Mérőnyomás vs abszolút nyomás: Gyakorlati útmutató az ipari áramláshoz

Egy városkapu állomáson egy gázáramlási számítógép körülbelül 6%-ot mutatott a nyomástávadó cseréje után. Az impulzusvonalak tiszták voltak, a nyíláslemez változatlan, és a kalibrációs tanúsítvány megegyezett a címkével. A probléma egyszerűbb és drágább volt, mint egy meghibásodott érzékelő: egy mérőtávadót csatlakoztattak egy abszolút nyomás bemenetre. Ezen a helyen a helyi légköri nyomás nagyjából 95 kPa volt, nem az áramlási számítógépben tárolt 101,325 kPa állandó. A műszer pontos volt, mint egy mérőeszköz, de a számítás során rossz referenciát használtak.

A mérőnyomás és az abszolút nyomás ugyanazt a fizikai mennyiséget írja le különböző nullapontokhoz képest. A mérőnyomás a helyi légkört használja nullaként. Az abszolút nyomás tökéletes vákuumot használ nullaként. Az összefüggés egyértelmű: az abszolút nyomás egyenlő a túlnyomással plusz a helyi légköri nyomással. A mérnöki következmények kevésbé egyértelműek, különösen a vákuumszolgáltatás, az alacsony nyomású gázáramlás, a magasságérzékeny berendezések és a felügyelet átadása esetén. A helyes választás a folyamatváltozóval és a szerződéssel kezdődik, nem pedig a polcon lévő adómodelltel.

Kezdje a referenciaponttal, ne a távadóval

A nyomásleolvasás mindaddig hiányos, amíg a referencia nem ismert. Az 50 kPa-s szelvényérték 50 kPa-t jelent a környező légkör felett. Az 50 kPa abszolút érték a tökéletes vákuum felett 50 kPa-t jelent. Ez a két szám teljesen eltérő gázsűrűséget, forráspontot és áramlási korrekciót írhat le. Egy tengerszinthez közeli névleges légköri nyomású üzemben a számszerű különbség körülbelül 101 kPa; magasabb magasságban a rés megváltozik.

A képlet az P _abs = P _{mérőeszköz} P _atm . A vákuummérő -30 kPa leolvasása tehát körülbelül 70 kPa abszolút nyomásnak felel meg, ha a helyi légköri nyomás 100 kPa. A negatív előjel egy mérőkonvenció, nem pedig a negatív abszolút nyomás. Az abszolút nyomás nem eshet nulla alá. Ez a megkülönböztetés akkor fontos, ha a vezérlőrendszer, a biztonsági reteszelés vagy az áramlási számítógép egy referenciát vár, és egy másikat kap.

A lezárt mérőtávadók egy harmadik esetet is hozzáadnak. Az élő helyi atmoszféra helyett zárt belső referenciát használnak, amely közel egy légkörhöz kapcsolódik. Néha pszeudo-abszolút eszközökként kezelik őket, de nem igazi abszolút adók. A hőmérséklet-változások és a tömítés integritása eltolhatja a referenciát. Ha a folyamat fix vákuumreferenciát igényel, adjon meg abszolút távadót; ha légköri relatív mérést igényel, használjon légtelenített mérőtávadót.

Miért nem állandó a légköri nyomás?

A standard légkör kényelmes a tankönyvekhez, nem a helyszíni dokumentációhoz. Tengerszinten a normál légköri nyomás abszolút 101,325 kPa vagy 14,696 psi abszolút. 1500 m-es magasságban a légköri nyomás közelebb van a 85 kPa-hoz. Az időjárási rendszerek néhány kPa-val képesek elmozdítani a helyi nyomást, és előfordulhat, hogy egy lezárt vezérlőterem vagy kompresszorház nem látja ugyanazt a nyomást, mint egy kültéri távadó.

A hidraulikus rendszerek és az általános üzemfelügyelet esetében ezek az eltérések gyakran a mérési bizonytalanságon belül vannak. Kisnyomású gázvezetékeknél, vákuumdesztillációs oszlopoknál vagy a tényleges térfogatot standard térfogatra konvertáló áramlási számítógépnél néhány kPa lényeges hiba lehet. A tengerszint feletti magasságban telepített és az áramlási számítógépben rögzített tengerszint-állandóval párosított mérőtávadó túlbecsüli az abszolút nyomást. Az áramlási számítás ekkor túlbecsüli a gázsűrűséget vagy a standard térfogatot, az alkalmazott egyenlettől függően.

A gyakorlati válasz az, hogy a referenciát rögzítjük az adatlapon, a P&ID-ben és a kalibrálási eljárásban. Ha mérőtávadót használnak ott, ahol abszolút nyomásra van szükség, mérje meg a helyi légnyomást egy megfelelő barométerrel, és alkalmazza az áramlási számítással azonos gyakorisággal. Ne kezelje a 101,325 kPa-t helyállandóként, kivéve, ha a helyszínt ezzel a feltételezéssel összhangban ellenőrizték.

Ahol a referenciaválasztás megváltoztatja az eredményt

A mérő és az abszolút nyomás közötti különbség nem tudományos. Megváltoztatja a mérés nullapontját, a vákuumértékek értelmezését és a gázáramlás kompenzáció érvényességét. Az alábbi táblázat összefoglalja a gyakorlati összehasonlítást.

Áramlásmérés: Amikor a nyomás korrekciós bemenetté válik

Sok áramlásmérő méri a térfogatot vonali feltételek mellett. A gázturbinás mérők, örvénymérők és nyomáskülönbség-mérők gyakran nyomás- és hőmérséklet-korrekciót igényelnek, hogy a tényleges térfogatot szabvány térfogatra vagy tömegre alakítsák át. A korrekciós egyenlet abszolút nyomásra számít. Ha a távadó túlnyomást biztosít, az áramlásmérőnek hozzá kell adnia a helyi légnyomást. Ha hozzáad egy rögzített állandót, akkor az eredmény csak egy magassági és egy időjárási körülmény esetén helyes.

Ez az, ahol a nyomáskompenzált áramlásmérő csökkentheti az integráció kockázatát. A hőmérséklet- és nyomáskompenzációval rendelkező örvénylő áramlásmérő, mint például az SA80TTP sorozat, a korrekciós bemeneteket a mérési csomagba viszi, ahelyett, hogy a referencia-átalakítást külön készülékre hagyná. A mérnöki kérdés változatlan: ellenőrizze, hogy a belső számítás abszolút nyomást használ-e, és hogyan kezeli a légköri referenciát az üzembe helyezés során.

SA80T-TP hőmérséklet-/nyomáskompenzált örvényáramlásmérő Integrálja a hőmérséklet- és nyomásmérést, valamint a valós idejű sűrűségszámítást a kompenzált tömeg- és standard térfogatáramhoz a gőz- és gázszolgáltatásban. Termék megtekintése →

Nyomáskülönbség áramlási elemeknél a statikus nyomás a távadót és az áramlási együtthatót is befolyásolja. A mérőtávadó elfogadható lehet helyi jelzőként, de az áramlási számítógépnek továbbra is abszolút statikus nyomásra van szüksége a sűrűségi taghoz. A vákuumszolgáltatásban az igény egyértelműbb: az abszolút nyomás az egyetlen referencia, amely pozitív és fizikailag jelentős marad a működési tartományban.

A Gauge vs Absolute kiválasztása egy projekthez

A specifikációt a folyamatkérdéssel kell kezdeni. A változó természetesen kifejeződik a környező légkörhöz képest, vagy a fizika az abszolút nyomástól függ? A szivattyú nyomónyomása általában mérőmérés, mert a hasznos érték a légkör feletti nyomás. A vákuumoszlop, a kompresszor bemenete vagy a gázsűrűség számítása általában abszolút, mivel a légkör nem egy értelmes nulla.

A következő ellenőrzések segítenek abban, hogy a választás következetes legyen az adatlaptól az üzembe helyezésig:

• Olvassa el a szerződést és a vezérlőrendszer címkéjét. Az őrzési átadás, a biztonsági reteszek és az áramlási számítógépek gyakran kifejezetten kifejezik az abszolút nyomást.
• Rögzítse a helyi légnyomást és a helyszín magasságát. Az abszolút számításokhoz használt mérőtávadóhoz mért légköri referencia szükséges, nem szabványos állandó.
• Ellenőrizze a kalibrálási módszert. A mérőtávadó általában légkörbe van szellőztetve és nullázva van; egy abszolút távadóhoz vákuumreferencia vagy dokumentált abszolút nyomásforrás szükséges.
• Erősítse meg az egységeket. A psig és a psia, a barg és a bara, valamint a kPa mérőeszköz és a kPa abszolút értéke nem keverhető ugyanabban a számításban.
• Kerülje a lezárt mérőeszköz használatát az abszolút helyett, hacsak nem vizsgálták felül a folyamattűrést és a hőmérséklet-tartományt.
• Gondosan ellenőrizze a vákuumfeltételeket. Kijelzésre alkalmas lehet egy mérőtávadó, de az abszolút nyomás a biztonságosabb alap a szabályozáshoz és a védelemhez.

Mezőhibákat okozó kalibrálási és nullázási részletek

A mérőtávadó nullázva van, és a felső oldalát a helyi légkörbe szellőztetik. Ez igaz a mérőműszer mérésére, de nem abszolút nulla. Az abszolút távadó nullázva, magas szellőzéssel a helyi légköri nyomást fogja leolvasni, nem nullát. Ha egy technikus nulla hibaként kezeli ezt a leolvasást, és kijavítja, akkor az adó nagyjából egy atmoszférával hibás lesz. A hiba úgy tűnhet, mint egy kis eltolódás a padon, és egy súlyos sűrűségi hiba a mezőn.

Ezért az abszolút kalibráláshoz vákuumreferencia vagy ismert abszolút nyomásforrás szükséges. A kalibrációs bizonyítványnak tartalmaznia kell a referenciát és a bizonytalanságot. A mérőeszközök esetében a tanúsítványnak fel kell tüntetnie, hogy a légköri szellőző nyitva volt, és a helyi légnyomást rögzítették, ha az eszközt abszolút számításban használják. A tengerszinten végzett kalibrálás nem kerül automatikusan át a nagy tengerszint feletti magasságba, hacsak a referencianyomás nem része az eljárásnak.

A tartomány kiválasztása is számít. Az 5 kPa abszolút nyomáson használt 0-1000 kPa fesztávolságú távadó papíron elfogadható pontossággal rendelkezhet, de gyakorlati felbontása gyenge. Vákuumos üzemben egy összetett tartomány vagy egy dedikált abszolút tartomány gyakran jobb vezérlést biztosít. A vásárlási döntésnek tartalmaznia kell a referenciát, a tartományt, a kalibrálási módszert és a tartalék alkatrész stratégiáját. Két azonos nyomásértékkel és pontossággal rendelkező távadó nem cserélhető fel, ha az egyik mérőműszeres, a másik pedig abszolút.

Gyakori hibák a specifikáció, a telepítés és a vásárlás során

A leggyakoribb hiba a szokás szerinti rendezés. A karbantartó csapat szabványosíthatja a hidraulikus szervizhez szükséges mérőtávadókat, majd ugyanazt a tartalékot használhatja egy gázáramlás-korrekciós hurkon. A címke, a kábelezés és a kimeneti jel kompatibilisnek tűnik, de a hivatkozás hibás. Előfordulhat, hogy az áramlási számítógép továbbra is elfogadja a jelet, és elfogadható számot produkál, ami megnehezíti a hiba észlelését.

További visszatérő problémák közé tartozik a rögzített légköri állandó használata egy üzemben a tengerszint feletti magasságban, a vákuumértékek negatív abszolút nyomásként történő naplózása, és annak feltételezése, hogy a lezárt mérőtávadó abszolút eszköz. A telepítés saját eltolást hozhat létre, ha az impulzusvezetékekben levegő vagy folyadék marad, amely megváltoztatja a nyomást a távadónál. A nyomáskülönbség-berendezések különös gondot igényelnek, mivel a statikus nyomás és a referenciaoldal egyaránt befolyásolja az eredményt.

Beszerzési ellenőrzések, amelyek csökkentik a kockázatot

A beszerzési rendelés feladása előtt ellenőrizze az adatlapon szereplő hivatkozást, a vezérlőrendszer egységkarakterláncát, a kalibrálási eljárást és a pótalkatrész leírását. Kérdezze meg, hogy az áramlási számítás abszolút nyomásra számít-e. Ha a válasz igen, ellenőrizze, hogy a távadó közvetlenül szolgáltat-e abszolút nyomást, vagy a rendszer hozzáad egy mért légköri értéket. Egy kis dokumentációs lépés a specifikáció szakaszában olcsóbb, mint az indítás utáni helyszíni vizsgálat.

Hogyan közelíti meg a VNER a nyomásérzékeny áramlásmérést

A VNER egy áramlásmérő gyártója feldolgozóipar mint például az olaj és gáz, a petrolkémia, az energia és a vízkezelés. Ebben az összefüggésben a nyomás gyakran másodlagos bemenet, amely meghatározza a gáz sűrűségét, a standard térfogatot vagy a biztonságos működési feltételeket. A társaságé mérnöki szempontú méretezés és kiválasztás A folyamat a katalógusszám helyett a folyadékkal, az üzemi nyomással, a hőmérséklettel és a szükséges mérési alappal kezdődik.

A tömegalapú méréshez a Coriolis tömegáramlásmérő közvetlenül méri a tömeget, így a nyomás referenciaértéke kevésbé központi szerepet játszik az áramlási egyenletben. A vezetéknyomás továbbra is számít a mérő névleges értékénél, a sűrűségellenőrzésnél és a telepítés tervezésénél. Az AC sorozat az egyik lehetőség, amikor a folyamat közvetlen tömegmérést igényel, nem pedig nyomással és hőmérséklettel korrigált térfogatot.

AC sorozatú Coriolis tömegáramlásmérő közvetlen tömegméréshez Közvetlenül méri a tömegáramot és a sűrűséget, nagy pontosságú lehetőségeket kínálva folyadékokhoz, zagyokhoz és gázokhoz, ahol a közvetlen tömegmérés megfelel a folyamatnak. Termék megtekintése →

A gáztérfogat mérésénél a nyomásreferencia a mérési lánc részévé válik. A gázturbinás mérő méri a tényleges térfogatot, és az áramlási számítógép vagy a kompenzációs csomag az abszolút nyomás és az abszolút hőmérséklet segítségével normál körülményekre alakítja át. Az LWQ gázturbinás áramlásmérőt általában ott alkalmazzák, ahol a gáz tiszta, és az üzemi feltételek megfelelnek egy turbinás mérőnek; az üzembe helyezési ellenőrzésnek meg kell erősítenie az abszolút nyomás elérését.

LWQ sorozatú gázturbinás áramlásmérő opcionális hőmérséklet/nyomás kompenzációval Tiszta, száraz gáz térfogatáramot mér, és szabványos térfogatot számíthat ki beépített hőmérséklet- és nyomásérzékelőkkel, támogatva az üzembe helyezési ellenőrzéseket a nyomás referenciaértékén. Termék megtekintése →

A tágabb tanulság az, hogy a nyomástávadókat és az áramlásmérőket egyetlen mérőrendszerként kell megadni. Előfordulhat, hogy egy mérőtávadó tökéletesen pontos, és még mindig hibás standard térfogati eredményt ad, ha a számítás abszolút nyomásra számít. A referencia, a helyi barometrikus feltételezés és a kalibrációs módszer dokumentálása ezt a felelősséget láthatóvá teszi a műszer-, vezérlő- és beszerzési csoportok között.

Gyakorlati döntési út

Használja a túlnyomást, ha a folyamat kérdése természetesen légköri relatív, és ha a légköri változás a megengedett bizonytalanságon belül van. Tipikus példák közé tartozik a hidraulikus nyomás, a szivattyú ürítése, a szűrődifferenciál figyelése és az általános üzemjelzés. Abszolút nyomást használjon, ha a folyamat vákuumot, gázsűrűséget, áramláskompenzációt, termodinamikát vagy olyan rekordot foglal magában, amelynek jelentősnek kell maradnia különböző magasságokban.

Ha a választás nem egyértelmű, először írja le a számítást. Ha az egyenlet abszolút nyomást tartalmaz, akkor adjon meg egy abszolút távadót vagy egy mért légköri bemenettel rendelkező mérőtávadót. Ha az egyenlet túlnyomást tartalmaz, győződjön meg arról, hogy a vezérlőrendszer és a kalibrálási eljárás ugyanazt a légtelenített referenciát használja. Ezután ellenőrizze a tartományt, a kalibrációs tanúsítványt, az egységsort és a pótalkatrész leírását. Nem az a cél, hogy minden eszközt abszolút legyen; az, hogy a hivatkozás egyértelmű és következetes legyen.

A túlnyomás és az abszolút nyomás nem versengő technológiák. Kétféleképpen lehet megadni, hol kezdődik a nulla. Egy mérőtávadó válaszol arra, hogy a folyamat milyen messze van a helyi légkör felett. Egy abszolút jeladó megválaszolja, hogy milyen messze van a vákuum felett. Az első sok hidraulikus és pneumatikus rendszerhez intuitív. A másodikra ​​akkor van szükség, ha vákuumról, gázsűrűségről, áramláskorrekcióról vagy magasságfüggetlen rekordokról van szó.

A legmegbízhatóbb projektek a referenciát specifikációként kezelik, nem utólagos gondolatként. Rögzítik a helyi légköri nyomást, feltüntetik a referenciát az adatlapon, igazítják az áramlási számítógép egyenletét a távadó kimenetéhez, és kalibrálják a helyes nullához. Ez a fegyelem megakadályozza, hogy egy kis szó a címkén nagy hibává váljon a forgalom, a biztonság vagy a felügyeleti jog átruházása során.