壓差傳感器已被廣泛用于測(cè)量不可壓縮液體（例如水）的流量。非常常見(jiàn)的方法是測(cè)量管道中穿過(guò)孔板的壓降并計(jì)算流量。孔板只是安裝在管道中（通常在法蘭之間）的板，其中心有一個(gè)已知大小的孔。隨著流體流過(guò)該孔，從上游側(cè)到下游側(cè)在孔板上形成了壓降。該壓降與流量成正比，傳感器信號(hào)可用于以工程單位計(jì)算流量。

 

圖中顯示了典型的孔板構(gòu)造。孔的上游側(cè)將具有較高的壓力，并通過(guò)三閥歧管連接到壓力傳感器的+端口�？椎南掠蝹�(cè)類似地連接到壓力傳感器的–端口。當(dāng)將壓力傳感器安裝到工作管道中時(shí)，三閥歧管用于保護(hù)壓力傳感器免于過(guò)壓。

 

從壓降確定流量的計(jì)算是從相當(dāng)簡(jiǎn)單的物理方程式得出的。但是，有許多變量，每個(gè)變量都有自己的工程單位。其中包括：孔的幾何形狀，管道尺寸，流體粘度和流體密度。給定術(shù)語(yǔ)數(shù)量和每個(gè)變量涉及的轉(zhuǎn)換因子，計(jì)算可能會(huì)涉及很多。幸運(yùn)的是，有許多在線計(jì)算器，可讓您簡(jiǎn)單地以方便的任何工程單位輸入變量，然后計(jì)算通過(guò)孔口的任何給定壓降的流量。

通過(guò)確定一系列壓降的流量，可以構(gòu)建一個(gè)表格，該表格顯示流量與非常終來(lái)自傳感器的信號(hào)之間的關(guān)系。由此，可以設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)單的方程式，將壓力傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成流量的工程單位。

 

 

 

一個(gè)示例將說(shuō)明如何完成此操作

 

使用6英寸ID管道以200至600加侖/分鐘的速度泵水。安裝的孔口直徑為4英寸，并帶有標(biāo)準(zhǔn)角錐。水的流體密度為8.345磅/加侖，粘度為1厘泊。通過(guò)在計(jì)算器中輸入一系列壓降，可以得出流量表，如下所示：

 

DP，以H2O GPM為單位

 

            100640

 

              50453

 

              25321

 

              10203

 

因此，從0到100 In H2O校準(zhǔn)的壓差傳感器將覆蓋預(yù)期通過(guò)孔板測(cè)量的流量的壓降。如果壓力傳感器的信號(hào)在0至+100 In H2O中為0至+5 Vdc，那么我們可以對(duì)表進(jìn)行如下擴(kuò)展：

 

DP，在H2O GPM信號(hào)中，Vdc

 

            100640 +5.00

 

              50453 +2.50

 

              25321 +1.25

 

              10203 +0.50

 

請(qǐng)注意，流量和壓降之間的關(guān)系不是線性的。幸運(yùn)的是，它可以用伯努利方程的簡(jiǎn)化形式表示：

給定ΔP在In H2O中的流量方程  ：

 

Q是流量，ΔP是壓降，k是在所有其他變量影響下的孔口系數(shù)。我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單地將流量除以與其相關(guān)的壓降的平方頂來(lái)求解k。從表格的非常好行：

 

k = GPM / √（ΔP）

 

k = 640/10 = 64

 

我們可以通過(guò)使用新的k值確定表另一部分中的流量Q來(lái)驗(yàn)證這一點(diǎn)，例如在25 In H2O處：

 

Q = 64（5）= 320加侖/分

 

可以在壓力傳感器的整個(gè)校準(zhǔn)范圍內(nèi)用所需的其他多個(gè)點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證k的值。

 

 

 

給定Vdc信號(hào)的流量方程：

 

對(duì)于流量和信號(hào)平方根之間的關(guān)系，可以執(zhí)行相同的操作。再次從表格的非常好行開始，平方根為5 V = 2.236。

 

k = 640 / 2.236 = 286.217

 

在50 In H2O或2.5 Vdc下驗(yàn)證：

 

Q = 286.217（1.581）= 452.5 GPM

 

對(duì)于此示例系統(tǒng)，可以從傳感器電壓信號(hào)確定流速，如下所示：

 

GPM = 286.217（√伏直流）

 

 

 

給定以mA為單位的流量方程：

 

甲壓力換能器的4至20毫安的信號(hào)也可以使用，但4毫安在零個(gè)壓差呈現(xiàn)在4毫安輕微的并發(fā)癥，必須被取平方根之前首先從信號(hào)讀出中減去的偏移量。使用相同的示例，我們首先從顯示In H2O中壓差的表格開始。流量（單位：GPM）和信號(hào)（單位：mA）：

 

。DP，在H2O GPM信號(hào)中，mA

 

            100640 20.00

 

              50453 12.00

 

              25321 8.00

 

              10203 5.60

 

求解一個(gè)新的k，使我們的流量成為mA的函數(shù)，我們有：

 

k = GPM /（√（mA-4 ））= 640 /（4）= 160

 

將這個(gè)新的k值代入表中不同信號(hào)的方程式中，我們可以在8 mA下進(jìn)行確認(rèn)：

 

GPM = 160（√（8-4））= 160（2）= 320 GPM

 

因此，對(duì)于具有4-20 mA輸出的壓力傳感器，本示例具有以下一般流量方程：

 

GPM = 160（√（mA-4 ））

 

這些方程式和影響通過(guò)孔口流量的各種因素被認(rèn)為可產(chǎn)生精確到約1％的流量-這就是為什么有時(shí)結(jié)果有GPM或兩個(gè)差異的原因。

 

注意事項(xiàng)：

 

有一些實(shí)際注意事項(xiàng)要牢記。三閥歧管必須與孔板和壓差傳感器安裝一起使用。這樣可以在對(duì)管道加壓的同時(shí)使壓力傳感器投入使用。這是通過(guò)在平衡閥打開時(shí)將壓力傳感器的+和–端口連接到關(guān)閉的隔離閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后將隔離閥緩慢打開，使壓力傳感器的兩側(cè)均等地承受管道內(nèi)的靜壓力。打開的平衡閥消除了對(duì)傳感器施加高壓差的任何可能性。當(dāng)壓力傳感器 如果完全連接好平衡閥，則關(guān)閉平衡閥，以便通過(guò)壓力傳感器感測(cè)孔板上的壓差。

 

為了停止使用壓力傳感器，首先打開平衡閥，然后關(guān)閉隔離閥。當(dāng)隔離閥完全關(guān)閉時(shí)，傳感器腔體中的任何殘余壓力都會(huì)通過(guò)壓力傳感器的排放口放空。然后也關(guān)閉平衡閥，并且可以將壓力傳感器從歧管上斷開。請(qǐng)注意，必須嚴(yán)格按照此順序進(jìn)行所有操作–平衡閥是在將壓力變送器投入使用時(shí)首先要打開的東西，而在使壓力變送器停止使用時(shí)要首先關(guān)閉的東西。

 

材料兼容性是另一個(gè)考慮因素。316 SS潤(rùn)濕部件是用于測(cè)量水流量的壓力傳感器的非常佳選擇。Validyne還可以提供Inconel潤(rùn)濕部件，以用于腐蝕性較強(qiáng)的液體。壓力傳感器主體中的O形圈材料還必須與液體兼容，Validyne可以提供多種彈性體化合物。

 

對(duì)于大于2英寸內(nèi)徑的管道，孔口流量測(cè)量被認(rèn)為是非常準(zhǔn)確的�？装灞仨毘梢恢本�，遠(yuǎn)離彎頭或三通。通往孔板的管道對(duì)于多個(gè)直徑的管道應(yīng)該是筆直的�？装宸ㄌm的墊圈必須仔細(xì)對(duì)齊，并且不能阻礙管道內(nèi)部的流動(dòng)，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。

 

還有其他流量測(cè)量技術(shù)，包括槳輪，渦輪流量計(jì)，電磁類型等�？装搴蛪翰顐鞲衅飨到y(tǒng)之所以持續(xù)存在，是因?yàn)槠涑杀镜土�，維護(hù)成本低，并且在各種管道尺寸，液體類型和流量范圍內(nèi)均能獲得相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。