Differenzdruckmessumformer in der Durchflussmessung

Im Folgenden werden wir über Druckmessumformer sprechen und wo wir sie einsetzen können!

Druckmessumformer sind wirklich vielseitig einsetzbar und wir können mit ihnen neben dem Druck auch andere Dinge messen. Tatsächlich haben wir sie für mehr als ein Jahrzehnt bei der Messung von Füllstand und Durchfluss verwendet. Neue Technologien in der Durchfluss- und Füllstandsmessung haben jedoch begonnen, die alten Drucklösungen zu verdrängen. Dennoch haben sie ihren Nutzen

Grundsätzlich kombiniert ein Differenzdruck-(DP)-Durchflussmesser drei wesentliche Elemente. Das erste, das primäre (irgendwie offensichtliche) Element, erzeugt eine Druckänderung. Das zweite, der Transmitter, liest die Druckänderung und wandelt sie in Zahlen um, die wir lesen können. Zu guter Letzt haben wir das dritte Element, eine Struktur, um den vom primären Element erzeugten Druck an den Transmitter zu senden. Dies umfasst Impulsleitungen, Schläuche, Ventile und andere mechanische Teile.

Wir haben jetzt DP-Messer mit primären Elementen, Sendern und Verbindungen alle integriert, was die Installation erleichtert.

Lassen Sie uns nun die Details hinter diesen Geräten betrachten.

Warum sollten wir uns um Bernoulli’s Prinzipien kümmern?

Wir können die große Geschichtsstunde überspringen, aber die Grundlagen zu kennen, wird niemandem schaden und könnte sogar helfen, die Zusammenhänge besser zu verstehen.

Zuerst müssen wir mit der Strömungsmechanik beginnen. Unser alter, zuverlässiger DP-Durchflussmesser arbeitet mit der Strömungsmechanik, soviel wissen Sie schon, aber wir gehen noch etwas tiefer.

Bernoulli war ein Schweizer Mathematiker im 18. Jahrhundert. In diesem Alter hatten sie noch keine Smartphones oder Videospiele erfunden. Andernfalls könnte die Geschichte einen anderen Verlauf genommen haben. Wie dem auch sei, dieser Mathematik Begeisterte beschließt, für eine Weile Hydrodynamik zu studieren. Er konzentrierte sich dabei auf die Energieeinsparung und nach einigen Jahren entwickelte er dieses Prinzip und wir benannten es nach ihm.

Differential pressure
Mit freundicher Genehmigung von Anjung Sains Makmal 3

Kurz gesagt, die Summe aller Energien – statisch, potentiell und kinetisch – in einer Flüssigkeit, die in einem Rohr fließt, ist im gesamten Rohr gleich. Bei einem Differenzdruckmesser ist die Summe all dieser stromaufwärts Energien gleich den  stromabwärts Energien. Sie können statische Energie als Druck, potentielle Energie als Elevation und kinetische Energie als Geschwindigkeit lesen.Können Sie mir noch folgen? Gut!

Wer war Reynolds?

Ja, es gibt noch einen anderen Herrn, der dafür verantwortlich ist, etwas Wichtiges herausgefunden zu haben! Osborne Reynolds wurde berühmt für seine Studie über die Strömung. Wir verwenden seine Reynolds-Zahl, um Turbulenzen vorherzusagen und herauszufinden, wie sich Flüssigkeit auf verschiedenen Skalen verhält. Das ist in vielerlei Hinsicht ausgesprochen nützlich.

Und in der Instrumentierung verwenden wir die Reynolds-Zahl, um neue Durchflussmesser zu skalieren und ihre Reichweite und Anwendbarkeit zu ermitteln. Noch nützlicher, zumindest für uns!

Wir sind hier mit den Prinzipien fertig, also lassen Sie uns nun mit den praktischen Dingen beginnen.

Primäre Elemente

Sie müssen skalieren und das richtige primäre Element für Ihren Prozess auswählen. aus diesem Grund geben wir Ihnen in den folgenden Absätzen einen kurzen Überblick über die am weitesten verbreiteten mit ihren Vor- und Nachteilen. Später können wir mehr primäre Elemente in einem anderen Artikel behandeln. Halten Sie bitte Ausschau nach ihm!

Bevor wir uns den unterschiedlichen Typen zuwenden, müssen wir ihre Auswirkungen im Rohr verstehen. Grundsätzlich erzeugt ein primäres Element einen Druckabfall, indem es die Strömung einschränkt. Der DP-Durchflussmesser misst dann den Tropfen und berechnet mit Hilfe der Bernoulli-Gleichung den Durchfluss. Sind Sie bereit? Die Quadratwurzel des Druckabfalls über die Drosselung ist proportional zur Strömung. Ziemlich einfach, nicht wahr? Gehen wir also zu den Typen über, im Ganzen zu dreien.

Blenden

Die Blenden sind die am häufigsten verwendete Lösung für Differenzdruck-Durchflussmessgeräte. Sie sind einfach zu installieren und decken eine Vielzahl von Anwendungen ab, wie zum Beispiel Gas, Flüssigkeiten und Dampf. Sie haben auch verschiedene Arten von Platten. So kann beispielsweise die Messblende unregelmäßige Strömungsprofile auflösen. Sie hat den Vorteil, in kurzen Rohren mit geraden Läufen zu arbeiten, in der Regel nur zwei Durchmesser vor und nach dem Sensor.

Differential Pressure
Mit freundicher Genehmigung von AVCO

Pitotrohr

Hier haben wir es wieder mit einem Messgerät zu tun, das nach seinem Erfinder, nämlich Henri Pitot benannt ist.
Das Pitotrohr geht über das Rohr. Stromaufwärts haben Sie den Gesamtdruck hinter dem statischen Druck und der Ausgang ist die Druckdifferenz.

Differential Pressure
Mit freundicher Genehmigung von Emerson Automation Solutions

Venturirohr

Ja, wir haben noch eins! Der Venturi-Effekt deckt den Druckabfall ab, wenn Flüssigkeit durch den eingeschränkten Abschnitt des Rohrs fließt. Ein Venturirohr erzeugt stromabwärts einen niedrigeren Druck. Wenn Sie Ihren DP-Sender an die vor- und nachgelagerten Seiten anschließen, erhalten Sie die Druckdifferenz.

Differential Pressure
Mit freundicher Genehmigung bon Leahmeter

Installation von DP-Zählern und Bedenken

Die drei Hauptelemente eines DP-Messgeräts, die wir bereits erwähnt haben – primäres Element, Messumforme und Struktur – können im Laufe der Zeit Probleme verursachen, wie zum Beispiel mechanische Fehlausrichtung, Änderungen des Füllstands des Dichtungstopfes und andere. Um diese Probleme zu vermeiden, gibt es jetzt DP-Durchflussmesser mit primären Elementen, die bereits in die Messumformer integriert sind.

Differential pressure
Mit freundicher Genehmigung von Emerson Automation Solutions

Auch die Kalibrierung des Senders ist recht einfach. Ein primäres Element kann jedoch Jahre ohne Kalibrierung auskommen, da die Entfernung es erfordert, dass Sie Ihren Prozess stoppen und Ihre Struktur zerlegen. Niemand macht das gerne.

Diese Probleme treten bei Durchflussmessgeräten wie Magnetometern, Coriolis und anderen nicht auf.

Fazit

Wir verwenden immer noch Differenzdrucktransmitter in der Messtechnik, weil sie noch funktionieren. Wir haben jedoch eine Menge neuer Technologien, die eine bessere Genauigkeit und eine einfache Installation bieten. Diese Meter können eines Tages den Weg des Dodos gehen.

Dieser Artikel ist Teil unseres Book of Instrumentation. Um mehr über Process Instrumentation zu erfahren, lesen Sie das ganze Buch hier.

Wir verwenden immer noch Differenzdrucktransmitter in der Welt Instrumentierung, weil sie immer noch funktionieren. Wir haben jedoch eine Menge neuer Technologien, die eine höhere Genauigkeit und einfachere Installation bieten. Eines Tages könnten sie allerdings den Weg in den Mülleimer finde!

Werden Sie sie so sehr vermissen wie ich? Lassen Sie es uns bitte in den Kommentaren wissen!

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