На практике мониторинга перепада давления можно заметить, что иногда выходной сигнал датчика перепада давления необходимо преобразовать в сигнал с амплитудой 4–20 мА. Такие приложения часто встречаются в промышленных системах измерения расхода, использующих принцип перепада давления, который является одним из популярных подходов к мониторингу расхода. После краткого обзора измерения расхода с помощью перепада давления можно понять роль датчика перепада давления в обеспечении работы расходомера.
Расходомеры играют жизненно важную роль в мониторинге расхода жидкости в сложных промышленных трубопроводных сетях, обеспечивая своевременные и точные показания расхода, что способствует эффективному управлению материалами и безопасности эксплуатации. Метод измерения перепада давления является одной из основных технологий измерения расхода, включающей различные типы расходомеров. Они различаются по конструкции, но имеют схожие цели работы — создание перепада давления для расчета расхода, основанного на ключевом принципе.Уравнение БернуллиПолная энергия, состоящая из кинетической и потенциальной энергии потока жидкости, остается постоянной независимо от условий. Поэтому основным элементом этих расходомеров с дифференциальным давлением является, по сути, дроссельное устройство (диафрагма, трубка Вентури, трубка Пито, V-образный конус и т. д.), создающее ускорение потока в локальном участке, что приводит к падению гидростатического давления жидкости.
Вот тут-то и вступает в игру датчик перепада давления. Основные элементы — это всего лишь механические устройства, которые физически создают разницу давлений в процессе, но ни одно из них не способно напрямую измерять значение и выдавать сигнал. Поэтому им нужен вспомогательный прибор для определения разницы давлений между потоком и выше по течению и последующего преобразования её в выходной сигнал измерения расхода — похоже, это как раз подходящая задача для датчика перепада давления.
После проведения измерения перепада давления возникает вопрос: как можно связать перепад давления и объемный расход? На основе уравнения Бернулли и уравнения непрерывности существует нелинейная зависимость между создаваемым перепадом давления (ΔP) и фактическим расходом жидкости (Q):
Q=K√ΔP
Где K представляет собой коэффициент, специфичный для данного счетчика, определяемый такими факторами, как тип основного элемента и несколькими другими факторами (плотность жидкости, диаметр трубы и т. д.). Исходный сигнал передатчика 4–20 мА не является линейным по отношению к расходу и не способен корректно отражать его тенденцию. Эту проблему можно решить путем интегрирования с извлечением квадратного корня (SRE), при котором извлекается квадратный корень из исходного ΔP, в результате чего сигнал становится пропорциональным объемному расходу.
Если передатчик не способен выполнять SRE (Single-Research Reduction) внутри себя, вычисления должны выполняться внешним расходомером или системой управления, что может усложнить конструкцию и создать потенциальные точки ошибок в маршрутизации сигнала. Поэтому современные передатчики дифференциального давления обычно имеют встроенную функцию SRE в аналоговой схеме и могут выдавать квадратный корень из 4–20 мА. Более того, передатчики дифференциального давления могут реализовывать функцию отсечки при низком расходе для уменьшения дрейфа датчика, который может непропорционально усиливаться при низком расходе. Эта программная функция принудительно устанавливает выходной сигнал на 4 мА (0% расхода), когда вычисленный расход падает ниже заданного порогового значения, чтобы избежать нестабильного сигнала и накопления ложных значений расхода.
Системы измерения расхода по дифференциальному давлению являются одной из наиболее проверенных и популярных технологий регулирования расхода. Несмотря на значительные преимущества, они также имеют ограничения, обусловленные их конструкцией и принципом действия:
+ Стандартизированный дизайн, хорошо зарекомендовавшая себя технология
+ Прочная и долговечная конструкция, без движущихся частей.
+ Повышенная точность и стабильность
- Постоянная потеря давления
- Узкий коэффициент снижения мощности
- Чувствителен к изменениям плотности жидкости и другим факторам.
Выбор подходящего расходомера имеет решающее значение для эффективности и точности измерения расхода жидкости. Комплексный анализ эксплуатационных факторов позволяет пользователям принимать обоснованные решения, соответствующие их конкретным требованиям.Шанхай ВанъюаньНаша компания более 20 лет занимается производством и обслуживанием измерительной и контрольной аппаратуры, включая все виды расходомеров, датчиков перепада давления и другую арматуру для измерения расхода. Если у вас возникнут дополнительные вопросы или потребности, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Время публикации: 25 августа 2025 г.