Różnica ciśnienia

Przepływomierz mierzący różnicę ciśnień (DP) mierzy natężenie przepływu płynów,na podstawie spadku ciśnienia na elemencie zaburzającym przepływ, który znajduje się na drodze przepływającego medium. Technologia ta opiera się na prawie Bernoulliego i jest jedną z najpowszechniejszych i najbardziej wszechstronnych metod pomiaru przepływu. 

Przepływomierze różnicowo ciśnieniowe (DP) są bardzo wszechstronne i mogą mierzyć szeroką gamę płynów, w tym gaz, ciecze i parę. To sprawia, że ​​są one szeroko stosowane w branżach takich jak przemysł chemiczny, petrochemiczny i energetyczny, gdzie kluczowy jest dokładny i niezawodny pomiar przepływu.

Przepływomierz mierzący różnicę ciśnień (DP) wykorzystuje prawę Bernoulliego do pomiaru przepływu cieczy, pary lub gazu w rurociągach. Przepływomierze DP umożliwiają precyzyjny pomiar przepływu płynu w rurze poprzez wprowadzenie elementu zaburzającego przepływ, który powoduje spadek ciśnienia. Zgodnie z równaniem Bernoulliego spadek ciśnienia w zwężeniu jest proporcjonalny do kwadratu prędkości płynu. Natężenie przepływu określa się za pomocą kombinacji równania ciągłości i pomiarów spadku ciśnienia.

Dodatkowo spadek ciśnienia wzrasta wraz z prędkością przepływu, zgodnie z zależnością kwadratową. Czas reakcji przepływomierza różnicy ciśnień (DP) jest niemal natychmiastowy i zależy od parametrów dynamicznych czujnika, konstrukcji systemu oraz właściwości cieczy, takich jak gęstość i lepkość.

Przepływomierze mierzące różnicę ciśnień (DP) są znane ze swojej dokładności, niezawodności i możliwości działania w trudnych warunkach, takich jak środowiska o wysokich temperaturach, wysokich ciśnieniach lub zmiennym natężeniu przepływu. Mierniki te są szczególnie cenne w branżach, w których precyzyjny pomiar jest niezbędny do kontroli, monitorowania i wydajności procesu.

Przepływomierze DP można skonfigurować z kilkoma podstawowymi elementami, aby dopasować je do konkretnych zastosowań. Te podstawowe elementy obejmują

1. Kryzy: Są proste i ekonomiczne, powszechnie stosowane w szerokim zakresie zastosowań do pomiaru przepływu poprzez wytworzenie różnicy ciśnień.
2. Rurki Pitota: Stosowane są głównie do pomiarów przepływu gazu lub powietrza i mierzą prędkość płynu poprzez wykrywanie różnicy pomiędzy ciśnieniem statycznym i dynamicznym.
3. Zwężki Venturiego: Zaprojektowane z myślą o minimalizacji strat energii, zwężki Venturiego są stosowane tam, gdzie ważne są niższe spadki ciśnienia, co czyni je idealnymi do większych systemów przepływu i zastosowań wymagających efektywności energetycznej.                                                                                                      •
4. Dysze przepływowe: Powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających dużego przepływu, dysze przepływowe są podobne do zwężek Venturiego, ale są zaprojektowane do określonych warunków przepływu.

Dodatkowo mierniki V-Cone, mierniki klinowe i segmentowe kryzy są używane do zastosowań specjalistycznych, takich jak przepływy o niskiej liczbie Reynoldsa, lepkie płyny i zawiesiny.

Dodatkowo mierniki V-Cone, mierniki klinowe i segmentowe kryzy są używane do zastosowań specjalistycznych, takich jak przepływy o niskiej liczbie Reynoldsa, lepkie płyny i zawiesiny

Za pomocą bardzo elastycznych przepływomierzy mierzących różnicę ciśnień można mierzyć szeroką gamę płynów. Poniżej przedstawiono kilka rodzajów płynów, z którymi mogą sobie poradzić:
 

Substancje płynne:

1. Przepływomierze różnicowe są powszechnie używane do pomiaru czystych cieczy, takich jak woda, oleje, chemikalia, rozpuszczalniki i inne ciecze o niskiej lepkości i minimalnej zawartości substancji stałych.
2. Niektóre przepływomierze mierzące różnicę ciśnień (DP) o specjalnej konstrukcji – takie jak mierniki klinowe lub elementy przepływu laminarnego – mogą być stosowane do cieczy o większej lepkości, w tym ciężkich olejów lub syropów. Należy jednak wziąć pod uwagę większy spadek ciśnienia i możliwość zablokowania. 
3. Ciecze zawierające zawieszone ciała stałe można transportować za pomocą przepływomierzy różnicowych (DP) o mocniejszej konstrukcji i większych kryzach. Należy jednak zwrócić szczególną uwagę na możliwość zatykania i erozji.

Gazy

1. Do pomiaru czystych gazów — w tym powietrza, gazu ziemnego, azotu, tlenu i innych gazów powszechnie stosowanych w operacjach przemysłowych — te przepływomierze są bardzo dokładne.
2. Przepływomierze DP nadają się również do gazów zawierających cząstki stałe lub wilgoć. Jednakże niezwykle istotny jest wybór konstrukcji licznika, która poradzi sobie z tymi warunkami i zapobiegnie problemom takim jak kondensacja lub zatykanie.

Para:

Przepływomierze różnicowe są szeroko stosowane do pomiaru pary nasyconej, ale wymagają kompensacji zmian ciśnienia i temperatury. W przypadku pary przegrzanej konieczna jest dodatkowa korekta temperatury ze względu na zmienną gęstość.

Przepływomierze różnicy ciśnień znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, m.in.:

1. Ropa i gaz: Przepływomierze DP służą do pomiaru przepływu ropy i gazu w rurociągach i innych obiektach produkcyjnych.
2.  Przetwórstwo chemiczne: Przepływomierze różnicowe służą do monitorowania i kontroli przepływu chemikaliów w zakładach przetwórstwa chemicznego.
3. Uzdatnianie wody i ścieków: Te przepływomierze służą do monitorowania i kontrolowania przepływu wody i ścieków w stacjach uzdatniania wody.
4. HVAC: Przepływomierze różnicy ciśnień służą do monitorowania i kontrolowania przepływu powietrza w systemach HVAC. 
5. Żywność i napoje: Przepływomierze różnicowe służą do pomiaru przepływu cieczy w zakładach produkujących żywność i napoje.
6. Farmaceutyczny: Przepływomierze różnicowe służą do pomiaru przepływu cieczy i gazów w zakładach produkcji farmaceutycznej.
7. Transfer rozliczeniowy: Przepływomierze różnicowe są stosowane w zastosowaniach związanych z transferem rozliczeniowym, gdzie dokładność pomiaru ma kluczowe znaczenie, np. w przemyśle naftowym i gazowym.

Czynniki, które należy wziąć pod uwagę, obejmują rodzaj płynu, zakres natężenia przepływu, ciśnienie i temperaturę płynu, rozmiar rury, wymagania dotyczące dokładności oraz obecność ciał stałych lub innych zanieczyszczeń

Prawidłowy montaż ma kluczowe znaczenie dla dokładnych pomiarów. Obejmuje to zapewnienie odpowiedni ilości odcinków prostych rurociągu (zwykle 10–30 średnic za i 5–10 średnic przed  zaworem, w zależności od elementu przepływowego), prawidłowe umiejscowienie rurek impulsowych i zapewnienie szczelnych połączeń.

Regularna konserwacja może obejmować czyszczenie elementów spiętrzających (zwłaszcza kryz) w celu usunięcia zanieczyszczeń, sprawdzanie szczelności i ponowną kalibrację przetwornika.

Dokładność zazwyczaj waha się od 1% do 2% wartości mierzonej, w zależności od typu licznika, instalacji i warunków pracy.

Do precyzyjnych i niezawodnych pomiarów przepływu w różnorodnych zastosowaniach doskonale nadają się przepływomierze różnicowe (DP). Ze względu na możliwość dostosowania się do warunków zarówno niskich, jak i wysokich temperatur oraz zgodność z wymaganiami normy ISO 5167, inżynierowie często je wybierają. Nadają się do różnych gazów i cieczy, ponieważ można je stosować z dużymi rurami i różnymi materiałami. Wiele firm wybiera mierniki DP ze względu na ich niskie ryzyko wycieku, opłacalność i łatwość konserwacji.

1. Wiarygodne pomiary: Dokładne odczyty z przepływomierzy różnicowych (DP) obowiązują nawet w warunkach przepływu turbulentnego i przy różnej charakterystyce przepływu. Niektóre wersje, np. samokondycjonujące mierniki DP, wytrzymują przepływy turbulentne bez konieczności stosowania długich, prostych rurociągów.

2. Minimalna konserwacja: Wszystkie główne elementy stosowane w przepływomierzach wykorzystujących pomiar różnicy ciśnień – w tym zwężki Venturiego, dysze przepływowe i kryzy – zostały zaprojektowane bez ruchomych elementów, co eliminuje zużycie mechaniczne i zmniejsza wymagania konserwacyjne. Jednakże przepływomierze z kryzą mogą nadal wymagać okresowego czyszczenia, aby zapobiec zatykaniu i gromadzeniu się zanieczyszczeń.

Elementy podstawowe i potrzeby związane z ich konserwacją
• Płytki kryzowe: Proste, statyczne płytki wymagające sporadycznego czyszczenia.
• Rurki Venturiego: Kształt minimalizujący utratę ciśnienia i wymagający niewielkiej konserwacji.
• Dysze przepływowe: statyczne ograniczenie przepływu przy minimalnej konserwacji.
• Rurki Pitota: Mierzą prędkość wykorzystując różnicę ciśnień i generalnie wymagają niewielkiej konserwacji.

Eliminując ruchome części i zapewniając stabilne pomiary, przepływomierze DP pomagają operatorom obniżyć koszty konserwacji i poprawić wydajność operacyjną.

3.Elastyczna instalacja: Liczniki te można wstępnie skonfigurować do określonych zastosowań (np. w przypadku filtrów, wymienników ciepła lub izolatorów przepływu zwrotnego), aby skrócić czas i koszty instalacji, jednocześnie zwiększając produktywność.

4.Kompaktowa konstrukcja: Przepływomierze DP zaprojektowano tak, aby zmieściły się w mniejszych przestrzeniach, redukując wymagania dotyczące rurociągów i podpór bez utraty dokładności. Dzięki temu idealnie nadają się do zastosowań o ograniczonej przestrzeni lub do montażu na platformie.

5.Niska trwała strata ciśnienia: Przepływomierze różnicowe, zwłaszcza kryzy, powodują trwałą utratę ciśnienia. Jednakże rurki Venturiego i dysze przepływowe zostały zaprojektowane tak, aby zmniejszyć tę stratę przy jednoczesnym zachowaniu dokładnego pomiaru.

6.Minimalne wymagania dotyczące prostych rur: W przeciwieństwie do niektórych innych przepływomierzy, które wymagają długich rurociągów przed i za przepływem, wiele mierników DP może działać skutecznie przy zmniejszonych wymaganiach dotyczących prostych rur, oszczędzając koszty rurociągów i konstrukcji wsporczych.

Przepływomierze różnicy ciśnień (DP) są wykonane z materiałów odpowiednich do różnych zastosowań. Typowe materiały na przepływomierze DP obejmują stal nierdzewną zapewniającą trwałość i odporność na korozję, Hastelloy C do agresywnych środowisk chemicznych oraz brąz monelowy lub aluminiowy do zastosowań w wodzie morskiej. Tytan można stosować tam, gdzie istotne jest zmniejszenie masy ciała.

Przepływomierze różnicowe nie są idealne w niektórych sytuacjach. Unikaj stosowania mierników DP dla bardzo niskich przepływów, chyba że zastosowano odpowiednią konstrukcję (np. elementy z przepływem laminarnym). Zastosowania o małych średnicach (poniżej 0,5 cala) mogą wymagać specjalistycznych projektów ze względu na zwiększoną wrażliwość na zatykanie i straty ciśnienia.