压差传感器已被广泛用于测量不可压缩液体（例如水）的流量。非常常见的方法是测量管道中穿过孔板的压降并计算流量。孔板只是安装在管道中（通常在法兰之间）的板，其中心有一个已知大小的孔。随着流体流过该孔，从上游侧到下游侧在孔板上形成了压降。该压降与流量成正比，传感器信号可用于以工程单位计算流量。

 

图中显示了典型的孔板构造。孔的上游侧将具有较高的压力，并通过三阀歧管连接到压力传感器的+端口。孔的下游侧类似地连接到压力传感器的–端口。当将压力传感器安装到工作管道中时，三阀歧管用于保护压力传感器免于过压。

 

从压降确定流量的计算是从相当简单的物理方程式得出的。但是，有许多变量，每个变量都有自己的工程单位。其中包括：孔的几何形状，管道尺寸，流体粘度和流体密度。给定术语数量和每个变量涉及的转换因子，计算可能会涉及很多。幸运的是，有许多在线计算器，可让您简单地以方便的任何工程单位输入变量，然后计算通过孔口的任何给定压降的流量。

通过确定一系列压降的流量，可以构建一个表格，该表格显示流量与非常终来自传感器的信号之间的关系。由此，可以设计出一个简单的方程式，将压力传感器的输出信号转换成流量的工程单位。

 

 

 

一个示例将说明如何完成此操作

 

使用6英寸ID管道以200至600加仑/分钟的速度泵水。安装的孔口直径为4英寸，并带有标准角锥。水的流体密度为8.345磅/加仑，粘度为1厘泊。通过在计算器中输入一系列压降，可以得出流量表，如下所示：

 

DP，以H2O GPM为单位

 

            100640

 

              50453

 

              25321

 

              10203

 

因此，从0到100 In H2O校准的压差传感器将覆盖预期通过孔板测量的流量的压降。如果压力传感器的信号在0至+100 In H2O中为0至+5 Vdc，那么我们可以对表进行如下扩展：

 

DP，在H2O GPM信号中，Vdc

 

            100640 +5.00

 

              50453 +2.50

 

              25321 +1.25

 

              10203 +0.50

 

请注意，流量和压降之间的关系不是线性的。幸运的是，它可以用伯努利方程的简化形式表示：

给定ΔP在In H2O中的流量方程  ：

 

Q是流量，ΔP是压降，k是在所有其他变量影响下的孔口系数。我们可以通过简单地将流量除以与其相关的压降的平方顶来求解k。从表格的非常好行：

 

k = GPM / √（ΔP）

 

k = 640/10 = 64

 

我们可以通过使用新的k值确定表另一部分中的流量Q来验证这一点，例如在25 In H2O处：

 

Q = 64（5）= 320加仑/分

 

可以在压力传感器的整个校准范围内用所需的其他多个点来验证k的值。

 

 

 

给定Vdc信号的流量方程：

 

对于流量和信号平方根之间的关系，可以执行相同的操作。再次从表格的非常好行开始，平方根为5 V = 2.236。

 

k = 640 / 2.236 = 286.217

 

在50 In H2O或2.5 Vdc下验证：

 

Q = 286.217（1.581）= 452.5 GPM

 

对于此示例系统，可以从传感器电压信号确定流速，如下所示：

 

GPM = 286.217（√伏直流）

 

 

 

给定以mA为单位的流量方程：

 

甲压力换能器的4至20毫安的信号也可以使用，但4毫安在零个压差呈现在4毫安轻微的并发症，必须被取平方根之前首先从信号读出中减去的偏移量。使用相同的示例，我们首先从显示In H2O中压差的表格开始。流量（单位：GPM）和信号（单位：mA）：

 

。DP，在H2O GPM信号中，mA

 

            100640 20.00

 

              50453 12.00

 

              25321 8.00

 

              10203 5.60

 

求解一个新的k，使我们的流量成为mA的函数，我们有：

 

k = GPM /（√（mA-4 ））= 640 /（4）= 160

 

将这个新的k值代入表中不同信号的方程式中，我们可以在8 mA下进行确认：

 

GPM = 160（√（8-4））= 160（2）= 320 GPM

 

因此，对于具有4-20 mA输出的压力传感器，本示例具有以下一般流量方程：

 

GPM = 160（√（mA-4 ））

 

这些方程式和影响通过孔口流量的各种因素被认为可产生精确到约1％的流量-这就是为什么有时结果有GPM或两个差异的原因。

 

注意事项：

 

有一些实际注意事项要牢记。三阀歧管必须与孔板和压差传感器安装一起使用。这样可以在对管道加压的同时使压力传感器投入使用。这是通过在平衡阀打开时将压力传感器的+和–端口连接到关闭的隔离阀来实现的。然后将隔离阀缓慢打开，使压力传感器的两侧均等地承受管道内的静压力。打开的平衡阀消除了对传感器施加高压差的任何可能性。当压力传感器 如果完全连接好平衡阀，则关闭平衡阀，以便通过压力传感器感测孔板上的压差。

 

为了停止使用压力传感器，首先打开平衡阀，然后关闭隔离阀。当隔离阀完全关闭时，传感器腔体中的任何残余压力都会通过压力传感器的排放口放空。然后也关闭平衡阀，并且可以将压力传感器从歧管上断开。请注意，必须严格按照此顺序进行所有操作–平衡阀是在将压力变送器投入使用时首先要打开的东西，而在使压力变送器停止使用时要首先关闭的东西。

 

材料兼容性是另一个考虑因素。316 SS润湿部件是用于测量水流量的压力传感器的非常佳选择。Validyne还可以提供Inconel润湿部件，以用于腐蚀性较强的液体。压力传感器主体中的O形圈材料还必须与液体兼容，Validyne可以提供多种弹性体化合物。

 

对于大于2英寸内径的管道，孔口流量测量被认为是非常准确的。孔板必须成一直线，远离弯头或三通。通往孔板的管道对于多个直径的管道应该是笔直的。孔板法兰的垫圈必须仔细对齐，并且不能阻碍管道内部的流动，因为这会导致测量误差。

 

还有其他流量测量技术，包括桨轮，涡轮流量计，电磁类型等。孔板和压差传感器系统之所以持续存在，是因为其成本低廉，维护成本低，并且在各种管道尺寸，液体类型和流量范围内均能获得相当准确的结果。