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

 

圖中顯示了典型的孔板構造。孔的上游側將具有較高的壓力，并通過三閥歧管連接到壓力傳感器的+端口。孔的下游側類似地連接到壓力傳感器的–端口。當將壓力傳感器安裝到工作管道中時，三閥歧管用于保護壓力傳感器免于過壓。

 

從壓降確定流量的計算是從相當簡單的物理方程式得出的。但是，有許多變量，每個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。給定術語數量和每個變量涉及的轉換因子，計算可能會涉及很多。幸運的是，有許多在線計算器，可讓您簡單地以方便的任何工程單位輸入變量，然后計算通過孔口的任何給定壓降的流量。

通過確定一系列壓降的流量，可以構建一個表格，該表格顯示流量與非常終來自傳感器的信號之間的關系。由此，可以設計出一個簡單的方程式，將壓力傳感器的輸出信號轉換成流量的工程單位。

 

 

 

一個示例將說明如何完成此操作

 

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，并帶有標準角錐。水的流體密度為8.345磅/加侖，粘度為1厘泊。通過在計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校準的壓差傳感器將覆蓋預期通過孔板測量的流量的壓降。如果壓力傳感器的信號在0至+100 In H2O中為0至+5 Vdc，那么我們可以對表進行如下擴展：

 

DP，在H2O GPM信號中，Vdc

 

            100640 +5.00

 

              50453 +2.50

 

              25321 +1.25

 

              10203 +0.50

 

請注意，流量和壓降之間的關系不是線性的。幸運的是，它可以用伯努利方程的簡化形式表示：

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。我們可以通過簡單地將流量除以與其相關的壓降的平方頂來求解k。從表格的非常好行：

 

k = GPM / √（ΔP）

 

k = 640/10 = 64

 

我們可以通過使用新的k值確定表另一部分中的流量Q來驗證這一點，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校準范圍內用所需的其他多個點來驗證k的值。

 

 

 

給定Vdc信號的流量方程：

 

對于流量和信號平方根之間的關系，可以執行相同的操作。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下驗證：

 

Q = 286.217（1.581）= 452.5 GPM

 

對于此示例系統，可以從傳感器電壓信號確定流速，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毫安的信號也可以使用，但4毫安在零個壓差呈現在4毫安輕微的并發癥，必須被取平方根之前首先從信號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（單位：mA）：

 

。DP，在H2O GPM信號中，mA

 

            100640 20.00

 

              50453 12.00

 

              25321 8.00

 

              10203 5.60

 

求解一個新的k，使我們的流量成為mA的函數，我們有：

 

k = GPM /（√（mA-4 ））= 640 /（4）= 160

 

將這個新的k值代入表中不同信號的方程式中，我們可以在8 mA下進行確認：

 

GPM = 160（√（8-4））= 160（2）= 320 GPM

 

因此，對于具有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孔口流量的各種因素被認為可產生精確到約1％的流量-這就是為什么有時結果有GPM或兩個差異的原因。

 

注意事項：

 

有一些實際注意事項要牢記。三閥歧管必須與孔板和壓差傳感器安裝一起使用。這樣可以在對管道加壓的同時使壓力傳感器投入使用。這是通過在平衡閥打開時將壓力傳感器的+和–端口連接到關閉的隔離閥來實現的。然后將隔離閥緩慢打開，使壓力傳感器的兩側均等地承受管道內的靜壓力。打開的平衡閥消除了對傳感器施加高壓差的任何可能性。當壓力傳感器 如果完全連接好平衡閥，則關閉平衡閥，以便通過壓力傳感器感測孔板上的壓差。

 

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

 

材料兼容性是另一個考慮因素。316 SS潤濕部件是用于測量水流量的壓力傳感器的非常佳選擇。Validyne還可以提供Inconel潤濕部件，以用于腐蝕性較強的液體。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。

 

對于大于2英寸內徑的管道，孔口流量測量被認為是非常準確的。孔板必須成一直線，遠離彎頭或三通。通往孔板的管道對于多個直徑的管道應該是筆直的。孔板法蘭的墊圈必須仔細對齊，并且不能阻礙管道內部的流動，因為這會導致測量誤差。

 

還有其他流量測量技術，包括槳輪，渦輪流量計，電磁類型等。孔板和壓差傳感器系統之所以持續存在，是因為其成本低廉，維護成本低，并且在各種管道尺寸，液體類型和流量范圍內均能獲得相當準確的結果。