W dokumentacji technicznej przetwornika różnicy ciśnień, zobrazowano jeden z jego wariantów pracy w instalacji automatyki. Rysunek przetwornika przedstawia układ do bezpośredniego pomiaru
Właściwie wybrana odpowiedź wynika z zasady działania przetwornika różnicy ciśnień, który w tej konfiguracji służy do pośredniego pomiaru strumienia objętościowego cieczy w rurociągu. W praktyce taki układ często wykorzystuje się z elementami zwężkowymi, np. kryzami, dyszami czy zwężkami Venturiego. Pomiar opiera się na prawie Bernoulliego – przepływ cieczy przez zwężkę powoduje spadek ciśnienia, który jest proporcjonalny do kwadratu prędkości przepływu. Przetwornik różnicy ciśnień mierzy różnicę pomiędzy punktami p1 i p2, a następnie, korzystając ze wzoru Q ~ √Δp, pozwala na określenie rzeczywistego przepływu objętościowego. Takie rozwiązanie jest bardzo często spotykane w instalacjach przemysłowych, np. w ciepłownictwie, wodociągach czy rafineriach. Z mojego doświadczenia wynika, że ten sposób pomiaru jest niezawodny, jeśli tylko zadba się o odpowiednią kalibrację i regularną konserwację przetwornika. Warto też pamiętać, że pomiar przepływu przy użyciu różnicy ciśnień to jedna z najbardziej uniwersalnych i szeroko stosowanych metod w automatyce przemysłowej – znajduje zastosowanie zarówno dla cieczy, jak i gazów, co czyni go standardem branżowym.
Wiele osób myli funkcję przetwornika różnicy ciśnień z innymi rodzajami przetworników stosowanych w automatyce, co prowadzi do błędnych interpretacji. Przetwornik różnicy ciśnień, jak sugeruje sama nazwa, służy do pomiaru różnicy ciśnień pomiędzy dwoma punktami w układzie – nie jest to jednak bezpośredni pomiar temperatury, lepkości czy gęstości. Temperatura przepływającej cieczy jest najczęściej mierzona za pomocą czujników rezystancyjnych (PT100, PT1000) lub termopar, które mają zupełnie inną konstrukcję i sposób działania. Z kolei lepkość cieczy to właściwość fizyczna, którą mierzy się specjalistycznymi lepkościomierzami, zazwyczaj w laboratoriach lub za pomocą czujników inline, ale nie na podstawie różnicy ciśnień na zwężce. Gęstość cieczy teoretycznie można wyznaczyć z różnicy ciśnień w pionowym odcinku rurociągu, jednak pokazany na rysunku układ z przetwornikiem na poziomej rurze i zwężką ewidentnie wskazuje na pomiar przepływu. Typowym błędem jest utożsamianie działania przetwornika różnicy ciśnień z możliwością pomiaru tych wszystkich wielkości – w rzeczywistości większość aplikacji przemysłowych wykorzystuje tę technologię właśnie do monitorowania i sterowania przepływem. Branżowe standardy, jak ISA czy IEC, wyraźnie opisują ten rodzaj układów jako przeznaczony do pomiaru przepływu, a nie pozostałych wymienionych wielkości. Moim zdaniem warto zapamiętać, że różnica ciśnień generowana przez zwężkę czy kryzę jest kluczowym sygnałem pozwalającym na wyliczenie przepływu objętościowego – to fundament automatyki przemysłowej, który ułatwia kontrolę procesów technologicznych. Pominięcie tej zależności to częsty błąd spotykany szczególnie wśród osób rozpoczynających naukę automatyki procesowej.