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?差壓變送器流量測量與校準

2023-02-03 13:31:04 182

關鍵字差壓變送器、流量計、校準、壓力校驗儀

圖片差壓變送器的應用場景

  • 流量測量

為了得到流量參數,差壓變送器需要與節流裝置、流量積算儀配合使用。當流體通過管道中的節流裝置時,其前后端產生壓力差。壓力差由差壓變送器測得,壓力差的大小與瞬時流量正相關。流量積算儀通過壓力、管道、流體、溫度等參數即可計算出流量。

  • 壓差測量

測量管道或房間的壓力差,比如潔凈間等。

  • 液位測量

利用液體自身重力產生的壓力差來測量容器內液體的液位,液體中某一點的靜壓力與該點到液面的距離成正比,即:P=ρgh。

圖片差壓與流量

差壓式流量計是最常見的流量計之一。據估計,目前工業流量計中至少有40%是差壓裝置,其中孔板最受歡迎。

使用流體流過管道限制引起的壓降作為流量測量的概念可以追溯到 18 世紀,當時它是由伯努利發現的。
下圖描述了Δp流量計工作原理的基本原理。

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差壓變送器流量測量工作原理

當流體流過限制時,它會加速到更高的速度(即V2>V1),以保持質量流量,因此其靜壓下降。該壓差(Δp)是流經設備的流量的量度。

簡單來說,對于給定的限制大小,Δp越高,流速越高。
壓差和流量之間的關系由伯努利方程推導出來。
使用伯努利方程和質量守恒,可以證明產生的壓差與質量流量{Qm(kg/s)}的平方成正比:

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許多可用的Δp儀表的工作原理是測量上游和下游之間的壓力差,但也有一些儀表以其他方式使用差壓,例如可變面積儀表。

差壓式流量計廣泛應用于石油和天然氣、水處理、制藥、食品和飲料、采礦、化學制造和暖通空調等行業。

圖片差壓流量計的類型

差壓式流量計不同類型的差別主要體現在節流裝置上,差壓變送器和流量積算儀沒有本質差別,只是量程或參數不同而已。

按節流裝置的不同,差壓式流量計分為:

  • 孔板
  • 文丘里管
  • 文丘里噴嘴
  • 錐形儀表
  • 噴嘴
  • 拖板
  • 入口流量計
  • 楔形流量計
  • 可變面積計

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圖片差壓變送器的校準

差壓變送器的校準遵循《JJG 882-2019 壓力變送器》檢定規程。

差壓變送器的校準大體分為三種情況:

圖片實驗室校準

實驗室在滿足條件的情況下,可以按照《JJG 882-2019 壓力變送器》出檢定書或CNAS證書。

在此需要注意:
檢定時由此引入的擴展不確定度U應不大于被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/4;準確度等級為0.05級的壓力變送器,由此引入的擴展不確定度U應不大于被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/3。

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圖片現場校準

在歐洲等國家,壓力儀表大部分會在現場校準。國內的情況則相反,大多數儀表在實驗室完成校準。隨著技術的進步和校準成本的降低,現場校準將會是大勢所趨。

  • 現場環境雖然復雜,但更符合儀表實際運行的狀態,現場校準的數據更能反應儀表真實運行狀態下的數據。

  • 現場校準的時間成本更低,省去了拆裝、運輸、實驗室等待的時間。

  • 壓力設備的反復拆裝會引起設備損害或管道泄漏等問題。

  • 現場設備必須預留壓力測試口,校準時從主管道隔離,通過測試口加壓進行校準。這個問題看似簡單,但卻是國內目前無法開展現場校準的一個大難題。

  • 現場校準對校驗設備的要求更高。

    由于現場的溫濕度環境不確定性大,所以要求校驗設備帶有自動溫度補償能力;由于差壓(特別是微差壓)的控制受環境影響較大,要求校驗儀具備足夠優秀的控制能力和響應速度。

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ConST811A壓力校驗儀校準差壓變送器

圖片現場比對

如果現場校準的條件也不具備,現場比對也是對設備驗證的一個手段。

將標準設備與被測儀表安裝在相同的測試位置,同時感受現場工作的壓力,通過標準設備與被測儀表的輸出值進行比對,以判斷被測試儀表的工作狀態。
如下圖所示:通過ConST326外接兩個壓力模塊構建差壓測量模式,與差壓變送器(DP Transmitter)的測量進行現場比對測量。


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ConST326雙壓力模塊測量模式現場比對

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