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Guide définitif de la mesure de pression différentielle

Guide définitif de la mesure de pression différentielle

La technologie de mesure de débit à pression différentielle (DP) a été et demeure l'approche la plus utilisée, car les usines travaillent vers un niveau supérieur d'excellence opérationnelle. Ce n'est pas difficile de voir pourquoi. Les ingénieurs et les techniciens comprennent comment cela fonctionne, ils peuvent manipuler n'importe quel type de liquide (liquides, gaz, vapeur, etc.), les installations peuvent être construites dans n'importe quelle taille et même se prête à des configurations de bricolage.

En même temps, il a quelques inconvénients. Les débitmètres DP provoquent une perte de pression dans les conduites, ils ont besoin de longues sections droites pour assurer la précision, et beaucoup de ces installations de bricolage sont des problèmes de maintenance avec des lignes d'impulsions qui fuient. Au cours des décennies, les fournisseurs d'instrumentation ont travaillé dur pour préserver les avantages de base de la technologie de flux DP tout en atténuant ses inconvénients.

Certaines des premières choses que les utilisateurs voulaient se débarrasser étaient les lignes d'impulsions externes gênantes et les longues sections de tuyaux droites. Pour répondre à ces demandes, des débitmètres utilisant quatre orifices plutôt qu'un seul orifice pour créer le signal DP nécessaire ont été introduits.

Ils montent le transmetteur DP directement sur la bride avec des lignes d'impulsion intégrées éliminant les robinets et les tubes séparés. Le résultat: une installation étanche qui peut être installée entre deux brides n'importe où dans la tuyauterie où il y a au moins deux diamètres de tuyau rectiligne des deux côtés. Cela simplifie l'installation et le fonctionnement en permettant d'ajouter une mesure à peu près n'importe où.

La technologie DP est évolutive à n'importe quelle taille de ligne, mais lorsque les utilisateurs doivent travailler avec de grands diamètres de tuyaux, les raccords et les brides supplémentaires deviennent coûteux. Pour ces installations, l'utilisation d'une méthode de moyennage de Pitot moyennée Annubar ™ évite les modifications de tuyau coûteuses. Tout ce dont il a besoin pour le montage est un petit trou à travers la paroi du tuyau pour insérer l'élément de capteur Annubar.

Pour les tuyaux de grand diamètre, le coût d'un débitmètre Annubar est exponentiellement inférieur à celui des autres éléments primaires. La configuration comprend également des lignes d'impulsions intégrées pour un fonctionnement étanche. L'option de débitmètre d'Annubar est un excellent choix pour les applications de toute taille où il est essentiel de minimiser la perte de pression, car elle représente la plus petite obstruction du tuyau.

Dans les situations où les besoins du processus nécessitent plus qu'une simple mesure de débit volumétrique, l'utilisation d'une configuration de transmetteur DP multivariable peut fournir une lecture de débit massique entièrement compensée. En ajoutant un capteur de température et de pression statique pour le fluide, et quelques valeurs caractéristiques du fluide, il est possible de calculer de nombreuses autres variables, notamment le débit massique, le flux d'énergie, le débit totalisé, la température du procédé et plus encore.

Ces capacités combinées à une technologie de transmetteur sophistiquée ont produit une large gamme de produits avec des rapports de démultiplication élevés, des diagnostics d'appareils et une robustesse mécanique soutenue par des performances exceptionnellement stables et sans entretien, capables d'augmenter la rentabilité année après année.

Les utilisateurs ont exploité ces mesures précises pour assurer un contrôle et une optimisation plus précis des processus tout en réduisant les interruptions de production et les coûts de maintenance.

Oui, la technologie de débit DP est bien vivante et ne montre aucun signe de dépassement pour la polyvalence de la mesure du débit.

Compteur de pression différentielle

Sélection du bon débitmètre à pression différentielle

L'obtention d'une mesure de pression différentielle nécessite deux éléments clés - un élément primaire, qui crée une restriction ou une réduction de la ligne d'écoulement pour provoquer une chute de pression - et un transmetteur de pression différentielle pour calculer le débit.

La sélection du bon débitmètre à pression différentielle nécessite une compréhension des facteurs clés qui peuvent affecter leur aptitude à des types d'applications spécifiques, notamment:

Calculer la pression différentielle

La relation entre la vitesse et la pression différentielle fournit la base sur laquelle fonctionnent tous les dispositifs de pression différentielle.

Lorsque le fluide mesuré s'écoule à une vitesse à travers la restriction, la zone du trajet du fluide est réduite, provoquant le déplacement du fluide à une vitesse plus élevée pour maintenir le même débit.

Lorsque la vitesse augmente, l'énergie cinétique augmente également, entraînant une réduction conséquente de l'énergie de pression. Cela crée une pression plus faible dans la gorge du compteur par rapport à celle en amont de la gorge.

Chaque dispositif DP s'écarte dans une certaine mesure de la relation calculée, qui est basée sur le rapport du diamètre de restriction au diamètre du tuyau. Une raison est que lorsque le fluide passe à travers la restriction, il continue à «converger» sur une courte distance. Cela signifie que le diamètre minimum du "jet" fluide (appelé la veine contracta) peut être plus petit que la gorge de la restriction et que la vitesse est donc plus élevée, comme le montre le diagramme suivant:

Diagramme de la pression différentielle

Par conséquent, la réduction de pression réelle est supérieure à celle calculée à partir du diamètre de restriction. Pour corriger cela, un coefficient de décharge est appliqué. La valeur idéale de ce coefficient serait 1.0 mais la valeur réelle varie d'une classe de dispositif DP à l'autre. En fonction du rapport  (le rapport entre le diamètre de restriction et le diamètre de l'alésage du tuyau), il varie également au sein d'une même classe de dispositifs.

Lors de l'utilisation du compteur pour mesurer le débit, il est nécessaire de connaître la pression différentielle générée, ce qui est généralement obtenu en utilisant un transmetteur de pression différentielle. Connaissez votre numéro de Reynolds

Les nombres de Reynolds sont un moyen de comparer la dynamique de deux ou plusieurs systèmes de flux qui sont géométriquement similaires mais dimensionnellement différents. Pour sélectionner le débitmètre approprié, il est nécessaire de calculer le nombre de Reynolds de l'application.

Ceci est le rapport de la quantité de mouvement par rapport à la viscosité et peut être obtenu en calculant les valeurs minimales et maximales du débit et de la viscosité de l'application. Un guide général pour faire correspondre la sélection du débitmètre DP aux nombres de Reynolds est présenté ci-dessous:

Élément primaire

Service recommandé

Valeur minimale de Reynolds

Plaque d'orifice

Carré bord concentrique

Conique / quadrant bord concentrique

Excentrique / segmentaire

Liquides propres, gaz et vapeur

Liquides visqueux

Liquides et gaz contenant des phases de fluide secondaire

≥ 2000

≥ 500

10,000

des tubes de Pitot

Nettoyer les liquides, les gaz et la vapeur; gaz contaminés

12,000

Venturi

Liquides, gaz, vapeur et liquides visqueux propres et sales

Varie selon les spécifications (taille, débit, etc.)

des buses d'écoulement

Liquides propres, gaz et vapeur

50,000

Éléments de coin

Liquides sales, gaz, vapeur, boues et liquides visqueux

500

Les nombres de Reynolds permettent d'utiliser un fluide commun tel que l'eau comme milieu d'étalonnage à la fois pour les liquides et les gaz. Cependant, les gaz ont de très faibles viscosités et ont tendance à être transférés à des vitesses de pipeline élevées.

Comme on peut le déduire rapidement de la formule du nombre de Reynolds, cela conduit à générer des nombres de Reynolds très élevés, beaucoup plus élevés que ceux normalement obtenus en utilisant de l'eau comme milieu de calibrage.

Cela crée souvent l'exigence que le support d'étalonnage soit dans la même "phase" que l'application pour mieux établir sa stabilité dans des conditions proches du fonctionnement. Ces facteurs réunis conduisent à calibrer certains appareils à l'aide de gaz, opération complexe et coûteuse nécessitant souvent l'utilisation de centres d'étalonnage tiers spécialisés.

Si un calibrage de l'eau est acceptable, certains d'entre eux disposent d'installations de calibrage d'eau appropriées, ce qui leur permet d'offrir des calibrages de débit économiques.

Calcul de la densité avec la pression différentielle

La température peut introduire une erreur dans une mesure de niveau hydrostatique, notamment lorsque la température change, la densité du fluide mesuré peut également changer, ce qui signifie que le calcul de niveau effectué par l'instrument est effectué avec une valeur de densité incorrecte, créant une inefficacité ouvrir la porte à un débordement potentiel.

C'est un problème majeur, alors que peuvent faire les opérateurs quand ils savent que la densité change constamment (soit en raison de la température ou des conditions de processus) et que le niveau de sortie est incorrect?

Faites le calcul

Un capteur de pression différentielle peut être utilisé pour mesurer le niveau hydrostatique et calculer la densité. Tant que le liquide couvre les deux orifices de montage d'un capteur de pression différentielle, les utilisateurs peuvent calculer la densité du fluide.

Pour tenir compte des liquides de densités changeantes, les utilisateurs peuvent réorganiser la formule de niveau hydrostatique de base et résoudre pour la densité. Cependant, pour compléter l'équation, il faut connaître le niveau du fluide. Mais comment est-on censé connaître le niveau du fluide si la densité change? C'est là que la pression différentielle (DP) vient à la rescousse.

Un capteur de pression différentielle mesure la pression en deux points différents. Tant que ces deux points sont couverts par le fluide, la hauteur de la mesure devient la distance entre les orifices de montage et la pression utilisée pour le calcul est la différence entre les deux, ou le DP.

Alors maintenant que nous avons le niveau (distance entre les ports) et la pression (la mesure de pression différentielle), la seule variable restant dans la formule de pression hydrostatique de base est la densité, que nous pouvons maintenant résoudre en utilisant les deux autres variables.

Ainsi, avec une mesure DP, on peut calculer la densité changeante du fluide.


Cet article a été contribué à par;

Emerson Automation Solutions

ABB Measurement & Analytics

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