Principi di selezione del sensore di pressione e Guida all'applicazione industriale

Principi di selezione del sensore di pressione METRAVON e Guida all'applicazione industriale

I sensori di pressione convertono la pressione di liquidi, gas o vapore in un segnale elettrico. Sono ampiamente utilizzati nel trattamento dell'acqua, impianti petrolchimici, sistemi idraulici, sistemi pneumatici, stazioni di pompaggio, sistemi ad aria compressa, controllo del processo e misurazione del livello idrostatico.

In terminologia industriale, unsensore di pressionespesso si riferisce all'elemento di rilevamento o all'assemblaggio di rilevamento, mentretrasmettitore di pressionenormalmente include condizionamento del segnale, compensazione della temperatura e un output standardizzato come 4-20 mA, 0-10 V, o un'interfaccia di comunicazione digitale.

La corretta selezione richiede più di gamma e precisione. Gli ingegneri dovrebbero anche considerareriferimento di pressione, pressione di picco, temperatura, compatibilità del materiale, capacità di sovraccarico, uscita, connessione di processo, ambiente e il sistema di controllo di ricezione.

1. Quali sono le principali tecnologie di rilevamento della pressione?

Piezoresistive

Utilizza il cambiamento nella resistenza elettrica del silicio sotto stress meccanico. Offre elevata sensibilità ed è ampiamente utilizzato nella misurazione della pressione industriale.

Gamma di trazione

Utilizza il cambio di resistenza di elementi di sforzo metallici o semiconduttori, comunemente misurati con un ponte di Wheatstone.

Capacità

La pressione deflette un diaframma e cambia la capacità tra il diaframma e un elettrodo fisso.

Piezoelettrico

Utilizza la carica generata da quarzo o ceramica piezoelettrica in vigore ed è particolarmente adatta per la misurazione della pressione dinamica e dello shock.

Resonant

Misura la pressione attraverso i cambiamenti nella frequenza naturale di un elemento vibrante di rilevamento meccanico.

2. Perché la misurazione della pressione piezoelettrica di solito non è utilizzata per la pressione statica a lungo termine?

I materiali piezoelettrici generano carica elettrica quando meccanicamente stressata. Essi rispondono molto bene ai rapidi cambiamenti di pressione, ma la perdita di carica e le caratteristiche dell'amplificatore di misura li rendono meno adatti per la misurazione della pressione statica a lunga durata.

Applicazioni tipiche includono:

• Pressione di combustione del motore;

• pressione di esplosione e di impatto;

• pulsazione idraulica;

• Trasmettitori di pressione ad alta velocità;

• Misurazione dinamica della forza e delle vibrazioni.

Per la pressione delle tubazioni, la pressione dell'acqua, la pressione idrostatica del serbatoio e altre misurazioni statiche a lungo termine, i trasmettitori piezoresistivi, capacitivi o deformatori sono più comuni.

3. Pressione di carico, assoluta, differenziale e di carico sigillato

La pressione del vapore viene normalmente espressa come pressione assoluta o pressione negativa piuttosto che essere trattata come categoria di riferimento completamente indipendente.

4. Quale riferimento di pressione dovrebbe essere selezionato?

Pressione generale Pipeline

La pressione di carico è comunemente usata.

Misurazione sottovuoto/atmosferica

La pressione assoluta è spesso più appropriata.

Filtro pressione differenziale

Un trasmettitore di pressione differenziale può indicare il caricamento del filtro o il blocco.

Livello chiuso

La pressione differenziale può compensare la pressione dello spazio gas sopra il liquido.

5. Come si dovrebbe selezionare l'intervallo di pressione?

Una regola fissa come quella operativa al 60-80% della scala piena non dovrebbe essere applicata universalmente. A volte può servire come un riferimento ruvido, ma il dimensionamento corretto dovrebbe considerare:

• Pressione normale minima;

• Pressione di esercizio normale;

• Pressione continua massima;

• Avvio, arresto o picchi indotti dalla valvola;

• Martello dell'acqua o shock idraulico;

• Pressione di sovraccarico ammissibile;

• Pressione.

Una gamma troppo piccola può causare sovraccarico o danni. Una gamma che è inutilmente grande riduce la proporzione della gamma dei sensori effettivamente utilizzata e può ridurre la risoluzione di sistema efficace.

Nota di selezione:Le prese della pompa, i sistemi idraulici e le valvole di chiusura rapida devono essere valutate per i picchi di pressione dinamici piuttosto che dimensionati utilizzando la normale pressione di esercizio da sola.

6. È sempre migliore l'accuratezza superiore?

No.

Un trasmettitore di pressione' s ha dichiarato “accuratezza” può includere o escludere diversi componenti come la linearità, l’isteresi, la ripetibilità, l’errore zero e gli effetti della temperatura. Diversi produttori possono anche specificare l'accuratezza in modo diverso.

Considera:

• Precisione di base;

• Ripetibilità;

• Isteresi;

• Effetto a temperatura zero;

• Effetto di temperatura dello span;

• Stabilità a lungo termine;

• Intervallo di calibrazione.

Per il controllo di processo ordinario, la precisione di livello di laboratorio è spesso inutile. La temperatura del campo, l'installazione e la pulsazione della pressione possono contribuire a più errori rispetto alla precisione nominale del sensore.

7. Perché la temperatura è importante?

La selezione del sensore di pressione dovrebbe distinguere:

• Temperatura di processo-medio;

• Temperatura ambiente;

• Limite di temperatura dell'elemento sensibile;

• Limite di temperatura materiale del sigillo;

• Limite di temperatura elettronico.

Per il vapore, l'olio termico o altri supporti caldi, la soluzione può richiedere:

• Sifoni o cappi di condensa;

• sezioni di raffreddamento;

• Sistemi capillari remoti;

• guarnizioni diaframma;

• Materiali di tenuta ad alta temperatura.

8. Come possono le proprietà medie influenzare la selezione del sensore di pressione?

9. Perché i diaframmi Flush sono usati per i supporti viscosi o cristallizzanti?

I collegamenti di pressione tradizionali possono contenere piccole porte di pressione. Questi possono essere bloccati da sciroppo, fanghi, gel, grasso, liquami o prodotti cristallizzanti.

Un diaframma a filo o a filo mette la superficie di rilevamento direttamente all'interfaccia di processo e riduce passaggi stretti e volume morto.

Applicazioni tipiche includono:

• liquidi ad alta viscosità;

• Prodotti alimentari e igienici;

• Sluri;

• Liquidi cristallizzanti;

• Liquidi contenenti solidi sospesi.

Dieci. Come dovrebbe essere selezionato il segnale di uscita?

11. Come dovrebbe essere selezionata la connessione di processo?

Le connessioni di processo comuni includono:

• G1/4 e G1/2 fili di tubo;

• Filetti NPT;

• M20×1. 5 e altri fili metrici;

• Flange;

• Morsetti sanitari;

• Collegamenti fluido-diaframma.

Conferma:

• Apparecchiature esistenti standard di connessione;

• Valutazione della pressione;

• Tipo di guarnizione;

• Compatibilità della corrosione;

• Requisiti igienici;

• Accesso alla manutenzione.

12. La posizione di montaggio influisce sulla misurazione della pressione?

Si'.

Evitare:

• esposizione diretta al martello dell'acqua grave;

• forte vibrazione meccanica;

• gas indesiderato intrappolato o liquido in accordi di impulso;

• Riscaldamento diretto dell'elettronica tramite fluido ad alta temperatura;

• Cavi che permettono l'accumulo di acqua.

Gli impianti a gas, liquidi e a pressione a vapore possono richiedere diverse posizioni di tapping e trasmettitore, quindi l'installazione dovrebbe seguire il design di tubazioni di processo.

13. Perché è importante il sovraccarico e la pressione burst?

L'intervallo di misura nominale non è uguale alla pressione massima che il sensore può sopravvivere.

Gamma di misura

Campo di pressione su cui lo strumento è destinato a soddisfare le sue prestazioni di misura specificate.

Pressione di sovraccarico

Una pressione a breve termine sopra l'intervallo di misura che il sensore può sopportare senza danni permanenti, soggetto alle specifiche del modello.

Pressione del Burst

Un limite di sicurezza meccanico e non una condizione di funzionamento normale.

Le stazioni di pompaggio, le attrezzature idrauliche e le applicazioni a valvole veloci richiedono particolare attenzione ai picchi di pressione transitori.

14. Che altro dovrebbe essere considerato all'aperto o in ambienti Harsh?

• IP65, IP67, IP68 o altri requisiti di protezione dall'ingresso;

• Umidità;

• Spray di sale e corrosione;

• Vibrazione meccanica e shock;

• Illuminazione e sovratensione;

• Compatibilità elettromagnetica;

• Certificazione Hazardous-area.

La valutazione della protezione dall'ingresso e la protezione contro le esplosioni sono concetti diversi. Un alto grado di IP non significa che uno strumento è certificato per l'uso in una zona pericolosa.

15. Riferimento della selezione del sensore di pressione rapida

FAQ: Selezione del sensore di pressione

Q1: se la gamma del sensore è sempre di circa 1. 2 volte la pressione normale?

A: No. La massima pressione continua, i picchi transitori, il martello dell'acqua, la valutazione del sovraccarico e le prestazioni di misura richieste devono essere considerate tutte.

Q2: Come dovrei scegliere tra 0–10 bar e 0–16 bar?

A: Se la pressione di esercizio si avvicina a 10 bar e sono possibili picchi significativi, 0–16 bar può fornire maggiore margine di sovraccarico. Se la pressione effettiva è solo 2-3 bar, una gamma inutilmente ampia può ridurre la risoluzione efficace.

Q3: Qual è la differenza tra il manometro e la pressione assoluta?

R: La pressione di Gauge utilizza la pressione atmosferica locale come riferimento, mentre la pressione assoluta utilizza il vuoto assoluto.

Q4: Può un normale sensore di pressione essere installato direttamente su un processo ad alta temperatura?

A: Non sempre. Il diaframma di rilevamento, i sigilli e l'elettronica devono rimanere entro i limiti di temperatura. Possono essere richiesti accordi di raffreddamento o diaframma a distanza.

Q5: Perché un diaframma a filo consigliato per i prodotti viscosi?

A: riduce il rischio di blocco associato a passaggi di pressione stretti.

Q6: un sensore di pressione può misurare il livello liquido?

A: Sì. La misurazione del livello idrostatico converte la pressione del liquido-colonna in livello, ma la densità deve essere considerata.

Q7: Perché è comune 4–20 mA nella misurazione della pressione industriale?

A: È adatto per la trasmissione a lunga distanza e offre una buona immunità alla caduta della tensione e interferenze industriali.

Q8: è un sensore di pressione piezoelettrico adatto per la pressione statica del tappo?

A: Generalmente non è la prima scelta. La tecnologia piezoelettrica è più adatta alla pressione dinamica e ai transienti rapidi.

Q9: un sensore di pressione IP68 è automaticamente antideflagrante?

A: No. La classificazione IP copre la protezione dell'ingresso, mentre l'uso di aree pericolose richiede la certificazione Ex separata.

Q10: Quali informazioni ha bisogno METRAVON per la selezione dei sensori di pressione?

A: Si prega di fornire il requisito medio, manometro/assoluto/differenziale, pressione minima/normale/massimo, pressione di picco, temperatura di processo e ambiente, corrosione, viscosità, connessione di processo, posizione di montaggio, fornitura, uscita, lunghezza del cavo e requisiti di area pericolosa.

Conclusioni

La selezione del sensore di pressione non è semplicemente una questione di scegliere la più alta precisione o gamma più grande. Lo strumento corretto dovrebbe corrispondere al realeriferimento di pressione, gamma di misura, capacità di sovraccarico, temperatura, materiali bagnati, connessione di processo e interfaccia di uscita.

La pressione di carico è comune per le tubazioni, la pressione assoluta per molte applicazioni sottovuoto e atmosferica, e la pressione differenziale per il monitoraggio dei filtri e le misure selezionate a portata di mano. I supporti ad alta temperatura possono richiedere l'isolamento della temperatura, mentre i prodotti viscosi o cristallizzanti spesso beneficiano di disegni diaframma a filo o a distanza.

METRAVON consiglia di fornire il profilo di pressione completo, le proprietà medie, la temperatura, la connessione e le informazioni del sistema di controllo prima di selezionare la tecnologia di rilevamento e la configurazione dello strumento finale.