Måling af differentieltryk (Differential Pressure) er en metode, som bruges til at bestemme flowhastigheden af væsker eller gasser i forskellige industrielle processer og systemer. Oftest ses brugen af flow meters i landbruget, men brugen af metoden spreder sig over en lang række industrier.
Når der ses på princippet bag denne metode, bygger metoden på, at væske strømmer (heraf flow) gennem en kanal eller en anden form for rørledning. Hvis der opstår et fald eller en uregelmæssighed i trykket over en indsnævring (fx en orificeskive, et venturirør eller en flowdyse), som er placeret i strømningsvejen, vil systemet give et udfald. Trykfaldet er proportionelt med strømningshastighedens kvadrat og kan bruges til at beregne den faktiske hastighed i strømningen af væsken, der passerer gennem kanalen eller rørledningen.
Konceptet bag differential pressure flow meters omfatter derfor måling af forskel i trykket mellem to punkter, hvoraf punkterne kan defineres som opstrøm (upstream) og nedstrøm (downstream). Førstnævnte kommer til udtryk ved punktet, der er før indsnævringen i rørledningen, mens sidstnævnte kommer til udtryk ved punktet, der kommer efter indsnævringen. Denne forskel, der ses i trykket, er betegnet som differentieltryk. Differentieltrykket korreleres ved at undersøge strømningshastigheden gennem brug af empiriske ligninger, data for kalibrering eller koefficientværdier for strømningen. Det, der afgør, hvilken beregning der skal bruges, afhænger af den type indsnævring, der er placeret i rørledningen.
Essentielle komponenter og elementer i et målesystem for differentieltryksstrøm
Indsnævring: Den komponent af systemet, der skaber trykfaldet over strømningen. Komponenten kan være en orificeskive, et venturirør, en flowdyse, en kompakt orificeskive eller andre lignende enheder, som er en del af systemet. Disse elementer er designet til at generere et forudsigeligt trykfald over deres struktur, når væsken eller gassen strømmer gennem rørledningen.
Tryktransmitter: Disse instrumenter måler opstrøms- og nedstrøms-trykket over indsnævringen i målesystemet. Forskellen mellem disse tryk udgør differentieltrykket, som bruges til at beregne strømningshastigheden i målesystemet.
Kalibrering: Målesystemet for differentieltryksstrøm, som industialvirksomheder anvender, skal kalibreres for at konvertere det målte differentieltryk nøjagtigt til en strømningshastighed. Denne kalibrering indebærer forholdsbestemmelse mellem trykfaldet og den faktiske strømningshastighed for en specifik anvendelse.
Beregning af strømningen: Når differentieltrykket er målt og kalibreret, anvendes det i strømningsligninger til at beregne strømningshastigheden i målesystemet. Valget af ligning afhænger af den anvendte indsnævringstype og væskeegenskaberne, der er valgt til differential pressure-systemet.
Hvilke fordele har det at anvende differentieltryksstrøm til måling?
- En af de væsentligste fordele ved målesystemet er, at det kan anvendes på en bred vifte af væsker og gasser, hvorfor det anvendes hyppigt i en lang række industrielle virksomheder.
- For virksomheder, som anvender differentieltryksstrøm til måling, er det forbundet med relativt lave omkostninger, når det sammenlignes med visse andre metoder.
- Anvendeligheden er høj under en bred vifte af strømningsforhold, når der skal måles præcist, således at flowet kan optimeres på bedst mulige måde. Anvendeligheden kommer også til udtryk ved, at enhederne kan bruges i alle retninger.
- Flow meters er faste, robuste og simple at fremstille, hvilket gør, at enhederne ikke har omrykkelige dele. Det betyder, at enhederne har en længere levetid.
Der er dog visse forhold ved flow meters, der gør, at der kan være begrænsninger. Det er begrænsninger, der bl.a. kommer til udtryk under visse omstændigheder. Omstændighederne kan fx være, hvis væsken indeholder partikler. Disse partikler kan medføre, at indsnævringen tilstoppes. Det er derfor vigtigt, at man vurderer løsningen i fællesskab med professionelle, således at den bedste løsning bliver valgt. Hvis der er udfordringer ved layoutet, kan der findes en løsning, så flowet ikke påvirkes.
Overordentligt giver måling af differentieltryksstrøm en mere effektiv metode til at estimere strømningshastigheder i industrielle processer, hvilket øger nøjagtigheden og pålideligheden til målesystemet. Det er som nævnt vigtigt, at målesystemet installeres korrekt, at systemet kalibreres korrekt, og at denne vedligeholdes ud fra leverandørens anvisninger. På den måde kan man få et målesystem til måling af trykket, der gør det mere omkostningseffektivt, og som har en længere levetid end øvrige metoder.
Typer af komponenter der anvendes i differential pressure flow meters
- Orificeskive – En enhed, der også er kendt som en åbningsplade, som placeres i rørledningen. Denne anvendes til flowhastighedsmåling, og enheden kendes ved, at det er en metalplade med et hul i. Antallet af huller afhænger af formålet og typen af målesystem, der anvendes.
- Pitotbar – En enhed, der også er kendt som et pitotrør, som anvendes til flowmåling af gasser, væsker og damp i lodrette og vandrette rørledninger.
- Venturirør – En enhed som anvendes til måling af flowhastighed, hvor konstruktuonen i et venturirør indsnævrer og udvider røret i strømningsområdet efter behov.
Foruden ovenstående, som er de mest almindelige typer, er der en lang række komponenter som fx vådgasmåler, kegler, kilemålere m.fl. De ovenstående typer er også opdelt i flere forskellige typer – fx orificeskive med et hul, fem huller etc.