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

¹⁾ 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 (q_m, q_v) 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.

Связь между расходом q и перепадом давления Δp

Дальнейшая информация

• стандарты
• руководство по эксплуатации SITRANS P
• указания по монтажу