Tá tomhas brú difreálach fíor-riachtanach i bpróisis rialaithe tionsclaíocha. Is é a chroí an difríocht brú idir dhá phointe éagsúla a thomhas sa phíblíne, umar, trealamh, nó próiseas céanna, ie, an difríocht brú idir an taobh ardbhrú agus an taobh ísealbhrú. I gcomparáid le tomhas brú aon phointe, ní hamháin go léiríonn tomhas brú difreálach athruithe sa bhrú féin ach is féidir é a úsáid tuilleadh freisin chun paraiméadair a thomhas go hindíreach ar nós ráta sreafa, leibhéal leachtach, brú difreálach scagaire, agus stádas oibriúcháin trealaimh. Dá bhrí sin, úsáidtear é go forleathan i dtionscail ar nós peitriliam, gás nádúrtha, ceimiceacha, cumhacht, cógaisíochta, bia, miotalóireacht, agus cóireáil uisce.
I suíomhanna tionsclaíocha iarbhír, is gnách go n-aimsítear brú difreálach ag baint úsáide as tarchuradóir brú difreálach. Tugann an tarchuradóir dhá bhrú tomhaiste isteach tríd an taobh ardbhrú (H) agus an taobh brú íseal (L) faoi seach. Tar éis don braiteoir an gníomh brú ar an dá thaobh a bhrath, déanann sé an difríocht brú a thiontú ina chomhartha leictreach. Tar éis próiseáil comhartha, cúiteamh teochta, agus ríomh líneála, aschuir sé comharthaí caighdeánacha mar 4 ~ 20mA, HART, RS485 / Modbus, ag soláthar sonraí tomhais próiseas cobhsaí do chórais rialaithe, PLCanna, DCS, nó córais fála sonraí.
Is í an eochair do thomhas brú difreálach ní hamháin "dhá bhrú a thomhas agus ansin iad a dhealú," ach smaoineamh go cuimsitheach ar fhachtóirí mar raon tomhais, brú statach, teocht, dlús meánach, modh suiteála, córas píobaireachta impulse, agus feidhmíocht braiteoir. Go háirithe faoi choinníollacha oibriúcháin cosúil le brú ard statach, brú difreálach íseal, teocht ard, agus meáin chreimneach, cuireann tomhas brú difreálach ard-éilimh ar struchtúr braiteora, halgartaim cúitimh teochta, agus cáilíocht suiteála iomlán na hionstraime.
I. Cad is Brú Difreálach ann?
1. Coincheapa Bunúsacha Brú Difreálach
Is é Brú Difreálach (DP) an difríocht brú idir dhá phointe tomhais brú, agus is é a bhunchaidreamh:
ΔP = P₁ − P₂
Cá háit:
• ΔP: Brú difreálach;
• P₁:-brú ard;
• P₂: Brú taobh íseal.
Mar shampla, má tá brú inlet trealaimh áirithe i bpíblíne 0.80MPa agus an brú asraon 0.65MPa, is é an brú difreálach idir an dá phointe:
ΔP=0.80 − 0.65=0.15MPa
Braitheann comhartha an bhrú difreálach ar an sainmhíniú ar na taobhanna brú ard agus íseal. Nuair a bhíonn an brú taobh ard níos airde ná an brú taobh íseal, is brú difreálach dearfach an t-aschur; os a choinne sin, d'fhéadfadh sé a léiriú mar bhrú difreálach diúltach. Dá bhrí sin, le linn na tarchuradóirí brú difreálach a roghnú agus a shuiteáil, is gá an comhfhreagras idir na comhéadain H agus L agus an phíopaí próisis a dhearbhú i gceart.
2. Prionsabal Oibre um Thomhas Brú Difreálach
A tipiciúiltarchuradóir brú difreálachgo príomha comhdhéanta de chomhéadain brú, diaphragms leithlis, croí braiteoir, ciorcaid próiseála comhartha, modúil cúitimh teochta, agus ciorcaid aschuir.
Téann meáin phróisis isteach an taobh-brú ard agus brú íseal den tarchuradóir faoi seach. Feidhmíonn na brúnna ar an dá thaobh ar an eilimint íogair tríd an gcóras leithlisithe, rud a fhágann go bhfuil an braiteoir athruithe fisiceacha a bhaineann leis an difríocht brú a tháirgeadh. Ag glacadh le teicneolaíochtaí braite brú sileacain capacitive, piezoresistive, nó monacrystalline mar shamplaí, athraíonn an braiteoir an t-athrú meicniúil seo ina chomhartha leictreach.
Tar éis tiontú analógach go dtí-digiteach, scagadh digiteach, cúiteamh teochta, líneáil agus calabrú, athraíonn an uirlis an brú difreálach tomhaiste ina chomhartha caighdeánach aschuir.
Maidir le tarchuradóir brú difreálach aschuir 4 ~ 20mA, is féidir a aschur teoiriciúil a chur in iúl mar:
I=4mA + 16mA × (ΔP − ΔPmin) / (ΔPmax − ΔPmin)
Mar shampla, má tá an raon tomhais brú difreálach 0 ~ 100kPa, nuair is é 50kPa an brú difreálach iarbhír, is é an t-aschur teoiriciúil:
I=4 + 16 × 50/}100=12mA
Mar sin, is féidir leis an gcóras rialaithe an brú difreálach iarbhír a asbhaint bunaithe ar chomhartha aschuir an tarchuradóra.
3. Difríocht idir Brú Difreálach agus Brú Statach
Is coincheap an-tábhachtach i dtomhas brú difreálach "brú statach."
Glac leis gurb é an brú taoibh ard ná 10MPa agus gur 9.9MPa an brú taobh íseal, mar sin:
ΔP=10 − 9.9=0.1MPa
Ag an bpointe seo, cé nach bhfuil an brú difreálach tomhaiste ach 0.1MPa, féadfaidh an brú statach iarbhír a iompraíonn an tarchuradóir a bheith gar do 10MPa.
Dá bhrí sin, ní mór don tarchuradóir brú difreálach, ní hamháin an riachtanas raon brú difreálach a chomhlíonadh ach freisin an riachtanas brú statach uasta oibre a chomhlíonadh.
Tá sé seo freisin ar cheann de na difríochtaí tábhachtacha idir tomhas brú difreálach agus tomhas brú gnáth i dtéarmaí roghnúcháin. I gcás brú statach ard, iarratais brú difreálach íseal, mura ndéantar ach an raon brú difreálach a mheas agus aird á tabhairt ar an gcumas brú statach, féadfaidh sé tionchar suntasach brú statach a chur ar an braiteoir, rud a laghdóidh cruinneas tomhais.
II. Conas Paraiméadair Theicniúla do Bhrú Difreálach a Fhíorú
Tomhas
Níor cheart go bhféachfadh roghnú tarchuradóra brú difreálach ach ar an "raon" agus "cruinneas." In iarratais phraiticiúla, moltar a fhíorú go córasach de réir na bparaiméadar seo a leanas.
1. Raon Tomhais
Gcéad dul síos, a chinneadh an brú difreálach íosta, brú difreálach gnáth, agus brú difreálach uasta a d'fhéadfadh tarlú i ndáiríre sa chóras próiseas.
Mar shampla, is é thart ar 20kPa an gnáth-titim brú de scagaire áirithe le linn oibriú, agus féadfaidh sé 80kPa a bhaint amach faoi choinníollacha clogged. Is féidir raon brú difreálach cuí a roghnú de réir riachtanais an phróisis.
Má tá an raon ró-mhór, beidh an pointe oibriúcháin iarbhír san eatramh raon níos ísle ar feadh i bhfad, a dhéanann difear don réiteach tomhais éifeachtach; má tá an raon ró-bheag, féadfaidh sé an raon a shárú faoi choinníollacha oibriúcháin neamhghnácha.
2. Brú Statach
Is paraiméadar é brú statach nach mór aird ar leith a thabhairt air agus tarchuradóirí brú difreálach á roghnú.
Mar shampla:
• Raon brú difreálach: 0~10kPa
• Brú píblíne: 4MPa
• Brú difreálach iarbhír: 5kPa
Ag an bpointe seo, ní féidir a mheas go simplí nach gá don ionstraim ach an cumas brú 10kPa a chomhlíonadh; is gá freisin a dhearbhú gur féidir leis an tarchuradóir brú statach oibre de thart ar 4MPa a sheasamh agus tionchar brú statach ar phointe náid agus raon a sheiceáil.
3. Cruinneas
De ghnáth cuirtear cruinneas tarchuradóra brú difreálach in iúl mar chéatadán de scála iomlán, mar shampla ±0.1%FS, ±0.075%FS, etc.
Maidir le tarchuradóir a bhfuil raon 0 ~ 100kPa aige agus cruinneas ± 0.1% FS, is é méid na bunearráide teoiriciúil ná:
100kPa × 0.1%=±0.1kPa
Ba chóir a thabhairt faoi deara go bhféadfadh fachtóirí mar theocht, brú statach, suíomh suiteála, píobaireacht ríogach, agus cobhsaíocht fhadtéarmach difear a dhéanamh don earráid tomhais iarbhír. Mar sin, ní féidir le roghnú innealtóireachta ach "uimhir chruinneas" a chur i gcomparáid.
4. Cumas Ró-ualaithe agus Tionchar Brú Statach
D’fhéadfadh mí-oibriú comhla a bheith ag suíomhanna tionsclaíocha, luaineachtaí brú, suaitheadh tosaithe, etc., mar sin is gá acmhainn ró-ualaithe aonair agus brú statach uasta an tarchuradóra a dhearbhú.
Go háirithe i dtomhas brú difreálach ardbhrú statach, ní mór aird a thabhairt freisin ar an sruth nialasach de bharr athruithe brú statacha. Is gnách go laghdaíonn tarchuradóirí brú difreálach ardfheidhmíochta na héifeachtaí seo trí dhearadh struchtúir braite agus algartaim cúitimh brú statacha.
5. Coinníollacha Teochta agus Meánacha
Is gá teocht an phróisis, an teocht chomhthimpeallach, agus an bhfuil an meán creimneach, slaodach, criostalach nó cáithníní soladacha a sheiceáil.
I gcás meán ardteochta, is féidir tionchar teocht an phróisis ar an tarchuradóir a laghdú trí photaí comhdhlútháin, eití fuaraithe nó rónta cianda; le haghaidh meáin chreimneach, is gá ábhair scairt agus fliuchta cuí a roghnú bunaithe ar nádúr an mheáin, mar shampla 316L, Hastelloy, Tantalum, etc.
6. Modhanna Aschuir agus Cumarsáide
Áirítear le haschuir choitianta:
• 4~20mA;
• 4~20mA + HART;
• RS485/Modbus RTU;
• Modhanna cumarsáide digiteacha eile.
Maidir le córais traidisiúnta DCS agus PLC, tá infheidhmeacht ard-réimse fós ag 4 ~ 20mA; maidir le córais óna dteastaíonn cianshocrú paraiméadar, diagnóisic agus cothabháil, is féidir táirgí a bhfuil feidhmiúlacht cumarsáide HART acu a mheas.
III. Cad iad na Feidhmchláir a bhaineann le Tomhas Brú Difreálach?
Is é an tréith is mó de thomhas brú difreálach ná gur féidir leis paraiméadair phróisis eile a fháil tríd an difríocht brú, agus mar sin tá a raon feidhme i bhfad níos mó ná "brath difríochta brú" simplí.
1. Tomhas Sreabhadh Píblíne
Tá tomhas sreabhadh brú difreálach ar cheann de na hiarratais clasaiceacha i dtomhas próisis thionsclaíoch.
Nuair a théann sreabhán trí fheistí throttling cosúil le plátaí orifice, soic, nó feadáin Venturi, athraíonn an treoluas sreabhán, rud a chruthaíonn difríocht brú roimh agus tar éis an fheiste throttling. De réir caidrimh meicnic sreabhach, tá gaol áirithe idir ráta sreafa agus fréamh cearnach an bhrú difreálach:
Q ∝ √ΔP
Faoi choinníollacha idéalach, is féidir é a chur in iúl mar:
Q = C√ΔP
I gcás gurb é Q an ráta sreafa, agus is comhéifeacht cuimsitheach é C a bhaineann le nádúr an mheáin, an struchtúr píblíne, agus an fheiste throttling.
Dá bhrí sin, tríd an mbrú difreálach a thomhas roimh an bhfeiste throttling agus dá éis, is féidir an ráta sreafa píblíne a ríomh go hindíreach.
In innealtóireacht iarbhír, ní mór aird a thabhairt freisin ar fhachtóirí mar mheán-dlús, teocht, brú, uimhir Reynolds, struchtúr feiste throttling, agus coinníollacha suiteála. Dá bhrí sin, de ghnáth teastaíonn cúiteamh ar pharaiméadair ghaolmhara chun sreafaí ardchruinneas a thomhas.
2. Tomhas Leibhéal Leachtach
Is féidir tarchuradóirí brú difreálach a úsáid freisin chun leibhéil leacht umar a thomhas ag baint úsáide as an mbrú a ghineann an colún leachtach.
Is é an gaol bunúsach maidir le brú colún leachtach ná:
ΔP=ρgh
Cá háit:
• is é ρ an dlús leachta;
• is é g an luasghéarú de bharr domhantarraingthe;
• is é h airde leibhéal an leachta.
Dá bhrí sin, nuair a bhíonn an dlús sách cobhsaí, is féidir an leibhéal leachtach a ríomh tríd an mbrú difreálach a ghineann an colún leachtach a thomhas.
Le haghaidh umair oscailte, is féidir an leibhéal leachtach a thomhas de ghnáth ag baint úsáide as an gcaidreamh idir an brú ag bun an umar agus brú an atmaisféir; le haghaidh umair dúnta, ní mór an brú céim gáis ag barr an umar a mheas freisin, mar sin atarchuradóir brú difreálacha úsáidtear de ghnáth chun ceangal leis an bun agus barr an umar faoi seach.
In umair le teocht ard, folús ard, nó meáin so-ghalaithe, ní mór fachtóirí cosúil le comhdhlúthán, athruithe dlúis, agus rónta iargúlta a bhreithniú tuilleadh.
3. Monatóireacht Brú Difreálach a Scagaire
Le linn gnáthoibriú an scagaire, táirgeann an meán scagaire caillteanas brú áirithe. De réir mar a chloiseann an eilimint scagaire de réir a chéile, méadóidh an difríocht brú idir an tosaigh agus an cúl go leanúnach.
Mar sin, is féidir sconnaí brú a shuiteáil ag an inlet agus asraon scagaire faoi seach chun monatóireacht a dhéanamh i bhfíor-am trí tarchuradóir brú difreálach:
ΔP=P_inlet − P_asraon
Nuair a shroicheann an brú difreálach an luach socraithe, is féidir leis an gcóras rialaithe aláram a eisiúint chun cuimhne a chur ar phearsanra cothabhála an eilimint scagaire a sheiceáil nó a athsholáthar.
Úsáidtear an modh seo go forleathan i scagachán aeir, scagachán leachtach, próiseáil ola agus gáis, agus córais tionsclaíocha a bhaint deannaigh.
4. Monatóireacht ar Oibríocht Caidéil, Fan, agus Comhbhrúiteora
I dtrealamh ar nós caidéil, gaothráin, agus comhbhrúiteoirí, is féidir leis an mbrú difreálach asraonta a bheith ar cheann de na paraiméadair thábhachtacha chun stádas oibriúcháin trealaimh a mheas.
Mar shampla, is féidir le monatóireacht a dhéanamh ar an difríocht brú idir an inlet agus an t-asraon caidéil cabhrú le riocht oibriúcháin an chaidéil a mheas; i gcórais iompair gáis, is féidir athruithe ar an mbrú difreálach roimh agus tar éis lucht leanúna nó comhbhrúiteoirí a úsáid freisin chun monatóireacht a dhéanamh ar stádas oibriúcháin.
Ba chóir a thabhairt faoi deara nach féidir le brú difreálach trealaimh stádas sláinte an trealaimh amháin a léiriú. In iarratais innealtóireachta, de ghnáth is gá paraiméadair a chomhcheangal mar ráta sreafa, teocht, creathadh, agus reatha le haghaidh breithiúnas cuimsitheach.
5. Córais Ghlan agus Córais Aerála
I seomraí glan, saotharlanna, ceardlanna cógaisíochta, agus córais láimhseála aeir, is gá grádán brú áirithe a choinneáil idir réimsí éagsúla.
Trí úsáid a bhaint as tarchuradóirí brú difreálach chun an difríocht brú idir dhá réimse a thomhas, is féidir a chinneadh an gcoimeádtar an limistéar glan ag an stát brú sonraithe.
Mar shampla, i gceantair ghlan a dteastaíonn brú dearfach a choinneáil, is féidir monatóireacht a dhéanamh ar an difríocht brú idir an seomra agus na ceantair in aice láimhe; i roinnt áiteanna a dteastaíonn rialú brú diúltach orthu, is féidir an comhartha brú difreálach a úsáid chun an stát brú diúltach a mheas.
6. Aerdhíonacht agus Brath Sceitheadh
I réimsí cosúil le déantúsaíocht bheachtais, páirteanna feithicleacha, feistis comhla, agus feistí leighis, is féidir tomhas brú difreálach a úsáid freisin le haghaidh tástála aerdhíonachta.
Le linn an phróisis tástála, gearrtar brú áirithe gáis tástála isteach sa réad tástála, agus trí mhonatóireacht a dhéanamh ar an athrú brú roimh agus tar éis na tástála, is féidir a chinneadh an bhfuil sceitheadh ag an réad tástála.
Le haghaidh brú difreálach íseal agus braite micrea-sceitheadh, is gnách go gcuirtear ceanglais níos airde ar réiteach an bhraiteora brú difreálach, ar chobhsaíocht, ar chúiteamh teochta agus ar luas freagartha.
IV. Príomhcheisteanna Innealtóireachta maidir le Brú Difreálach a Thomhas
Féadfaidh tomhas brú difreálach a bheith cosúil go simplí, ach tá fachtóirí tionchair iolracha in iarratais innealtóireachta iarbhír.
Is é an chéad chóras píobaireachta impulse. Féadfaidh fad, trastomhas istigh, airde suiteála na línte impulse, agus cibé an bhfuil boilgeoga aeir, carnadh leachta, nó sil-leagan cáithníní taobh istigh de na línte difear do thorthaí tomhais. Maidir le meáin leachtacha, is gá gás a sheachaint ó na línte impulse a iontráil; le haghaidh meáin gháis, is gá carnadh comhdhlúthán a sheachaint.
Is é an dara modh suiteála. Ní mór na taobhanna brú ard agus íseal den tarchuradóir brú difreálach a nascadh i gceart leis an bpíobán próiseas, agus ba cheart suíomh cnagadh brú réasúnta a roghnú bunaithe ar an stát meánach. I gcás meáin ar nós gaile ardteochta, is gá freisin comhdhlúthán a úsáid chun séala leachtach a dhéanamh chun an meán teocht ard a chosc ó dhul isteach go díreach sa tarchuradóir.
Is é an tríú ná an éifeacht teocht. Tá tréithe teochta ag an braiteoir féin, agus féadfaidh athruithe ar theocht mheánach a bheith ina chúis le hathruithe dlúis freisin. Dá bhrí sin, de ghnáth éilíonn tomhas brú difreálach ard-chruinneas cúiteamh teochta, agus bíonn cúiteamh dlúis ag teastáil ó roinnt feidhmeanna sreafa agus leachta.
Ina theannta sin, le haghaidh brú statach ard, feidhmeanna brú difreálach íseal, ní mór aird ar leith a thabhairt ar thionchar brú statach, cumas ró-ualaithe, agus cobhsaíocht nialasaigh. Mar shampla, nuair a bhíonn brú difreálach beag cúpla kPa á thomhas faoi bhrú píblíne de roinnt MPa nó fiú níos airde, ní mór don braiteoir ní hamháin brú ard statach a sheasamh ach freisin athruithe brú difreálach an-bheag a réiteach go cruinn, rud a chuireann éilimh níos airde ar an struchtúr braiteora agus ar theicneolaíocht próiseála comhartha.
V. Achoimre
Is é croílár tomhais brú difreálach ná an difríocht brú idir dhá phointe brú a fháil go cruinn, agus is é ΔP{0}}P₁−P₂ an fhoirmle bhunúsach. Tríd an bparaiméadar bunúsach seo, is féidir tomhais na bparaiméadar tionsclaíochta éagsúla cosúil le ráta sreafa, leibhéal leachtach, brú difreálach scagaire, stádas oibriúcháin trealaimh, agus aerdhíonacht a bhaint amach tuilleadh.
I innealtóireacht iarbhír, roghnú natarchuradóirí brú difreálachní hamháin díriú ar an raon tomhais agus ar chruinneas ach freisin machnamh cuimsitheach a dhéanamh ar bhrú statach, cumas ró-ualaithe, tionchar brú statach, raon teochta, tréithe meánacha, ábhair fliuchta, modh líne impulse, comhartha aschuir, agus coinníollacha suiteála.
Le forbairt leanúnach ar uathoibriú tionsclaíoch agus córais rialaithe próisis, tá tomhas brú difreálach ag athrú ó bhrath paraiméadair aonair traidisiúnta i dtreo ardchruinneas, digitiú agus diagnóisic chliste. I gcás coinníollacha oibriúcháin tionsclaíochta casta, beidh tionchar díreach ag teicneolaíocht braiteora, cúiteamh teochta, cúiteamh brú statach, agus cumas próiseála comhartha digiteach ar chobhsaíocht fhadtéarmach agus ar éifeachtacht fheidhmiúil phraiticiúil an chórais tomhais brú difreálach.
