Принципы выбора датчиков давления и руководство по промышленному применению

Принципы выбора датчиков давления METRAVON и руководство по промышленному применению

Датчики давления преобразуют давление жидкостей, газов или пара в электрический сигнал. Они широко используются в водоочистке, нефтехимических установках, гидравлических системах, пневматических системах, насосных станциях, системах сжатого воздуха, контроле процессов и измерении гидростатического уровня.

В промышленной терминологии адатчик давлениячасто относится к чувствительному элементу или сборке зондирования, в то время какпередатчик давленияОбычно включает в себя кондиционирование сигнала, температурную компенсацию и стандартизированный выход, такой как 4-20 мА, 0-10 В или цифровой интерфейс связи.

Правильный выбор требует большего, чем просто диапазон и точность. Инженеры также должны учитыватьэталонное давление, пиковое давление, температура, совместимость материалов, возможность перегрузки, выход, соединение процесса, среда и система управления приемом.

1. Каковы основные технологии измерения давления?

пьезорезистивный

Использует изменение электрического сопротивления кремния при механическом напряжении. Он обладает высокой чувствительностью и широко используется в промышленных измерениях давления.

Трен Гауж

Использует изменение сопротивления металлических или полупроводниковых деформационных элементов, обычно измеряемое с помощью моста Уитстона.

емкий

Давление отклоняет диафрагму и изменяет емкость между диафрагмой и фиксированным электродом.

пьезоэлектрический

Использует заряд, генерируемый кварцем или пьезоэлектрической керамикой под действием силы и особенно подходит для измерения динамического давления и удара.

резонансный

Измеряет давление путем изменения естественной частоты вибрирующего механического чувствительного элемента.

2. Почему пьезоэлектрическое давление обычно не используется для длительного статического давления?

Пьезоэлектрические материалы генерируют электрический заряд при механическом напряжении. Они очень хорошо реагируют на быстрые изменения давления, но утечка заряда и характеристики измерительного усилителя делают их менее подходящими для длительного измерения статического давления.

Типичные применения включают:

• давление сгорания двигателя;

• Взрывное и ударное давление;

• гидравлическая пульсация;

• Высокоскоростные переходные давления;

• Динамическое измерение силы и вибрации.

Для давления трубопровода, давления воды, гидростатического давления резервуара и других долгосрочных статических измерений более распространены пьезорезистивные, емкостные или тензодатчики.

3. Окраска, абсолютное, дифференциальное и герметичное давление

"Вакуумное давление" обычно выражается либо абсолютным давлением, либо отрицательным калибровочным давлением, а не рассматривается как полностью независимая эталонная категория.

4. Какое давление следует выбрать?

Общее давление трубопровода

Давление калибра обычно используется.

Вакуумное / атмосферное измерение

Абсолютное давление часто бывает более уместным.

Фильтр дифференциального давления

Передатчик дифференциального давления может указывать на загрузку или блокировку фильтра.

Уровень закрытого танка

Дифференциальное давление может компенсировать давление газа над жидкостью.

5. Как следует выбирать диапазон давления?

Фиксированные правила, такие как работа на 60-80% от полной шкалы, не должны применяться повсеместно. Иногда это может служить ориентиром, но правильный размер должен учитывать:

• минимальное нормальное давление;

• нормальное рабочее давление;

• Максимальное непрерывное давление;

• Стартап, отключение или клапан-индуцированные пики;

• Водяной молоток или гидравлический удар;

• допустимое давление перегрузки;

• Давление взрыва.

Слишком маленький диапазон может привести к перегрузке или повреждению. Диапазон, который является неоправданно большим, уменьшает долю фактически используемого диапазона датчиков и может уменьшить эффективное разрешение системы.

Примечание выбора:Выходы насосов, гидравлические системы и быстрозакрывающиеся клапаны должны оцениваться для пиков динамического давления, а не только с использованием нормального рабочего давления.

6. Всегда ли точность выше?

Нет.

Датчик давления' Заявленная «точность» может включать или исключать различные компоненты, такие как линейность, гистерезис, повторяемость, нулевая ошибка и температурные эффекты. Различные производители также могут по-разному определять точность.

Подумайте:

• Базовая точность;

• повторяемость;

• гистерезис;

• нулевой температурный эффект;

• пространственно-температурный эффект;

• Долгосрочная стабильность;

• Интервал калибровки.

Для обычного управления процессом точность лабораторного уровня часто не требуется. Температура поля, установка и пульсация давления могут способствовать большей погрешности, чем номинальная точность датчика.

7. Почему температура важна?

Выбор датчика давления должен различать:

• средне-процессная температура;

• температура окружающей среды;

• предел температуры сенсорного элемента;

• предел температуры материала тюленя;

• Предел температуры электроники.

Для пара, термического масла или других горячих сред может потребоваться:

• сифоны или конденсатные петли;

• секции охлаждения;

• дистанционные капиллярные системы;

• диафрагменные уплотнения;

• Высокотемпературные уплотнительные материалы.

8. Как средние свойства влияют на выбор датчика давления?

9. Почему диафрагмы используются для вязких или кристаллизующих медиа?

Традиционные соединения под давлением могут содержать небольшие порты давления. Они могут блокироваться сиропом, илом, гелем, смазкой, суспензией или кристаллизующимися продуктами.

Смывная или смывная диафрагма помещает чувствительную поверхность непосредственно на интерфейс процесса и уменьшает узкие проходы и мертвый объем.

Типичные применения включают:

• высоковязкие жидкости;

• пищевые и гигиенические продукты;

• сыпь;

• кристаллизующиеся жидкости;

• Жидкости, содержащие взвешенные твердые вещества.

10. Как выбрать выходной сигнал?

11. Как следует выбирать процесс подключения?

Общие технологические связи включают в себя:

• Трубные нити G1/4 и G1/2;

• нити ДНЯО;

• M20×1. 5 и другие метрические потоки;

• Фланги;

• Санитарные зажимы;

• Флаш-диафрагменные соединения.

Подтвердите:

• существующий стандарт подключения оборудования;

• рейтинг давления;

• тип печати;

• Коррозионная совместимость;

• Гигиенические требования;

• Доступ к обслуживанию.

12. Повлияет ли установка положения на измерение давления?

Да.

Избегайте:

• Прямое воздействие сильного водяного молота;

• сильная механическая вибрация;

• Нежелательный захваченный газ или жидкость в импульсных устройствах;

• Прямой нагрев электроники высокотемпературной технологической жидкостью;

• Кабели, которые позволяют накапливать воду.

Установки давления газа, жидкости и пара могут требовать различных положений постукивания и передатчика, поэтому установка должна следовать конструкции трубопровода.

13. Почему давление и перегрузка важны?

Диапазон измерения не совпадает с максимальным давлением, которое может выдержать датчик.

Измерительный диапазон

Диапазон давления, в котором прибор предназначен для удовлетворения его заданных характеристик измерения.

Перегрузочное давление

Краткосрочное давление выше диапазона измерения, которое датчик может выдержать без постоянного повреждения, при условии спецификации модели.

Жаркое давление

Механический предел безопасности, а не нормальное рабочее состояние.

Насосные станции, гидравлическое оборудование и приложения с быстрым клапаном требуют особого внимания к переходным пикам давления.

14. Что еще следует учитывать на открытом воздухе или в суровых условиях?

• IP65, IP67, IP68 или другой требуемый рейтинг защиты от проникновения;

• влажность;

• соль и коррозия;

• Механическая вибрация и удар;

• молния и взрывное воздействие;

• Электромагнитная совместимость;

• Сертификация опасных зон.

Рейтинг защиты от проникновения и защита от взрыва - разные понятия. Высокая оценка IP не означает, что инструмент сертифицирован для использования в опасной зоне.

15. Ссылка выбора датчика быстрого давления

FAQ: Выбор датчика давления

Q1: Должен ли диапазон датчиков всегда быть приблизительно 1. В 2 раза выше нормального давления.

А: Нет. Следует учитывать максимальное непрерывное давление, переходные пики, водяной молоток, рейтинг перегрузки и требуемые показатели измерения.

Q2: Как выбрать между 0-10 и 0-16 барами?

A: Если рабочее давление приближается к 10 бар и возможны значительные пики, 0-16 бар может обеспечить больший запас перегрузки. Если фактическое давление составляет всего 2-3 бара, неоправданно большой диапазон может снизить эффективное разрешение.

Q3: В чем разница между калибровкой и абсолютным давлением?

Давление калибра использует местное атмосферное давление в качестве эталона, в то время как абсолютное давление использует абсолютный вакуум.

Q4: Можно ли установить обычный датчик давления непосредственно на высокотемпературный процесс?

Ответ: Не всегда. Чувствительная диафрагма, уплотнения и электроника должны оставаться в пределах своих температурных ограничений. Может потребоваться охлаждение или удаленное уплотнение диафрагмы.

Q5: Почему диафрагма рекомендуется для вязких продуктов?

A: Это снижает риск блокировки, связанной с узкими проходами под давлением.

Q6: Может ли датчик давления измерять уровень жидкости?

А: Да. Измерение уровня гидростатики преобразует давление жидких колонок в уровень, но следует учитывать плотность.

Q7: Почему при измерении промышленного давления частота составляет 4-20 мА?

A: Он подходит для передачи на большие расстояния и обеспечивает хороший иммунитет к падению напряжения и промышленным помехам.

Q8: Подходит ли пьезоэлектрический датчик давления для статического давления в резервуаре?

Ответ: Как правило, это не первый выбор. Пьезоэлектрическая технология лучше подходит для динамического давления и быстрых переходных процессов.

Q9: Является ли датчик давления IP68 автоматически взрывозащищенным?

А: Нет. Рейтинг IP охватывает защиту от проникновения, в то время как использование опасных зон требует отдельной сертификации Ex.

Q10: Какая информация необходима METRAVON для выбора датчика давления?

A: Просьба представить среднее, калибровочное/абсолютное/дифференциальное требование, минимальное/нормальное/максимальное давление, пиковое давление, температуру процесса и окружающей среды, коррозию, вязкость, технологическое соединение, место монтажа, подачу, выход, длину кабеля и требования в отношении опасных зон.

Заключение

Выбор датчика давления — это не просто выбор максимальной точности или наибольшего диапазона. Правильный инструмент должен соответствовать фактическомуэталон давления, диапазон измерения, возможность перегрузки, температура, смоченные материалы, технологическое соединение и выходной интерфейс.

Давление калибра является общим для трубопроводов, абсолютное давление для многих вакуумных и атмосферных применений, а также дифференциальное давление для мониторинга фильтров и отдельных измерений с закрытыми резервуарами. Высокотемпературные среды могут требовать температурной изоляции, в то время как вязкие или кристаллизующие продукты часто получают выгоду от конструкций с промывкой или диафрагмой.

METRAVON рекомендует предоставить полную информацию о профиле давления, средних свойствах, температуре, соединении и системе управления, прежде чем выбирать технологию зондирования и окончательную конфигурацию прибора.