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差壓變送器在流量測量中的應(yīng)用不僅具有技術(shù)上的成熟性和可靠性,也在多個行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。
變送器結(jié)構(gòu)原理
差壓變送器是測量變送器兩端壓力之差的變送器,和一般壓力變送器不同的是,它有2個輸入壓力接口,同時也會將其分為正壓端和負(fù)壓端,只有當(dāng)其中正壓端的壓力大于負(fù)壓端壓力后才能對其進(jìn)行測量。差壓變送器原理為變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片會直接接受來自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓,之后經(jīng)膜片內(nèi)的密封液傳導(dǎo)至測量元件上并將所測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為與其對應(yīng)的電信號,最后傳遞給轉(zhuǎn)換器后經(jīng)放大處理為標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出。如下圖所示:
差壓變送器的與流量計測量結(jié)構(gòu)
差壓變送器的結(jié)構(gòu)通常包括以下幾個關(guān)鍵部分:
1.敏感元件(傳感器):傳感器是差壓變送器的核心部分,它負(fù)責(zé)將流體的壓力差轉(zhuǎn)化為電信號。常見的傳感器類型包括電容式傳感器、壓阻式傳感器等。這些傳感器對壓力差非常敏感,能夠提供高精度的測量結(jié)果。
2.節(jié)流裝置:節(jié)流裝置是流量測量的關(guān)鍵,它決定了差壓的大小。常見的節(jié)流裝置包括:
a.孔板:最常見且使用廣泛的節(jié)流裝置,適用于多種流體流量測量。
b.文丘里管:具有較低的壓降,適合于需要更小壓力損失的場合。
c.噴嘴:適用于高速流體的流量測量,尤其是在大管道中。
3.信號處理單元:該單元將傳感器輸出的模擬信號或數(shù)字信號進(jìn)行處理,并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(如4-20mA電流信號或數(shù)字信號),以便與工業(yè)控制系統(tǒng)連接和分析。
差壓式流量計是最常見的流量計之一。據(jù)估計,目前使用的工業(yè)流量計中至少有40%是差壓裝置,其中孔板常用。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(jì),當(dāng)時它是由伯努利發(fā)現(xiàn)的。下圖描述了Δp流量計工作原理的基本原理
當(dāng)流體流過限制時,它會加速到更高的速度(即V2>V1)以保持質(zhì)量流量,因此其靜壓下降。該壓差(Δp)是流經(jīng)設(shè)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(guān)系由伯努利方程推導(dǎo)出來。
使用伯努利方程和質(zhì)量守恒,可以證明產(chǎn)生的壓差與質(zhì)量流量的平方成正比,Qm(kg/s)
差壓變送器因其高精度、可靠性和廣泛適用性,已被廣泛應(yīng)用于多個行業(yè),尤其是在那些對流量測量精度要求較高的領(lǐng)域。
1.石油與天然氣行業(yè):在油氣管道和儲存系統(tǒng)中,差壓變送器用于實時監(jiān)測油氣流量。它們能夠在高溫、高壓和腐蝕性環(huán)境中穩(wěn)定工作,保證油氣輸送系統(tǒng)的流量計量準(zhǔn)確可靠。
2.化工與制藥行業(yè): 在化學(xué)工藝中,差壓變送器用于監(jiān)測各種化學(xué)物質(zhì)的流量,如原料輸送、反應(yīng)器中流體的流量以及冷卻水的流量等。其高精度和抗干擾能力,使其成為化工生產(chǎn)過程中的重要工具。
3.電力與能源行業(yè):差壓變送器在電力行業(yè)中主要用于鍋爐給水系統(tǒng)、冷凝水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等重要流體的流量測量。高精度的流量測量確保了電力設(shè)備的正常運行和能源的高效利用。
4.水處理與環(huán)保行業(yè): 在水處理和環(huán)保行業(yè),差壓變送器被廣泛應(yīng)用于污水處理和給水系統(tǒng)的流量計量。它能夠準(zhǔn)確測量污水、廢水和凈水的流量,從而為水處理廠的運行提供重要數(shù)據(jù)支持。
5.食品與飲料行業(yè): 在食品和飲料的生產(chǎn)過程中,差壓變送器可以用于測量液體原料的流量,如糖漿、飲料、乳制品等。其精確的流量監(jiān)控有助于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
行業(yè)拓展應(yīng)用
多變量變送器流量測量方案采用多變量變送器,單臺可測量和傳送過程差壓、靜壓和溫度參數(shù),動態(tài)計算和補正體積/質(zhì)量流量,將差壓變送器、壓力變送器、溫度傳感器以及流量計算機(jī)結(jié)合于一體,減少測量流量所需儀表設(shè)備的種類和數(shù)量,提高測量精度,降低安裝和維護(hù)設(shè)備的成本和工作量,節(jié)省現(xiàn)場占用空間并提高系統(tǒng)運行效率
差壓變送器憑借其在流量測量中的高精度、廣泛適用性和成熟的技術(shù),已成為多個行業(yè)中重要儀器設(shè)備。
通過深入理解其工作原理、結(jié)構(gòu)組成以及應(yīng)用領(lǐng)域,用戶能夠更好地利用這一設(shè)備優(yōu)化生產(chǎn)過程,提高工業(yè)控制系統(tǒng)的效率與可靠性。
隨著智能化和自動化技術(shù)的發(fā)展,差壓變送器的應(yīng)用前景將更加廣泛,為未來的工業(yè)生產(chǎn)和過程控制帶來更多的便利與效益。
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