers vegna er flæði breytilegt með kvaðratrót mismunaþrýstings?

Fyrir fasta rúmfræði og stöðugar vökvaskilyrði er mismunaþrýstingur breytilegur með veldi flæðis. Reiknað rennsli er því breytilegt með kvaðratrótinni af DP.

Hver er helsti ókosturinn við opnamæli?

Varanlegt þrýstingsfall er ein helsta-viðskiptin. Skyndileg takmörkun og niðurstreymisskilningur dreifa orku sem er ekki endurheimt að fullu.

Hvað er beta hlutfall?

Beta hlutfall er þvermál ops holunnar deilt með innri þvermál pípunnar. Það hefur áhrif á myndað DP, losunarhegðun, þrýstingstap og viðeigandi stærðarskilyrði.

Getur flæðimælir með opi mælt gufu?

Já. Aðalþátturinn hentar vel fyrir háan-hitaþjónustu, en nákvæm gufumæling fer einnig eftir gufuástandi, þéttleikaútreikningum, upplýsingum um þrýsting og hitastig og réttri uppsetningu straumlínu-.

Krefst hver opaplata sömu beinu rörlengd?

Nei. Krafan fer eftir truflun í andstreymi, beta-hlutfalli, fyrirkomulagi lagna og viðeigandi útreikningsstaðli. Ekki ætti að nota eitt bein-keyrslunúmer á hverja uppsetningu.

Hversu oft ætti að kvarða rennslismæli ops?

Það er ekkert alhliða bil fyrir allt kerfið. Kvörðunartíðni ætti að endurspegla mikilvægi mælinga, stöðugleika sendis, þjónustuskilyrði, viðhaldsferil og gæða-kerfiskröfur. Plötuskoðun og þrýstings-slóðathuganir eru aðskildar frá kvörðun sendis.

Er hægt að nota ISO 5167 fyrir hvert opið?

nr. ISO 5167-2 skilgreinir sérstakt gildissvið fyrir staðlaðar opplötur og rekstrarskilyrði. Samkvæmt opinberu stöðluðu samantektinni á það við um fullar rásir, tiltekið þrýstings-töppunarfyrirkomulag, einfasa undirhljóðflæði og skilgreind stærð og Reynolds-númerasvið; pulsandi rennsli er utan þess tilgreinds gildissviðs.

Niðurstaða

Opstreymismælir breytir stýrðri vökvatakmörkun í mismunaþrýsting sem hægt er að tengja við flæði. Platan skapar hraða- og þrýstingsbreytinguna, þrýstikranar senda merki sem myndast og DP-sendirinn eða stýrikerfið framkvæmir þá umbreytingu sem þarf til flæðisvísbendinga og heildarsamsetningar.

Áreiðanleg mæling fer eftir öllu kerfinu. Beta hlutfall, losunarstuðull, Reynolds tala, vökvaþéttleiki, ástand plötunnar, flæðissnið, fyrirkomulag þrýstikrana, spenna sendis og uppbót hafa öll áhrif á lokaniðurstöðuna.

Fyrir nýja notkun, skilgreinið vökva, fasa, rekstrarflæðisvið, þrýsting, hitastig, pípukenni, leyfilegt þrýstingstap og nauðsynlega mælingagetu áður en plötuna er stærð. Staðfestu síðan að lagnafyrirkomulagið og sendirinn geti staðið undir væntanlegu DP-sviði. Það ferli gerir það mun auðveldara að ákvarða hvort opmælir sé viðeigandi eða hvort Venturi, hvirfil, hverfla, rafsegultækni eða Coriolis tæknin passi betur.