Какой принцип измерения у диафрагмы?

Диафрагма сужает сечение трубопровода, создавая перепад давления, который является мерой расхода: q = c√Δp. Перепад передается на измерительный преобразователь дифференциального давления, преобразующий сигнал в пропорциональный расходу токовый или цифровой сигнал (например, Profibus).

Какие вещества можно измерять дроссельными приборами?

Однофазные вещества — газы, пар и жидкости без твёрдых примесей. Применяются на электростанциях (пар, конденсат, вода), в нефтехимии (вода, пар, углеводороды) и химической промышленности.

Требуется ли калибровка диафрагмы?

Нет, калибровка не требуется, поскольку это стандартизированный метод измерения по DIN EN ISO 5167.

Какие данные нужны для заказа дроссельного прибора?

Полные данные по месту измерения, условиям установки, свойствам протока, агрессивности вещества, параметрам давления, допустимым перепадам давления и требованиям точности. Необходимо приложить расчётный лист по DIN EN ISO 5167:1998 и анкету согласно руководству по приборам давления DGRL 97/23/EC.

Где размещать заборные штуцеры при измерении пара?

У горизонтальных паропроводов прямые штуцеры располагаются друг против друга или выгнутые штуцеры на одной стороне; у вертикальных линий нижний штуцер изогнут вверх. Уравновешивающие резервуары должны находиться на одной высоте.

Техническое описание · Обзоры Применений

Q: Чем отличается диафрагма с кольцевыми камерами от диафрагмы с отдельными отверстиями?

Диафрагма с кольцевыми камерами состоит из двух арматурных колец, соединённых с внутренней полостью трубы через кольцевую камеру и зазор; между кольцами вложен измерительный диск с уплотнением. Диафрагма с отдельными отверстиями цельная, монтируется между двумя фланцами, а внутренность трубы соединяется со штуцерами через два отдельных отверстия.

Техническое описание дроссельных приборов (диафрагм) для измерения расхода методом перепада давления. Страница объясняет принцип работы (закон неразрывности, уравнение Бернулли, q = c√Δp), конструкции диафрагм с кольцевыми камерами и с отдельными отверстиями, формы отверстий дросселя по DIN EN ISO 5167, правила монтажа и положения заборных штуцеров. Полезна инженерам КИПиА при подборе и заказе диафрагм для измерения расхода газа, пара и жидкостей.

Техническое описание - Диафрагмы для измерения расхода Дроссельные приборы это стандартизированные, механические датчики расхода.

Из-за сужения диаметра трубопровода в приборе проток создает перепад давления (дифф. давление, которое с помощью измерительного преобразователя дифф. давления преобразуется в пропорциональный сигнал тока или значение расхода. Соответствие перепада давления расходу устанавливается согласно расчету диафрагм.

Дроссельные приборы подходят для измерения расхода однофазных веществ, например, газа, пара и жидкостей без твердых примесей.

В трубопроводах с малыми диаметрами (DN 10 до DN 50) на измерения влияют шероховатость и допуски диаметра труб. Для ограничения таких воздействий используются измерительные участки со смонтированными входными и выходными участками из точных труб. Для точных измерений с измерительными участками необходимо опытным путем определить коэффициент расхода C.

Условие заказа дроссельного прибора

Условием для заказа является расчет диафрагм и классификация по DGRL (руководство по приборам давления). Для этого необходимы полные данные по месту измерения. Кроме этого необходимы данные по условиям установки, свойствам протока, агрессивности/стойкости и свойствам вещества. Необходимо учитывать параметры давления, допустимые перепады давления и требования точности.

К заказу необходимо приложить заполненный расчетный лист („Анкета для расчета дроссельного прибора по DIN EN ISO 5167:1998“), а также анкету согласно руководству по приборам давления „Анкета для изготовления согласно руководству по приборам давления (DGRL) руководство 97/23/EC“.

Анкеты см. „Анкета для расчета дроссельного прибора по DIN EN ISO 5167“ и „Анкета для изготовления согласно руководству по приборам давления (DGRL) 97/23“.

Прочую информацию см. „Расчет дроссельных приборов“ и „Руководство по приборам давления 97/23/EC“.

Особенности

Дроссельные приборы являются очень прочными и могут использоваться для широкого диапазона ном. диаметров.
Возможность использования для широкого диапазона температуры и давления.
Калибровка не требуется, так как речь идет о стандартизированном методе.
Необходимая дополнительно электроника может располагаться на значительном расстоянии от места измерения.
Метод перепада давления известен и имеет большое число внедрений
Легкое изменение параметров электроники при изменении данных процесса. Согласование осуществляется через новое вычисление и новое параметрирование измерительного преобразователя или через использование нового измерительного диска для конструкции с диафрагмой с кольцевыми камерами.

Область применения

Электростанции

Измерение пара, конденсата и воды.

Нефтехимия

Измерение воды, пара, а также жидких и газообразных углеводородов.

Химическая промышленность

Измерение различных жидких и газообразных веществ

Дизайн

Диаграмма с кольцевыми камерами

“Диафрагма с кольцевыми камерами” состоит из двух арматурных колец, которые через кольцевую камеру и кольцевой зазор соединены с внутренностью торубы. От арматурных колец заборные штуцеры направляют перепад давления через запорные приспособления и трубопровод перепада давления на измерительный преобразователь дифф. давления.

Между араматурными кольцами вложен измерительный диск с уплотнением.

Диафрагма с отдельными отверстиями

“Диафрагма с отдельными отверстиями” является цельной. Внутренность трубы через два отдельных отверстия соединена с заборными штуцерами.

Диафрагма монтируется в трубопровод между двумя фланцами.

Функции

Принцип работы

Диафрагма создает динамический напор. Через вертикальный столб вещества в трубопроводах перепада давления он передается на измерительную ячейку измерительного преобразователя дифф. давления. Измерительный преобразователь преобразует сигнал давления с корневой характеристикой в пропорциональный расходу ток или цифровой сигнал, например, Profibus.

Конструкции дроссельных приборов

Формы отверстия дросселя

Дроссельные приборы изготовляются по DIN EN ISO 5167. Поэтому сфера применения нормированного отверстия дросселя форма A ограничена числом Рейнольдса. Границы зависят от соотношения диаметра β = d/D. (D: внутренний диаметр трубы).

Для чисел Рейнольдса в диапазоне от приблизительно 103 до 105 можно измерять с отверстием дросселя форма B (четверть круга) при несколько более высокой погрешности. Радиус профиля r зависит от соотношения диаметра β и получается из расчета диаметра отверстия дросселя d.

Цилиндрическое отверстие дросселя форма D используется для измерения в обеих направлениях течения.

Заборные штуцеры

Тип резьбовых и сварных соединений в зависимости от измеряемого вещества и ном. давления запорной арматуры

Тип соединений штуцера зависит от измеряемого вещества и ном. давления запорной арматуры; длина штуцера зависит от диаметра (диаметр трубы) дроссельного прибора и рабочей температуры (из-за теплоизоляции!); положение штуцера зависит от измеряемого вещества и направления протока.

Резьбовые соединения заборных штуцеров, размеры в мм

Сварные соединения заборных штуцеров, размеры в мм

Положение заборных штуцеров

При измерении жидкостей и газов расположение заборных штуцеров может быть любым; при измерении пара уравновешивающие резервуара должны находится на той же высоте.

горизонтальные паропроводы

Горизонтальная линий от стены с дроссельным прибром и комбинацией вентилей; у диафрагмы с кольцевой камерой или цельной диафрагмы специальной монтажной длины 65мм.

У горизонтальных паропроводов прямые штуцеры располагаются друг против друга или, если трубопроводо проходит близко к стене, выгнутые штуцеры на одной стороне.

вертикальные паропроводы

Вертикальная линия пара с дроссельным прибором и комбинацией вентилей

У вертикальных или сгибающихся линий паропроводов нижний штуцер изогнут вверх, так что и здесь соединительные фланцы и уравновешивающие резервуары находятся на одной высоте.

Выписка DIN 19 205, Part 1, August 1988

No.	Проводка трубопровода и направление расхода			Положение заборных штуцеров	Использование
1	горизонтально		→	180°	с уравновешивающими резервуарами
2 1)2)	0°
3 1) 2)
4	вертикально	вверх	↑	90°
5	вниз	↓
6	вверх	↑	180°
7	вниз	↓
10	горизонтально		→	<γ ³)	без уравновешивающих резервуаров
11	горизонтально, вертикально		→ ↓ ↑	180°
13	вертикально		↓ ↑	90°

Не возможно у диафрагм с отдельными отверстиями (монтажная длина 40 мм). Возможна спец. монтажная длина 65 мм.

²) Возможно только у диафрагм с кольцевыми камерами (монтажная длина 65 мм.) с загнутыми заборными штуцерами.

³) Угол γ зависит от номинального давления и диаметра согласно DIN 19 205.

Принцип метода измерения перепада давления

Принцип метода измерения перепада давления: распределение давления в сужении линии

Для измерения расхода в месте измерения устанавливается дроссельный прибор, который сужает и имеет два соединения для забора перепада давления. Если свойства дроссельного прибора и измеряемого вещества известны, так что приведенное ниже уравнение может быть расчитано, то перепад давления является мерой для абсолютного расхода. Нет необходимости проводитьсравнительное измерение; измерение расхода может быть проверено независимо производителем прибора.

Метод измерения перепада давления основывается на законе неразрывности и уравнении Бернулли.

По закону неразрывности расход текучего вещества в трубопроводе во всех местах одинаков. Сужение поперечного сечения в одном месте вызывает увеличение скорости расхода в данном месте. Согласно уравнению Бернулли внутренняя энергия текущего вещества является постоянной, она складывается из суммы статической (давление) и кинетической (движение) энергии. Поэтому увеличение скорости вызывает уменьшение статического давления (см. рис. “Принцип метода измерения перепада давления: распределение давления в сужении линии”). Эта разница давлений, так называемый перепад давления, является мерой для расхода.

Общее соотношение: q = c√Δp

Где:

q: расход (qm, qv) maссовый или объёмный расход
Δp: перепад давления
c:коэффициент, зависящий от размера трубопровода.

Это уравнение доказывает, что возникающиее из-за сужения перепад давления пропорционален квадрату расхода (см. рисунок „Связь между расходом q и перепадом давления Δp“).

Связь между расходом q и перепадом давления Δp

Интеграция

Диафрагма устанавливается между фланцами в трубопровод. Через уравновешивающие резервуары (для пара) и вентили первичной блокировки перепад давления плюсовой и минусовой стороны через трубопровод перепада давления направляется на универсальный вентильный блок и дальше на измерительный преобразователь дифф. давления. Для веществ с сильными перепадами давления и температуры имеет смысл дополнительное измерение давления и температуры для исправления сигнала расхода измерительного преобразователя в подключенном после корректоре.

Выбор места монтажа

Правила измерения расхода DIN EN ISO 5167 распространяются не только на конструкцию дроссельных устройств, но и предполагают стандартизированный монтаж для соблюдения указанных погрешностей. Уже на стадии проектирования трубопровода необходимо учитывать стандартизированный монтаж. Прежде всего необходимо обратить внимание на то, что монтаж дроссельного устройства должен осуществляться в достаточно длинный прямой участок трубы. Колена, вентили и т.п. должны быть установлены на таком расстоянии от дроссельного устройства, чтобы все помехи компенсировались до дроссельного устройства. Дроссельные устройства с большим соотношением диаметров особенно чувствительны к помехам!

Конструкция мест измерения

Конструкция места измерения зависит от измеряемого вещества и параметров помещения на месте монтажа.

Конструкция мест измерения, на примере измерения газа (не агрессивный, не опасное вещество)

Измерительная схема

Технические данные

Техничекие свойства диафраги зависят от прибора:

диаметры
ном. давления
материалы
масса
пределы температуры

Дополнительно

уравновешивающие резервуары
пары резьбовых фланцев
первичные блокировки
вентильный блок
линии перепада давления (предоставляются пользователем)
уплотнения, винты, гайки (предоставляются пользователем)
измерительный преобразователь дифф. давления

Опции

классификация согласно руководству по приборам давления, см. „Руководство по приборам давления 97/23/EC“
конструкции ANSI указать текстом, за отдельную плату
другие монтажные длины, указать текстом
другие материалы по запросу
поверхность уплотнения с вырезом или пазом, указать текстом, за отдельную плату
доп. промывочные кольца, указать текстом, за отдельную плату
другие заборные штуцеры по запросу , многократный забор по запросу
приемочные сертификаты материала или гидравлическое испытание с холодной водой по запросу

Характеристика

Диафрагма имеет квадратное отношение между перепадом давления и расходом. Поэтому необходим корневой измерительный преобразователь для получения линейной характеристики расхода.