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差压表如何影响具有许多测量变量的过程控制应用的成功

来源:作者:发表时间:2018-07-07 11:04:08

实时应用中的差压表
    在过程控制领域,有许多测量变量,通常属于压力,温度,水平和流量的类别。用于测量这些变量的仪器允许系统操作员监控液体和气体的状况和运动。
    差压表被广泛认为是最大的“特种”压力表类别。它们用于过滤,流动和水平。
    差压表可以大大减少操作员错误,提高过程效率,保护昂贵的设备,减少培训,并减少维护时间。
差压表如何工作
    与测量系统中单点压力的标准压力表不同,DP压力表测量两点的压力,并在单个刻度盘上显示这两点之间的压力差。测量的压力在过滤器之前可以是115 PSI,在过滤器之后可以是100 PSI,允许DP测量仪读取差值,即15 PSI,称为15 PSI差。这表示由滤波器引起的15 PSI压降。
过滤
    差压表最常用的应用是过滤。过滤器从气体或液体系统中去除不需要的颗粒或污染物。当过滤器堵塞时,效率和压力下降。以下是识别这种情况的四种相对危险的方法:
    1.   定期维护:通常用于检查过程组件和条件的定期维护程序并不罕见。对于过滤器,这将需要维护人员或操作员打开过滤器壳体并查看过滤器的状况。这要求系统停机,并经常放气以除去液体或气体。这种侵入式检查系统通常需要宝贵的时间和人力。
此外,许多过滤器外壳有十几个或更多螺栓拧下来查看内部的过滤器元件。维护人员经常发现相对干净的过滤器。或者,工作人员可能会发现过滤器早就应该进行维护,该过程已经缺乏所需的流体。更糟糕的是,过滤器可能已经受到“过滤器漏气”的影响,过滤器元件被撕裂,形成了一个允许污染物通过未过滤的孔,这可能导致大范围的损坏。
    2.使用单个压力表监控过滤:如果过滤器用户希望以更主动的方式监控过滤器运行状况,该怎么办?为什么不简单地安装一个标准压力表?一个压力表可以在压力状况发生变化时以及何时采取行动时通知操作员,例如过滤器反冲洗或更换滤芯,对吗?问题是大多数过程没有稳定的工作压力。由于许多因素,例如泵或压缩机开关循环或阀门开 - 关循环,大多数过程具有相当宽的压力波动。在许多系统中,这种压力波动是预期的并且在正常范围内是正常的。
    3.使用两个压力表监控过滤:在过滤器上安装两个类似的标准压力表,一个在过滤器入口上,一个在出口上,是确定过滤器状况的常用方法。当过滤器堵塞时,入口压力表开始读数高于出口压力。当过滤器准备好进行反洗时,两个压力表读数之间的差异可能是15 PSI或更高,具体取决于过滤器类型。为了获得该读数,用户需要从较高读数中减去较低读数。
不幸的是,这给设备操作员带来了两个重要问题。首先,这种方法的精度误差更加复杂。而不是具有一个压力表的额定精度,比如2%,误差将加倍到4%。
    其次,这可能是一个更大的问题,许多操作员没有接受过为什么过滤器上有两个压力表的培训。历史表明,许多操作员在被问及为什么有两个压力表时根本无法回答这个问题。通常操作员不知道他们应该从另一个减去一个压力表读数。即使他们这样做,也可能无法真正理解该计算的重要性。
    4.没有过滤器监控:监控过滤器“健康”的最常用操作可能是什么都不做。很多时候,虽然系统操作员想知道过滤器何时工作,但他们只是等待不好的事情发生。在许多过滤器上,没有安装用于测量流量或压力的仪器。操作员通常在事情进展到无法返回并且发生损坏之后等待过程问题出现。在这些情况下,可能必须修复或更换过程中的组件。
解决方案 - 没有数学,没有错误,容易理解
    在过滤器入口和出口处使用相同的龙头安装的一个差压计可以消除上述问题。通过取消使用两个仪表,误差率将降至DP仪表的精度等级。操作员也可以更好地理解阅读,而不必知道“做数学”。
    差压表盘也可以带有红色圆弧,表示过滤器堵塞或即将堵塞 - 也称为“报警状态”。如果DP表盘有单词,这个报警条件会进一步增强单个DP表盘表面上的“过滤”或“清洁”和“脏”。使用两个独立的压力表无法做到这一点。
 
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    此外,使用一个DP仪表可以添加一个开关或变送器作为标准选项。这样做的好处是可以在一台仪器中创建一个本地和远程监控器 - 所以其他人不在地板上但可能在指挥中心,可以看到过滤条件。
    在这个精益解决方案的世界中,我们想到了“Poka-Yoke”这个术语,它大致意味着“防错”。基本上,DP测量仪可以为操作员提供一个立即被理解的读数。这不仅可以减少错误,还可以简化操作员培训。
    一旦DP仪表显示“红色”读数,指向“脏”,或者具有来自开关或变送器的电输出,则理解报警条件。然后,操作员可以采取必要的适当措施来纠正这种情况。过滤器可以在适当的时间进行维修,不要太早,也不要太晚。
差压表的更多应用
    与过滤器一样,过程系统中的其他元素可能会随着时间的推移而降级,可能需要进行监控。热交换器,泵,阀门,冷凝器和蒸发器在磨损或堵塞时都会产生压降。像过滤器一样,它们引起的问题可能很严重。
 
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    监测压力降 - 无论发生在何处 - 都可以为改善工艺条件和节省提供增量机会。泵和压缩机在每个过程中以高成本移动液体或空气,有时被驱动得比需要的更硬。减少每个过程部件内的压力损失可以减少对更大,更昂贵的泵和压缩机的需求,并且通常产生更有效的流量和更好的最终产品。
热交换器中的压差
    在工业市场上销售的热交换器数量巨大。这些热交换器的成本可高达20,000美元或更多。与过滤器一样,热交换器通常可以保护成本高达数倍的设备。随着时间的推移,热交换器会生锈或堵塞,表明需要冲洗或反冲洗。
与过滤器一样,这种情况会给过程或设备带来许多问题。通常非常令人惊讶地发现没有安装任何东西来监控热交换器。热交换器制造    商经常召回一些帮助客户的尝试,他们引用昂贵的热交换器和廉价的100美元差压表来监控热交换器的压降。不幸的是,客户经常购买昂贵的热交换器,但从订单中删除了DP规格;他们经常不买100美元的解决方案,可以为他们节省数千美元!
流量差压
    流量是差压表的另一种常见应用。目前使用的流量计种类繁多。测量流量的头号方法是差压流量监测。DP流量计是大型管道的特别有吸引力的选择。随着管道尺寸的增加,许多流量计的成本呈指数增长,因为流量元件的规模必须增加才能处理如此大的流量。
流行的解决方案是切割管道,安装孔板并测量孔板上的压降。DP流量计设计用于处理流量和产生的压差之间的平方根关系,使用伯努利定律。这代表了丢失成本的高精度解决方案。
与孔板一样,文丘里管和喷嘴也会产生轻微的压降,使用差压和平方根流来测量流速。
液位差压
    差压表还可测量液位。同样,与流量计一样,有许多类型的液位计。一种简单,相对便宜的解决方案是使用差压计来指示罐内液体的液位。在开放式储罐中,DP仪表的高压侧移动到储罐底部,而低压侧则与大气相连。在这种情况下,DP仪表正在测量水箱内的一列液体,从而产生反映水箱内液体高度的读数,通常显示英寸或英尺的水读数或百分比读数。
    对于加压罐,例如低温罐,DP高压侧再次移动到罐的底部,但是低压侧移动到罐的顶部。结果是测量罐中的液体柱(液体高度),通常以英寸水或百分比读数读出。
差压测量的好处
    这些应用程序中最常见的是简单性。在所有情况下,只需要进入管道或罐。对于流量,不需要大型,重型,昂贵的流量计; 或者在液位,长浮子杆或机构的情况下。差压计可以更小的侵入性,因此成本更低。由于简单,基于差分的系统的维护通常相对快速和容易。
    虽然有差压表的替代品,但在考虑风险和运营费用时,它们可能会很昂贵。监控压差可以减少混淆,错误和不准确,并在单个易于读取的表盘上显示条件。此外,可以添加开关或发射器,以便在一个单元中进行本地和远程监控。资本设备和流程很昂贵。它们可以通过低成本差压计进行保护。