가장 중요한 관계는 다음과 같습니다.
ΔP ∝ Q²이므로 Q ∝ √ΔP
즉, 차압은 대략 유량의 제곱에 따라 변합니다. 따라서 DP 트랜스미터는 먼저 압력을 측정합니다. 흐름은 압력 차이로부터 추론됩니다. 장비 자체에 대한 더 폭넓은 소개를 원하시면 이 개요를 참조하십시오.압력 트랜스미터그리고 이것은차압 트랜스미터페이지.
DP 송신기는 실제로 무엇을 측정합니까?
DP 트랜스미터에는 고압측-과 저압측-이 있습니다. 이는 두 압력 사이의 차이를 측정합니다.
ΔP = P1 − P2
트랜스미터가 적절하게 설계된 기본 유량 요소를 통해 연결된 경우 측정된 차압은 유량과 알려진 관계를 갖습니다.
트랜스미터만으로는 유량 측정을 생성할 수 없기 때문에 이러한 구별이 중요합니다. 완전한 DP 흐름 시스템에는 일반적으로 다음이 포함됩니다.
- 차압을 생성하는 주요 요소;
- 상류 및 하류 압력을 감지하는 압력 탭;
- 압력을 트랜스미터로 전달하는 임펄스 라인 또는 직접{0}}마운트 장치
- 압력차를 측정하는 DP 트랜스미터; 그리고
- DP를 필요한 유량 변수로 변환하는 트랜스미터, PLC, DCS 또는 유량 컴퓨터.
압력과 흐름 사이의 더 넓은 관계는 이 가이드에서 논의됩니다.유량-과 압력 관계.
DP 유량 측정이 단계별로 작동하는 방법
1. 주요 요소는 흐름 영역을 변경합니다.
기존의 오리피스 플레이트를 고려해보세요. 보어는 파이프 직경보다 작으므로 유체가 제한 장치를 통과함에 따라 사용 가능한 흐름 영역이 감소합니다.
다른 기본 요소에도 동일한 일반 측정 원리를 구현할 수 있습니다. 형상은 다르지만 각 장치는 지정된 조건에서 흐름과 관련될 수 있는 압력 차이를 생성하도록 설계되었습니다.
2. 유속 증가 및 정압 저하
제한된 영역을 통해 유체가 가속되면 속도가 증가하고 정압이 감소합니다. 따라서 제한의 상류 압력은 적절한 하류 태핑 지점의 압력보다 높습니다.
이는 트랜스미터에서 측정한 차압입니다.
3. 트랜스미터는 높은-측면 압력과 낮은-측면 압력을 측정합니다.
상류 태핑은 일반적으로 고압 포트에 연결되고, 하류 태핑은 저압 포트에 연결됩니다-. 트랜스미터는 두 압력을 독립적인 유량 측정으로 처리하지 않고 차이를 감지합니다.
유량이 증가하면 제한으로 인해 차압이 더 커집니다. 그러나 관계는 비선형적입니다.
4. 차압은 흐름으로 변환됩니다.
기존 차압-압력 흐름 측정의 경우:
ΔP ∝ Q²
그러므로:
Q ∝ √ΔP
제곱근- 계산은 트랜스미터 내부나 DCS, PLC 또는 유량 컴퓨터에서 수행할 수 있습니다. Yokogawa의 기술 지침DP 흐름 애플리케이션의 제곱{0}}근 추출두 위치 중 하나를 사용할 수 있지만 계산 지점을 명확하게 정의해야 합니다.
제곱-근 관계가 중요한 이유
차압 50%는 유량 50%를 의미한다고 가정하기 쉽습니다. 이는 기존 DP 흐름 관계에서는 올바르지 않습니다.
| 흐름 | 대응 차압 |
|---|---|
| 100% | 100% |
| 75% | 56.25% |
| 50% | 25% |
| 25% | 6.25% |
측정된 DP가 설계 DP의 25%인 경우 해당 흐름은 계산의 다른 변수가 변경되지 않은 상태로 유지된다고 가정할 때 해당 흐름은 설계 흐름의 약 50%입니다.
이 관계는 DP 유량 범위의 최저값에 주목해야 하는 이유도 설명합니다. 25% 흐름에서 송신기는 이미 전체-DP의 6.25%만 측정하고 있습니다. 유량이 0에 가까워짐에 따라 압력 노이즈, 제로 오프셋, 작은 프로세스 변동 및 임펄스{5}}라인 효과가 측정된 신호에 비해 점점 더 중요해집니다.
낮은-흐름 차단은 단순한 디스플레이 설정이 아닙니다
제곱근-추출은 차압 0에 가까운 높은 이득을 갖습니다. 따라서 작은 DP 변동으로 인해 계산된 흐름이 눈에 띄게 불안정해질 수 있습니다. Yokogawa는 다음 지침에서 이러한 행동을 설명합니다.DP 흐름을 위한 로우컷 출력-에머슨은 또한 흐름이 매우 낮거나 없는 조건에서 출력을 안정화하기 위해 관련 송신기 구성에서 낮은 흐름 차단을 권장합니다-.
컷오프를 임의로 선택해서는 안 됩니다. 이는 트랜스미터, 기본 요소, 프로세스 소음, 필요한 작동 범위 및 실제 저유량과 제로-유량 소음을 구별해야 하는 응용 분야의 요구 사항을 반영해야 합니다.
DP 흐름 공식이란 무엇입니까?
유용한 개념 표현은 다음과 같습니다.
Q = K × √(ΔP / ρ)
어디:
- Q체적 유량입니다.
- ΔP차압이다;
- ρ유체 밀도입니다. 그리고
- K기본 요소 및 계산의 관련 특성을 나타냅니다.
이는 보편적인 크기 방정식이 아닌 개념적 관계입니다.
실제 차압 흐름-압력 흐름 계산에는 기본-요소 형상, 보어 직경, 파이프 직경, 직경 비율, 배출 계수, 레이놀즈 수, 압력 태핑 배열 및 압축성 유체의 경우 팽창 계수도 포함될 수 있습니다.
공식ISO 5167-1:2022표준은 오리피스 플레이트, 노즐, 벤츄리 튜브, 콘 미터, 웨지 미터 등 압력 차동 장치를 사용한 유량 측정에 대한 일반 원리를 정의합니다.{0}} 또한 설치 및 불확실성 요구 사항도 정의합니다. 명시된 범위는 전체 도관, 측정 섹션을 통과하는 아음속 흐름, 단상으로 처리할 수 있는 유체 및 비{3}}맥동 흐름에 적용됩니다.
특히 오리피스 플레이트의 경우,ISO 5167-2:2022형상, 설치, 작동 조건 및 지정된 압력-태핑 배열을 다룹니다.
간단한 DP---흐름 예시
최대 요구 유량이 100 압력 단위의 차압에 해당하도록 시스템이 설계되었다고 가정합니다. 트랜스미터는 현재 36개의 압력 단위를 측정하고 있습니다.
정규화된 DP는 다음과 같습니다.
36 / 100 = 0.36
정규화된 흐름은 다음과 같습니다.
√0.36 = 0.60
따라서 가정된 유체 및 작동 조건이 유효한 경우 표시된 유량은 구성된 최대 유량의 약 60%입니다.
이 예에서는 제곱-루트 변환만 보여줍니다. 이는 기본-요소 크기 조정 또는 표준-호환 흐름 계산을 대체하지 않습니다.
어떤 기본 요소를 사용해야 합니까?
송신기는 DP를 측정하지만 기본 요소에 따라 DP가 생성되는 방식이 결정됩니다. 따라서 기본 요소를 선택하는 것은 유량계 설계의 일부이지 별도의 사후 고려 사항이 아닙니다.
| 주요 요소 | 일반적인 강도 | 주요 거래-해제 |
|---|---|---|
| 오리피스 플레이트 | 간단한 구성과 잘 정립된-계산 방법 | 상대적으로 높은 영구 압력 손실 |
| 벤투리관 | 좋은 압력 회복 | 더 큰 크기와 더 견고한 구조 |
| 흐름 노즐 | 까다로운 고속-및 일부 증기 서비스에 적합 | 애플리케이션과 설치는 적절하게 설계되어야 합니다. |
영구적인 압력 손실이 중요한 경우 벤투리(Venturi)가 매력적일 수 있습니다. 해당 옵션에 대한 자세한 내용은 가이드를 참조하세요.벤츄리 유량계의 장점과 단점. 기존 Venturi 설치로 인해{1}}이 개요에서 다루는 애플리케이션별 문제가 발생할 수도 있습니다.벤츄리미터 문제 및 해결 방법.
최상의 기본 요소는 유체 특성, 파이프 크기, 유량 범위, 압력, 온도, 허용 가능한 영구 압력 손실, 설치 공간, 유지 관리 조건 및 적용 가능한 측정 표준에 따라 달라집니다.
액체, 가스 및 증기가 측정을 변경하는 방법
액체
상대적으로 안정적인-밀도 액체의 경우 DP-와-흐름 관계는 비교적 간단할 수 있습니다. 그러나 설치는 여전히 중요합니다. 임펄스 라인에 갇힌 가스, 부분적으로 막힌 압력 탭, 누출 또는 고도 불균형으로 인해 잘못된 차압이 발생할 수 있습니다.
또한 유체는 기본 요소의 크기를 정할 때 사용된 가정과 일치해야 합니다. 의미 있는 밀도 변화는 측정된 DP와 계산된 흐름 간의 관계를 변경합니다.
가스
가스 밀도는 작동 압력과 온도에 따라 크게 변할 수 있습니다. 따라서 주어진 DP는 가스 조건이 변할 때 항상 동일한 질량 유량을 나타내지는 않습니다.
보상된 흐름이 필요한 애플리케이션에서는 정압, 온도, 유체{0}} 특성 정보와 함께 차압을 사용할 수 있습니다. 체적 측정과 질량 측정의 차이점은 이 문서에서 자세히 설명합니다.질량 흐름 대 체적 흐름 가이드.
직접 가스 질량 측정이 DP 시스템보다 더 적합한 경우,가스 질량 유량계적합한 응용 프로그램에 대해 비교할 가치가 있을 수 있습니다.
증기
Steam DP 설치에는 임펄스 배관 및 응축수 조건에 특별한 주의가 필요합니다. 높은 쪽과 낮은 쪽의 액체 수두가 동일하지 않으면 트랜스미터가 프로세스 DP와 구별할 수 없는 인위적인 차압이 발생할 수 있습니다.
밀도는 증기 조건에 따라 변경되므로 보상된 질량 흐름에는 압력 및 온도 정보가 필요할 수 있습니다. 다른 측정 원리를 고려 중인 경우,증기 유량계와류 측정을 기반으로 한 유용한 비교 포인트를 제공합니다.
제곱근은 어디에서 계산해야 합니까?
제곱근-변환은 여러 위치에서 수행될 수 있습니다.
- DP 송신기 내부;
- PLC 또는 DCS에서; 또는
- 전용 유량 컴퓨터 내부.
두 번 적용해도 아무런 이점이 없습니다. 트랜스미터가 이미 유량에 비례하는 출력을 보내고 제어 시스템이 다른 제곱근-루트 함수를 적용하는 경우 최종 값은 부정확해집니다.
반대 오류도 발생합니다. 즉, 송신기는 선형 DP를 보내는 반면 수신 시스템은 해당 신호를 선형 흐름으로 처리합니다.
시운전 중에 전송된 각 변수가 원시 차압을 나타내는지 아니면 계산된 유량을 나타내는지 문서화하십시오. 에머슨의4051S 흐름 구성 문서송신기-기반-제곱근 변환 및 낮은-유량 차단 구성의 예를 제공합니다.
교정은 유량 정확도를 확인하는 것과 동일하지 않습니다
이러한 구별은 DP 흐름 루프에서 가장 중요한 것 중 하나입니다.
기술자는 알려진 차압을 적용하고 트랜스미터가 이를 올바르게 측정하는지 확인할 수 있습니다. 압력 측정을 확인합니다. 이는 전체 설치된 시스템이 올바른 흐름을 계산하고 있음을 증명하지 않습니다.
완전한 검증을 위해서는 다음 사항을 고려해야 합니다.
- 기본-요소 유형 및 크기 데이터
- 올바른 보어 및 파이프 치수;
- 압력-탭 배열;
- 임펄스-라인 상태;
- 송신기 0 및 DP 범위;
- 제곱근-구성;
- DCS 또는 PLC 스케일링;
- 유체 밀도 및 보상 입력;
- 엔지니어링 단위; 그리고
- 기본 요소 주위에 설치된 배관 조건.
일반적인 교정 방법은 다음에서 다룹니다.유량계 교정 모범 사례. 일상적인 기구 관리에 대한 현장 지침은 다음과 같습니다.압력 트랜스미터 유지 보수추가 유지 관리 컨텍스트를 제공합니다.
정확한 DP 송신기가 여전히 잘못된 흐름을 제공할 수 있는 이유
트랜스미터 정확도는 흐름-시스템 성능의 한 부분일 뿐입니다. 최종 계산된 흐름은 기본-요소 데이터의 품질, 프로세스-속성 가정, 설치 및 신호 구성에 따라 달라집니다.
예를 들어, 정확하게 교정된 트랜스미터는 하나의 임펄스 라인이 부분적으로 차단된 경우에도 잘못된 흐름을 보고합니다. 마찬가지로, 완벽한 DP 측정은 잘못 입력된 1차-요소 보어 크기 또는 유체 밀도를 수정할 수 없습니다.
이것이 바로 트랜스미터 사양을 전체 DP 흐름 시스템의 정확도 사양으로 취급해서는 안 되는 이유입니다. ISO 5167에는 압력 센서를 유일한 불확실성 원인으로 취급하는 것이 아니라 더 넓은 측정 방법의 일부로 측정 불확실성 결정이 명시적으로 포함되어 있습니다.
일반적인 DP 흐름 문제 및 먼저 확인해야 할 사항
| 징후 | 가능한 원인 | 유용한 첫 번째 확인 |
|---|---|---|
| 가동 중단 근처에도 유량이 높게 유지됨 | 제로 시프트, 불평등한 임펄스-라인 헤드 또는 잘못된 낮은-유량 처리 | 진정한 제로 DP 확인 및 임펄스 배관 확인 |
| 낮은-유량 판독이 불안정합니다. | 노이즈의 제곱{0}}루트 증폭 | 원시 DP 안정성과 낮은-흐름 차단 구성을 확인하세요. |
| 읽는 속도가 느리게 변하거나 멈춘 것처럼 보입니다. | 제한되거나 차단된 임펄스 라인 | 압력 탭, 매니폴드 및 임펄스{0}}라인 반응 검사 |
| 흐름이 예상보다 지속적으로 높거나 낮음 | 밀도, 범위, 기본-요소 데이터 또는 크기 조정 오류 | 구성을 승인된 크기 데이터와 비교 |
| 유지보수 후 판독값이 변경됨 | 밸브 위치, 재연결, 0 또는 구성 오류 | 매니폴드 라인업, H/L 연결 및 트랜스미터 제로 확인 |
임펄스{0}}라인 결함은 트랜스미터가 해당 포트에 전달되는 압력만 알기 때문에 특별한 주의가 필요합니다. 특정 트랜스미터에 적절한 진단 기능이 포함되어 있지 않으면 압력 라인이 누출되거나 막혀 있는지 자동으로 알 수 없습니다.
DP 유량 측정은 언제 좋은 선택입니까?
DP 측정은 많은 산업용 액체, 가스 및 증기 서비스에 여전히 실용적입니다. 특히 공정에서 이미 표준화된 기본 요소를 사용하고 공장 직원이 압력 계측에 익숙한 경우에는 더욱 그렇습니다.
모든 서비스에 자동으로 최고의 기술이 되는 것은 아닙니다. 애플리케이션이 매우 낮은 영구 압력 손실, 직접적인 질량 측정, 까다로운 전도성 액체, 비침해적 측정 또는 제안된 DP 시스템이 제공할 수 있는 것보다 더 넓은 사용 가능한 턴다운에 높은 우선순위를 두는 경우 대안을 비교하십시오.
유용한 비교 포인트는 다음과 같습니다와류 유량계적합한 증기 및 프로세스{0}}유체 서비스를 위해열 질량 유량계적절한 가스에 대한전자기 유량계전도성 액체용.
선택은 선호하는 트랜스미터 기술이 아니라 프로세스 조건과 측정 목표에서 시작되어야 합니다.
자주 묻는 질문
DP 트랜스미터는 유량을 직접 측정합니까?
아니요. 차압을 직접 측정합니다. 유량은 1차 요소에 의해 생성된 DP와 측정 시스템에서 사용되는 계산 매개변수로부터 추론됩니다.
흐름에 DP의 제곱근이 사용되는 이유는 무엇입니까?
기존 1차 요소의 차압은 대략 유량의 제곱에 따라 변하기 때문입니다. ΔP가 Q²에 비례하면 Q는 √ΔP에 비례합니다.
50% DP는 50% 흐름과 동일합니까?
아니요. 기본 제곱근-관계에서 설계 DP의 25%는 설계 흐름의 약 50%에 해당합니다. 반대로, 50% DP는 약 70.7% 흐름에 해당합니다.
DP 트랜스미터로 액체와 기체를 모두 측정할 수 있습니까?
예, 완전한 기본-요소와 송신기 시스템이 애플리케이션에 적합하다면 가능합니다. 가스를 측정하려면 압력, 온도, 밀도 및 압축성에 추가적인 주의가 필요한 경우가 많습니다.
DP 트랜스미터를 오리피스 플레이트 없이 사용할 수 있습니까?
예. 오리피스 플레이트는 기본 요소의 한 가지 유형일 뿐입니다. 설계에 따라 벤츄리 튜브, 노즐, 콘 미터, 웨지 미터, 평균 압력 장치 및 기타 적절한 DP{2}} 생성 요소도 사용할 수 있습니다.
제곱근 추출을 송신기에서 수행해야 할까요, 아니면 DCS에서 수행해야 할까요?
둘 중 하나가 유효할 수 있습니다. 중요한 것은 계산 위치가 문서화되어 있고 제곱근 추출이 송신기와 수신 시스템 모두에서가 아니라 한 번 수행된다는 것입니다.
DP 흐름 신호가 낮은 흐름에서 불안정해지는 이유는 무엇입니까?
생성된 차압이 매우 작아지고 제곱근 추출이 0에 가까운 높은 이득을 갖기 때문입니다. 따라서 공정 소음, 작은 DP 변동 및 제로 오류는 계산된 흐름에 상대적으로 큰 변화를 일으킬 수 있습니다.
트랜스미터 정확도는 유량 정확도와 동일합니까?
아니요. 유량 측정 불확도에는 기본 요소, 치수, 방전 특성, 프로세스 밀도, 압력 및 온도 입력, 설치, 압력 탭, 임펄스 라인 및 계산 구성도 포함될 수 있습니다.
결론
DP 트랜스미터는 기본 흐름 요소 전체에 생성된 압력 차이를 감지하고 해당 측정값을 제곱근 관계를 통해 흐름으로 변환하여 흐름을 측정합니다.{0}}
필수 측정 체인은 다음과 같습니다.
유량 → 1차 요소 → 차압 → DP 트랜스미터 → 유량 계산
송신기는 해당 체인의 한 부분일 뿐입니다. 안정적인 DP 유량 측정은 올바른 기본-요소 크기, 적절한 압력 태핑, 음향 충격 배관, 정확한 공정-특성 가정, 올바른 제곱근-구성 및 적절한 시운전에 따라 달라집니다.
엔지니어링 작업의 경우 단순화된 제곱근 관계를 사용하여 원리를 이해하지만, 측정 루프를 설계하거나 검증할 때는 해당 표준, 승인된 크기 데이터, 트랜스미터 문서 및 실제 프로세스 조건을 사용하십시오. 원리를 이해하는 것과 전체 시스템을 검증하는 것 사이의 차이는 명백히 올바른 DP 신호가 잘못된 유량 값이 되는 것을 방지하는 것입니다.
