فشار سنج در مقابل فشار مطلق: راهنمای عملی برای جریان صنعتی

یک کامپیوتر جریان گاز در یک ایستگاه دروازه شهری پس از تعویض فرستنده فشار، حدود 6 درصد بالا را می خواند. خطوط ضربه واضح بودند، صفحه روزنه بدون تغییر بود و گواهی کالیبراسیون با برچسب مطابقت داشت. مشکل ساده‌تر و گران‌تر از یک سنسور خراب بود: یک فرستنده گیج به ورودی فشار مطلق متصل شده بود. در آن مکان، فشار اتمسفر محلی تقریباً 95 کیلو پاسکال بود، نه 101.325 کیلو پاسکال ثابت ذخیره شده در رایانه جریان. این ابزار به عنوان یک دستگاه اندازه گیری دقیق بود، اما محاسبه از مرجع اشتباه استفاده کرد.

فشار گیج و فشار مطلق مقدار فیزیکی یکسانی را در برابر نقاط صفر مختلف توصیف می کنند. فشار گیج از جو محلی به عنوان صفر استفاده می کند. فشار مطلق از خلاء کامل به عنوان صفر استفاده می کند. رابطه مستقیم است: فشار مطلق برابر با فشار سنج به اضافه فشار اتمسفر موضعی است. پیامدهای مهندسی، به ویژه در خدمات خلاء، جریان گاز کم فشار، تأسیسات حساس به ارتفاع، و انتقال نگهبانی چندان ساده نیست. انتخاب درست با متغیر فرآیند و قرارداد شروع می شود، نه با مدل فرستنده که اتفاقاً در قفسه است.

با نقطه مرجع شروع کنید، نه با فرستنده

خوانش فشار تا زمانی که مرجع آن مشخص نشود ناقص است. مقدار گیج 50 کیلو پاسکال به معنای 50 کیلو پاسکال بالاتر از جو اطراف است. مقدار مطلق 50 کیلو پاسکال به معنای 50 کیلو پاسکال بالاتر از خلاء کامل است. این دو عدد می توانند چگالی گاز، نقاط جوش و اصلاحات جریان کاملاً متفاوت را توصیف کنند. در یک کارخانه با فشار اسمی جوی نزدیک به سطح دریا، اختلاف عددی حدود 101 کیلو پاسکال است. در ارتفاعات بالاتر، شکاف تغییر می کند.

فرمول این است P _{عضلات شکم} = پ _سنج P _{خودپرداز} . بنابراین، خواندن گیج خلاء 30- کیلو پاسکال با فشار مطلق حدود 70 کیلو پاسکال مطابقت دارد که فشار اتمسفر محلی 100 کیلو پاسکال باشد. علامت منفی یک قرارداد سنج است، نه یک فشار مطلق منفی. فشار مطلق نمی تواند به زیر صفر برسد. این تمایز زمانی اهمیت دارد که یک سیستم کنترل، قفل ایمنی، یا رایانه جریان انتظار یک مرجع را داشته باشد و مرجع دیگری را دریافت کند.

فرستنده های گیج مهر و موم شده مورد سوم را اضافه می کنند. آنها از یک مرجع داخلی مهر و موم شده نزدیک به یک اتمسفر به جای جو محلی زنده استفاده می کنند. آنها گاهی اوقات به عنوان ابزارهای شبه مطلق در نظر گرفته می شوند، اما آنها فرستنده مطلق واقعی نیستند. تغییرات دما و یکپارچگی مهر و موم می تواند مرجع را تغییر دهد. اگر فرآیند به یک مرجع خلاء ثابت نیاز دارد، یک فرستنده مطلق را مشخص کنید. اگر به اندازه گیری نسبی جو نیاز دارد، از یک فرستنده گیج هواکش استفاده کنید.

چرا فشار اتمسفر ثابت نیست؟

فضای استاندارد برای کتاب های درسی مناسب است، نه برای اسناد سایت. در سطح دریا، فشار اتمسفر استاندارد 101.325 کیلو پاسکال مطلق یا 14.696 psi مطلق است. در ارتفاع 1500 متری، فشار اتمسفر نزدیک به 85 کیلو پاسکال است. سیستم های آب و هوا می توانند فشار موضعی را با چند کیلو پاسکال جابجا کنند و یک اتاق کنترل مهر و موم شده یا محفظه کمپرسور ممکن است فشاری مشابه یک فرستنده در فضای باز نداشته باشد.

برای سیستم های هیدرولیک و نظارت عمومی کارخانه، این تغییرات اغلب در داخل عدم قطعیت اندازه گیری قرار می گیرند. برای یک خط گاز کم فشار، یک ستون تقطیر خلاء، یا یک کامپیوتر جریانی که حجم واقعی را به حجم استاندارد تبدیل می کند، چند کیلو پاسکال می تواند یک خطای مادی باشد. یک فرستنده گیج نصب شده در ارتفاع و جفت شده با یک ثابت سطح دریا در رایانه جریان، فشار مطلق را بیش از حد اعلام می کند. سپس محاسبه جریان، بسته به معادله مورد استفاده، چگالی گاز یا حجم استاندارد را بیش از حد نشان می‌دهد.

پاسخ عملی این است که مرجع را در دیتاشیت، روی P&ID و در روش کالیبراسیون ثبت کنید. اگر از فرستنده گیج در جایی استفاده می شود که فشار مطلق مورد نیاز است، فشار فشار محلی را با فشارسنج مناسب اندازه گیری کنید و آن را در همان فرکانس محاسبه جریان اعمال کنید. 101.325 کیلو پاسکال را به عنوان ثابت سایت در نظر نگیرید مگر اینکه سایت بر اساس این فرض بررسی شده باشد.

جایی که انتخاب مرجع نتیجه را تغییر می دهد

تفاوت گیج و فشار مطلق آکادمیک نیست. نقطه صفر اندازه‌گیری، تفسیر خوانش‌های خلاء و اعتبار جبران‌سازی جریان گاز را تغییر می‌دهد. جدول زیر مقایسه عملی را خلاصه می کند.

اندازه‌گیری جریان: زمانی که فشار به یک ورودی تصحیح تبدیل می‌شود

بسیاری از فلومترها حجم را در شرایط خط اندازه گیری می کنند. توربین‌سنج‌های گاز، گرداب‌سنج‌ها و دستگاه‌های فشار دیفرانسیل اغلب به اصلاح فشار و دما برای تبدیل حجم واقعی به حجم یا جرم استاندارد نیاز دارند. معادله تصحیح فشار مطلق را انتظار دارد. اگر فرستنده فشار گیج را تامین کند، کامپیوتر جریان باید فشار بارومتری محلی را اضافه کند. اگر یک ثابت ثابت اضافه کند، نتیجه فقط در یک ارتفاع و یک شرایط آب و هوایی درست است.

اینجاست که یک فلومتر جبران شده با فشار می تواند خطر یکپارچه سازی را کاهش دهد. یک فلومتر چرخشی با جبران دما و فشار، مانند سری SA80TTP، ورودی های اصلاح را به جای اینکه تبدیل مرجع را به یک دستگاه جداگانه واگذار کند، وارد بسته اندازه گیری می کند. سوال مهندسی یکسان باقی می ماند: تأیید کنید که آیا محاسبات داخلی از فشار مطلق استفاده می کند و چگونه مرجع فشارسنجی در طول راه اندازی اداره می شود.

فلومتر چرخشی جبران شده با دما/فشار SA80T-TP اندازه گیری دما و فشار و محاسبه چگالی بلادرنگ را برای جرم جبرانی و جریان حجم استاندارد در سرویس بخار و گاز یکپارچه می کند. مشاهده محصول →

برای عناصر جریان با فشار تفاضلی، فشار استاتیک بر فرستنده و ضریب جریان نیز تأثیر می گذارد. ممکن است یک فرستنده گیج برای یک نشانگر محلی قابل قبول باشد، اما کامپیوتر جریان همچنان به فشار استاتیک مطلق برای مدت چگالی نیاز دارد. در سرویس خلاء، نیاز واضح‌تر است: فشار مطلق تنها مرجعی است که در محدوده عملیاتی مثبت و از نظر فیزیکی معنادار باقی می‌ماند.

انتخاب Gauge در مقابل مطلق برای یک پروژه

یک مشخصات باید با سوال فرآیند شروع شود. آیا این متغیر به طور طبیعی نسبت به جو اطراف بیان می شود یا فیزیک به فشار مطلق بستگی دارد؟ فشار تخلیه پمپ معمولاً اندازه گیری گیج است زیرا مقدار مفید فشار بالای اتمسفر است. یک ستون خلاء، ورودی کمپرسور یا محاسبه چگالی گاز معمولاً مطلق است زیرا اتمسفر یک صفر معنی‌دار نیست.

بررسی‌های زیر کمک می‌کند تا انتخاب از صفحه داده تا راه‌اندازی سازگار باشد:

• قرارداد و برچسب سیستم کنترل را بخوانید. انتقال نگهدارنده، اینترلاک های ایمنی، و رایانه های جریان اغلب فشار مطلق را به صراحت بیان می کنند.
• فشار فشار سنجی محلی و ارتفاع محل را ثبت کنید. یک فرستنده گیج که در یک محاسبات مطلق استفاده می شود به یک مرجع جوی اندازه گیری شده نیاز دارد، نه یک ثابت استاندارد.
• روش کالیبراسیون را بررسی کنید. یک فرستنده گیج معمولاً به اتمسفر تخلیه می شود و صفر می شود. یک فرستنده مطلق به یک مرجع خلاء یا یک منبع فشار مطلق مستند نیاز دارد.
• واحدها را تایید کنید psig و psia، barg و bara، و kPa gauge و kPa absolute نباید در یک محاسبه مخلوط شوند.
• از گیج مهر و موم شده به عنوان جایگزین مطلق اجتناب کنید مگر اینکه تحمل فرآیند و محدوده دما بررسی شده باشد.
• شرایط خلاء را به دقت بررسی کنید. یک فرستنده گیج ممکن است برای نشان دادن مناسب باشد، اما فشار مطلق پایه امن تری برای کنترل و حفاظت است.

کالیبراسیون و صفر کردن جزئیاتی که باعث خطاهای فیلد می شوند

یک فرستنده گیج با تهویه سمت بالا به جو محلی صفر می شود. این برای اندازه گیری گیج درست است، اما صفر مطلق نیست. یک فرستنده مطلق صفر شده با سمت بالا تهویه شده، فشار اتمسفر محلی را نشان می دهد، نه صفر. اگر یک تکنسین این خواندن را به عنوان یک خطای صفر تلقی کند و آن را تنظیم کند، فرستنده تقریباً در یک اتمسفر اشتباه می کند. این خطا ممکن است مانند یک افست کوچک روی نیمکت و یک خطای تراکم جدی در زمین به نظر برسد.

بنابراین کالیبراسیون مطلق به یک مرجع خلاء یا یک منبع فشار مطلق شناخته شده نیاز دارد. گواهی کالیبراسیون باید مرجع و عدم قطعیت را بیان کند. برای دستگاه‌های گیج، گواهی باید قید کند که دریچه اتمسفر باز بوده و در صورتی که دستگاه در یک محاسبه مطلق استفاده شود، فشار فشار محلی ثبت شده است. کالیبراسیون انجام شده در سطح دریا به طور خودکار به یک سایت در ارتفاع بالا منتقل نمی شود مگر اینکه فشار مرجع بخشی از این روش باشد.

انتخاب محدوده نیز مهم است. فرستنده ای با دهانه 0-1000 کیلو پاسکال که در 5 کیلو پاسکال مطلق استفاده می شود ممکن است دقت قابل قبولی روی کاغذ داشته باشد اما وضوح عملی ضعیفی داشته باشد. در سرویس خلاء، یک محدوده ترکیبی یا یک محدوده مطلق اختصاصی اغلب کنترل بهتری را ارائه می دهد. تصمیم خرید باید شامل مرجع، محدوده، روش کالیبراسیون و استراتژی قطعات یدکی باشد. اگر یکی گیج و دیگری مطلق باشد، دو فرستنده با درجه فشار و دقت یکسان می توانند غیر قابل تعویض باشند.

اشتباهات رایج در مشخصات، نصب و خرید

رایج ترین خطا سفارش دادن بر اساس عادت است. یک تیم تعمیر و نگهداری ممکن است فرستنده های گیج را برای سرویس هیدرولیک استاندارد کند و سپس از همان یدکی در یک حلقه تصحیح جریان گاز استفاده کند. برچسب، سیم‌کشی و سیگنال خروجی سازگار به نظر می‌رسند، اما مرجع اشتباه است. رایانه جریان ممکن است همچنان سیگنال را بپذیرد و عدد قابل قبولی تولید کند که تشخیص خطا را سخت‌تر می‌کند.

سایر مشکلات تکرار شونده عبارتند از: استفاده از یک ثابت جوی ثابت در یک کارخانه در ارتفاع، ثبت خوانش خلاء به عنوان فشار مطلق منفی، و فرض اینکه یک فرستنده گیج مهر و موم شده یک دستگاه مطلق است. اگر خطوط ضربه ای با هوا یا مایعی باقی بمانند که فشار در فرستنده را تغییر می دهد، نصب می تواند افست خود را ایجاد کند. تاسیسات فشار دیفرانسیل نیاز به مراقبت خاصی دارند زیرا فشار استاتیک و سمت مرجع هر دو بر نتیجه تاثیر می گذارند.

بررسی های تدارکاتی که ریسک را کاهش می دهد

قبل از انتشار سفارش خرید، مرجع موجود در برگه داده، رشته واحد در سیستم کنترل، روش کالیبراسیون و توضیحات قطعات یدکی را بررسی کنید. بپرسید که آیا محاسبه جریان انتظار فشار مطلق را دارد یا خیر. اگر پاسخ مثبت است، تأیید کنید که آیا فرستنده مستقیماً فشار مطلق را تأمین می کند یا اینکه سیستم یک مقدار فشارسنجی اندازه گیری شده را اضافه می کند. یک مرحله مستندسازی کوچک در مرحله مشخصات ارزان‌تر از بررسی سایت پس از راه‌اندازی است.

چگونه VNER به اندازه گیری جریان آگاه از فشار نزدیک می شود

VNER یک تولید کننده فلومتر است صنایع فرآیندی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، برق و تصفیه آب. در آن زمینه، فشار اغلب یک ورودی ثانویه است که چگالی گاز، حجم استاندارد یا شرایط عملیاتی ایمن را تعیین می‌کند. شرکت اندازه و انتخاب مهندسی محور فرآیند با سیال، فشار عملیاتی، دما و مبنای اندازه گیری مورد نیاز شروع می شود تا با شماره کاتالوگ.

برای اندازه گیری مبتنی بر جرم، یک فلومتر جرم کوریولیس جرم را مستقیماً اندازه گیری می کند، بنابراین مرجع فشار کمتر در معادله جریان مرکزی است. فشار خط همچنان برای رتبه بندی کنتور، بررسی چگالی و طراحی نصب اهمیت دارد. سری AC یکی از گزینه‌هایی است که فرآیند به جای اصلاح حجم با فشار و دما نیاز به اندازه‌گیری مستقیم جرم دارد.

جریان سنج جرم کوریولیس سری AC برای اندازه گیری مستقیم جرم جریان جرم و چگالی را مستقیماً اندازه‌گیری می‌کند و گزینه‌هایی با دقت بالا برای مایعات، دوغاب‌ها و گازها ارائه می‌کند که اندازه‌گیری مستقیم جرم با این فرآیند مطابقت دارد. مشاهده محصول →

برای اندازه گیری حجم گاز، مرجع فشار بخشی از زنجیره اندازه گیری می شود. یک متر توربین گاز حجم واقعی را اندازه گیری می کند و کامپیوتر جریان یا بسته جبرانی آن را با استفاده از فشار مطلق و دمای مطلق به شرایط استاندارد تبدیل می کند. فلومتر توربین گاز LWQ معمولاً در جایی استفاده می شود که گاز تمیز است و شرایط عملیاتی متناسب با توربین متر است. چک راه اندازی باید چگونگی به دست آوردن فشار مطلق را تأیید کند.

فلومتر توربین گاز سری LWQ با جبران دما/فشار اختیاری جریان حجمی گاز تمیز و خشک را اندازه‌گیری می‌کند و می‌تواند حجم استاندارد را با سنسورهای دما و فشار یکپارچه محاسبه کند و از بررسی‌های راه‌اندازی در مرجع فشار پشتیبانی کند. مشاهده محصول →

درس گسترده تر این است که فرستنده های فشار و فلومترها باید به عنوان یک سیستم اندازه گیری مشخص شوند. یک فرستنده گیج ممکن است کاملاً دقیق باشد و اگر محاسبه انتظار فشار مطلق را داشته باشد، همچنان یک نتیجه با حجم استاندارد نادرست تولید کند. مستندسازی مرجع، فرض فشارسنجی محلی، و روش کالیبراسیون، این مسئولیت را در بین تیم‌های ابزار، کنترل و تدارکات قابل مشاهده نگه می‌دارد.

یک مسیر تصمیم گیری عملی

هنگامی که سؤال فرآیند به طور طبیعی نسبی جو است و زمانی که تغییرات فشارسنجی در داخل عدم قطعیت مجاز است، از فشار سنج استفاده کنید. نمونه های معمولی عبارتند از فشار هیدرولیک، تخلیه پمپ، نظارت بر دیفرانسیل فیلتر، و نشانگر عمومی کارخانه. هنگامی که فرآیند شامل خلاء، چگالی گاز، جبران جریان، ترمودینامیک یا رکوردی است که باید در ارتفاعات مختلف معنی دار باقی بماند، از فشار مطلق استفاده کنید.

وقتی انتخاب واضح نیست، ابتدا محاسبه را بنویسید. اگر معادله حاوی فشار مطلق است، یک فرستنده مطلق یا یک فرستنده گیج با ورودی بارومتریک اندازه گیری شده را مشخص کنید. اگر معادله حاوی فشار گیج است، تأیید کنید که سیستم کنترل و روش کالیبراسیون از همان مرجع تهویه شده استفاده می کنند. سپس محدوده، گواهی کالیبراسیون، رشته واحد و توضیحات قطعات یدکی را بررسی کنید. هدف مطلق ساختن هر ساز نیست. این است که مرجع صریح و سازگار باشد.

فشار گیج و فشار مطلق فن آوری های رقیب نیستند. آنها دو راه برای بیان نقطه شروع صفر هستند. یک فرستنده گیج پاسخ می دهد که فرآیند تا چه اندازه بالاتر از جو محلی قرار دارد. یک فرستنده مطلق پاسخ می دهد که چقدر بالاتر از خلاء قرار دارد. اولین مورد برای بسیاری از سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک بصری است. مورد دوم زمانی ضروری است که خلاء، چگالی گاز، تصحیح جریان یا رکوردهای مستقل از ارتفاع درگیر باشد.

قابل اعتمادترین پروژه ها مرجع را به عنوان یک آیتم مشخصات در نظر می گیرند، نه یک فکر بعدی. آنها فشار اتمسفر محلی را ثبت می کنند، مرجع را در برگه داده بیان می کنند، معادله کامپیوتر جریان را با خروجی فرستنده تراز می کنند و در برابر صفر صحیح کالیبره می کنند. این نظم و انضباط مانع از تبدیل یک کلمه کوچک روی یک برچسب به یک خطای بزرگ در جریان، امنیت یا انتقال حضانت می‌شود.