Где устанавливаются преобразователи давления

Во многих отраслях промышленности датчики давления являются необходимостью. При этом Важно, во время их установки соблюдать особые требования. Впрочем, имеются общие правила, необходимые для того, чтобы показания датчика давления всегда оставались точными, а срок его службы был длительным.

Установка датчика давления подразумевает под собой непосредственное подключение к магистрали и сигнальной линии. Ниже мы описали правила и методы установки датчиков, а также требования к условиям эксплуатации.

Преобразователь давления — это прибор, который применяется для измерения давления в жидкостях и газах, а также для преобразования давления в электрический сигнал. Он является одним из важных элементов контрольно-измерительных систем в многих отраслях промышленности.

Основной принцип работы преобразователя давления заключается в том, что при воздействии давления на чувствительный элемент, происходит изменение его формы или объема. Это изменение пропорционально давлению, и передается в виде изменения параметров электрического сигнала на выходе прибора.

Преобразователи давления бывают разных типов, в зависимости от используемой технологии и задач, которые они решают. Некоторые из них могут измерять давление до тысячных долей атмосферного давления, другие — до высоких значений давления, например, в нефтяной промышленности.

Вы можете поделиться статьёй в социальных сетях и мессенджерах:

Промышленные датчики давления являются вторыми по широте применения после датчиков температуры.

Сложно обозначить все области, где применяются такие устройства: это производство автомобилей, любые двигатели, компрессоры, водоканалы, пищевое и химическое производство и т.п.

Поэтому на вопрос «где используются датчики давления?» ответ – практически везде.

Нужно учитывать, что указанный параметр не всегда измеряется при помощи именно электронных сенсоров. Манометр – тоже своего рода датчик давления, хоть и в несколько условном виде.

Справка. Манометр – устройство, использующее деформацию трубчатой пружины или двухпластинчатой мембраны (что является более эффективным вариантом) для уравновешивания прилагаемой к ним силы. Один конец пружины спаян с держателем, второй передаёт усилие механизму, вращающему стрелку на циферблате.

Манометры часто применяются в различных сферах промышленности и закладываются в проекты. Один из наиболее известных отечественных производителей манометров – компания Росма, занимает весьма значительную часть рынка. Подробней об этой компании можно почитать в другой нашей статье. Если Вам необходима поставка манометров – обратитесь к нашим специалистам.

Однако речь в данной статье пойдёт именно о датчиках, то есть электронных преобразователях, преобразующих физические величины в унифицированный электрический сигнал.

Измерительные преобразователи давления, как правило, устанавливают в местах, удобных для обслуживания. Этим также достигается удаленность измерительного прибора от непосредственной точки измерения, что обеспечивает для такого класса приборов снижение влияния температуры на результат измерения.

Отличительной особенностью монтажа измерительных  преобразователей избыточного давления является установка приборов ниже уровня импульсной линии. эти линии и рабочие объемы чувствительных элементов приборов, в особенности, заполняются жидкой фазой. Для исключения воздушных пробок в них, их продувки в узле подвода среды устанавливаются клапаны продувки линии 3 (рис. 9.11).

Монтаж измерительных преобразователей разности давлений существенно не отличается от описанных выше. Однако включение преобразователя, как и показывающего дифманометра при больших статических давлениях, в работу требует выполнения ряда технологических операций и владения определенными навыками.

Рис. 9.11. Узлы подвода измеряемой среды к манометрическим приборам:

а – верхний подвод отбираемой пробы; б – нижний подвод отбираемой пробы:   1 – измерительный прибор; 2 – клапан подвода среды; 3 – клапан продувки линии.

Схема подключения измерительного преобразователя разности давлений показана на рис. 9.12. Преобразователь 1 подсоединяется к импульсным линиям с давлениями +р и –р через клапаны подвода 2 и 3. Для продувки подводящих линий, удаления воздушных пробок имеются штуцеры продувки 4 и 5. Уравнительный клапан 6 предназначен для подключения и отключения прибора в процессе пуско-наладочных работ, при периодической проверке его работоспособности. Методика включения измерительного преобразователя разности давлений в работу заключается в следующем.

Рис. 9.12. Схема подключения измерительного преобразователя разности давлений:

1 – преобразователь; 2, 3 – клапаны подвода; 4, 5 – штуцеры продувки;   6 – уравнительный

Импульсные линии с «плюсовым» и «минусовым» давлениями +р и –р   поочередно подключаются к измерительному преобразователю разности давлений 1 с помощью соответствующих клапанов подвода 2 и 3. При этом уравнительный клапан 6 для исключения подвода избыточного давления только к одной из камер преобразователя разности давлений должен быть открыт. С помощью штуцеров продувки 4, 5 из узла отбора и рабочих камер измерительного прибора удаляются воздушные пробки. После окончания этой операции и закрытия клапанов (при открытых клапанах подвода 2, 3) закрывается уравнительный клапан 6. После этого можно считать, что измерительный преобразователь разности давлений подключен к импульсной линии.

По аналогичной схеме включается в работу измерительный преобразователь разности давлений с блоком игольчатых клапанов, показанных на рис. 8.19.

При соединении измерительного прибора с рабочей средой главное внимание необходимо уделять герметичности соединительных стыков. В данном случае высокие требования предъявляются к материалу используемых прокладок.

При работе с агрессивными средами, а также со средами, которые имеют повышенную активность по отношению к медным сплавам (например, с ацетиленом), не допускается применение прокладок из меди и медных сплавов, содержащих более 70 % этого металла.  Недопустим также контакт медных сплавов с аммиаксодержащими средами (см. гл.2). В качестве прокладок рекомендуется применять другого рода мягкие металлы и сплавы, приведенные в табл. 9.1.

Рекомендуемые материалы для изготовления прокладок

Наиболее часто для изготовления прокладок для нормальных условий используется паронит, при измерении высоких давлений – медь и свинец. Однако необходимо обращать внимание на твердость материала. Медь должна быть в отожженном состоянии. Для небольших давлений могут также использоваться прокладки из кожи, фибры.

Выходные сигналы

В большинстве случаев промышленные датчики давления используют выходной сигнал 4 ..20 мА или 0 – 10 В, являющиеся наиболее распространённым.

В некоторых случаях могут производится приборы с ратиометрическим выходом.

Электрическое присоединение использует стандарт DIN 650 и DIN 43, встречаются также miniDIN.

Интересно подключение измерителей давления к ПЛК (программируемый логический контроллер), происходящее через замкнутую токовую петлю. Дело в том, что промышленные датчики давления имеют только один положительный аналоговый выход, подключающийся к положительному аналоговому входу ПЛК, после чего положительный выход питания сенсора подключается к питанию.

Таким образом промышленные датчики давления запитываются от своего же выходного сигнала. Данная схема весьма экономична и удобна, но имеет ограничение по мощности в 20 мА.

Иногда в подобную схему устанавливается гальваническая изоляция, представляющая собой модули, разделяющие блок питания для ПЛК и для датчика, что позволяет защитить оборудование от скачков напряжения.

Как установить датчик давления на магистрали

Для монтажа датчиков давления, предварительно необходимо установить отборные устройства, которые должны располагаться на прямых участках магистрали и находится на достаточном расстоянии от насосов, запорных устройств и других составляющих элементов. Следует внимательно отнестись к прокладке питающих и сигнальных линий, а также убедиться в том, кабельный ввод датчика надежно защищен от конденсата.

Если установка датчика планируется в непосредственной близости от места, где проходит линя связи электроустановок мощностью более 0,5 кВт, настоятельно рекомендуем использовать экранирующий кабель.

Датчик для измерения давления газа

Установка датчика для измерения давления газа осуществляется сверху в непосредственной близости к магистрали и под углом в 90 градусов.

В случае, когда установить датчик таким методом не предоставляется возможным, необходимо воспользоваться альтернативным вариантом. Для этого потребуются соединительные трубопроводы, имеющие односторонний уклон не менее 6 градусов от места отбора давления вверх к датчику.

Помимо вышеупомянутых возможных вариантов установки сверху магистрали, допустима установка датчика в нижней части, но предварительно разместив сосуды, которые используются для сбора конденсата. Как и в прошлом примере, потребуются соединительные трубопроводы имеющие односторонний уклон около 6 градусов от места отбора давления вверх к датчику.

Датчик измерения давления пара

При установке датчика для измерения давления пара имеющего температуру свыше 125оС, необходимо также установить предварительно заполненные водой импульсные трубки, которые способствуют снижению температуры, воздействующей на мембрану.

Измерение давления жидкости с помощью датчика

Устанавливать датчик давления жидкости рекомендуется снизу как можно ближе к магистрали и под углом 90 градусов.

Если такой метод является невозможным, тогда соединительные трубопроводы должны иметь односторонний уклон (не менее 1:10 или около 6 градусов) от места отбора давления вниз к датчику.

При ситуации, когда два вышеперечисленных варианта не подходят, то следует установить газосборники в наивысших точках соединительных трубопроводов. Трубопроводы должны иметь односторонний уклон (не менее 1:10 или около 6 градусов) от места отбора давления вниз к датчику.

Датчик измерения низкого давления

Следует учесть тот фактор, что угол установки датчика низкого давления оказывает большое влияние на нулевое значение. Не производстве калибровка нулевого значения устанавливается, приведя электрический разъем в верхнее положение. В случае, если вы планируете установить датчик электрическим разъемом не под 90 градусов вверх, то перед заказов предварительно сообщите положение, при которым датчик низкого давления будет монтироваться. Исходя из ваших требований будет проводится калибровка датчика на заводе.

Как купить промышленные датчики давления?

Купить промышленные датчики давления можно, связавшись с нашими специалистами любым удобным Вам способом.

Вы также можете обратиться к разделу нашего каталога, где представлены промышленные датчики давления.

Как любое средство измерения, применяющееся для сложных производственных задач, промышленные датчики давления должны проходить периодическую процедуру поверки или калибровки. Наша компания предлагает услуги по организации поверки, калибровки и занесения в реестр СИ различного оборудования. Мы работаем только с лабораториями, прошедшими государственную аккредитацию.

Также мы оказываем услуги по ремонту и оперативной замене оборудования.

Мы поставляем оборудование по всей территории России и стран Таможенного Союза. В этом нам помогают проверенные компании-грузоперевозчики.

Спросите опытного эксперта сейчас и получите варианты решения!

Виды преобразователей давления

Существует множество различных видов преобразователей давления, в зависимости от их конструктивных особенностей и принципов работы. Рассмотрим некоторые из них:

Промышленные преобразователи давления на крупных предприятиях

На крупных промышленных предприятиях можно встретить и иные варианты преобразователей давления. Они более массивные, имеют куда большее разнообразие подключений и иногда поддерживают беспроводную связь и цифровые решения.

Датчик давления VegaBar 38

Хорошим примером подобной продукции является компания VEGA, разрабатывающая большое количество решений для наиболее крупных предприятий. На нашем сайте есть статья с подробным описанием продукции этой компании. Вы также можете заказать поставку оборудования VEGA в Россию.

Области применения

Существует большое количество различных применений, использующих специальные типы мембран. Например, мембрана общепромышленного сенсора может быть утоплена в корпус, внешне такой сенсор может иметь резьбу и канал, ведущий к ней. Иногда в него могут устанавливать демпфер для дополнительной амортизации (характерно для измерения давления сжатого воздуха).

Датчик давления общепромышленный ТД-10.107b

Для пищевой и фармацевтической промышленности не годятся такие конструкции, т.к. они легко и быстро забиваются, нарушая работу прибора. В таких случаях используют промышленные датчики давления с плоской мембраной, как правило из более плотного материала, чем обычно (хотя конструкция остаётся крайне чувствительной, так что не стоит трогать мембрану руками).

Датчик давления с плоской мембраной ТД-13.102b

Наиболее распространённая точность датчиков давления – 0.5% и 0.25%. К высокоточным изделиям можно относить приборы с точностью 0.1% и 0.05%, иногда могут встретиться 0.03%. Как правило, любая точность в технических характеристиках прибора даётся при температуре + 25 C. То есть любой преобразователь имеет определённую температурную зависимость.

Для изделий проводится температурная компенсация, проходящая в диапазоне температур от +5 до +80 C. Благодаря такой настройке температурный сдвиг измерений будет не так сильно сказываться. Для некоторых применений характерна компенсация вплоть до 125 C, чтобы повысить эффективность измерений при высоких температурах.

Высокотемпературный датчик давления ТД-10.130b

Промышленные датчики давления имеют ещё один очень важный показатель – долговременная стабильность датчика. Данный показатель измеряется в % от ВПИ (верхнего предела измерений) и характеризует отклонение точности измерений от нулевой точки в процессе эксплуатации изделия. Это естественный процесс, избежать его невозможно, а порождаемые им проблемы решаются посредством периодической калибровки изделия.

Промышленные датчики давления также можно разделить по диапазону измерений, то есть ВПИ.

Верхний предел измерений – предельное давление для мембраны преобразователя, исчисляемое в барах.

Конечно, есть и нижний предел измерений, характеризующий минимальное давление для отклика. Как правило он находится в пределах от -1 (вакуум) до 1 бара, но для некоторых редких применений могут производиться изделия с иным НПИ, например, в 10 бар. Такое может понадобится, если на предприятии необходимо измерять очень узкий диапазон давлений.

НПИ -1 бар характерен для вакууметрических сенсоров, служащих для измерения разрежения.

Датчик высокого давления ТД-10133

Диапазоны делятся по типовым решениям и представляют собой заранее устоявшиеся шаблоны. Например, после 10 кПа может идти 30 кПа, и найти 20, даже если они необходимы, будет непростой задачей.

Стандартной линейкой ВПИ у большинства производителей являются 6, 10, 16, 25 и 100 бар.

Справка. Не все предприятия используют именно бары или атмосферы. На некоторых производствах используют кПа (килопаскали). Это может быть важной деталью, так как конкретный ПЛК может использовать определённые единицы измерений и при их несоответствии может понадобится корректировка.

Применение преобразователей давления

Преобразователи давления используются в широком спектре промышленных приложений и могут быть найдены в различных средах, включая газы и жидкости. Они преобразуют давление в электрический сигнал, который может быть прочитан приборами в системе управления.

Применение преобразователей давления включает измерение давления в газопроводах, трубопроводах и других технических системах. Они используются в автоматике, контроле качества, управлении производственными процессами, в системах безопасности и многих других областях.

Преобразователи давления масла широко применяются в машиностроительной промышленности для контроля давления масла в двигателях, гидравлических системах и других приложениях. Они обеспечивают точное измерение давления масла, что позволяет предотвращать проблемы с работой двигателя и улучшает его производительность.

Преобразователи давления также применяются в медицинских приборах для контроля давления крови. Они могут быть использованы для мониторинга кровяного давления у пациентов в больницах, а также для личного использования дома.

В общем, использование преобразователей давления позволяет добиться высокого уровня точности при измерении давления в разных средах. Это позволяет обеспечить безопасность и надежность технических систем, а также повысить эффективность их работы.

Определение преобразователя давления

Преобразователь давления — это устройство, которое конвертирует входной давление в соответствующий выходной сигнал, такой как электрический ток или напряжение. Он обеспечивает простой, надежный и точный способ измерения давления в различных промышленных и технических приложениях. Преобразователи давления часто используются в машиностроении, медицинской технике, авиации, нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Преобразователь давления работает на принципе измерения переменного сопротивления, изменение которого зависит от давления. Он содержит датчик давления, который преобразует физическую величину давления в электрический сигнал. Сигнал проходит через цепь усиления, где его анализируют и преобразуют в нужную форму.

Преобразователи давления могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые преобразователи выдают выходной сигнал в виде аналоговой величины, такой как напряжение или ток. Цифровые преобразователи выдают цифровой сигнал, который может быть легко обработан и интерпретирован компьютерной системой.

Преобразователи давления доступны в различных конструкциях и размерах, что делает их удобными для различных приложений. Они также могут быть конфигурированы для работы на определенных диапазонах давления, что обеспечивает точное измерение в соответствии с требуемыми параметрами.

Условия эксплуатации

Во время эксплуатации датчиков давления, строго запрещается превышать допустимые производителем значения окружающей и измеряющей среды, а также параметры вибрации и механических ударов.

В случаях работы при отрицательных температурах, необходимо учитывать следующие факторы:

Перед заказом датчиков, которые планируется использовать в агрессивной среде, рекомендуем обратиться к консультантам нашей компании для подбора необходимых датчиков, изготовленных из устойчивых к воздействию таких сред материалов. С измеряемой средой контактирует штуцер, мембрана и уплотнение датчика давления.

Для датчиков искробезопасного исполнения питание должно осуществляться только от специальных блоков искрозащиты.

В случае возникновения вопросов и трудностей при выборе датчика давления, обратитесь к нашим специалистам. Мы проконсультируем Вас и подберем датчик, подходящий под решение Ваших задач.

Вопрос-ответ

Существует несколько типов преобразователей давления: мембранные, пьезорезистивные, емкостные, резонансные, оптические. Они отличаются по своему принципу действия и области применения.

Для чего используется преобразователь давления?

Преобразователь давления используется для измерения давления в различных системах и устройствах: воздухоснабжении, гидросистемах, в пищевой и химической промышленности, в автомобилях и самолетах. Также он используется для контроля давления в системах безопасности и контроля уровня жидкости.

Как работает мембранный преобразователь давления?

Мембранный преобразователь давления — это устройство, которое измеряет давление путем изменения формы мембраны, обычно изготовленной из металла. Мембрана находится между средой с давлением и датчиком. При увеличении давления на мембрану, она начинает деформироваться, и это деформирование замеряется датчиком. Значение давления определяется по изменению формы мембраны.

Какой принцип работы у пьезорезистивных преобразователей давления?

Пьезорезистивный датчик состоит из кристаллов, которые имеют свойство изменять свою электропроводность при деформации. При приложении давления к кристаллам они деформируются, что приводит к изменению электрического сопротивления кристаллов. Это изменение сопротивления измеряется как изменение напряжения. Зная это изменение напряжения и соответствующее ему изменение давления, можно определить значение давления.

Какие преимущества у оптических преобразователей давления?

Оптический датчик использует принцип изменения показателя преломления света при изменении давления. Преимуществом оптических датчиков является их высокая точность и стабильность показаний, высокое быстродействие и возможность работы в широком диапазоне температур и давлений. Они также не чувствительны к воздействию электромагнитных полей и радиочастотных помех.

Принцип работы преобразователя давления

Преобразователь давления – это устройство, которое используется для преобразования физической величины, измеряемой давления газа или жидкости, в электрический сигнал.

Основной принцип работы преобразователя заключается в использовании мембраны, которая реагирует на изменения давления внешней среды. Мембрана имеет обратную связь с устройством, которое измеряет изменения сопротивления, связанные с сжатием или растяжением металлических проводов внутри устройства.

Чем выше давление, тем ближе металлические провода к друг другу, и наоборот. Таким образом, измеренные сопротивления преобразуются в электрический сигнал, который затем может быть использован для управления системами автоматического контроля и управления, например для регулировки давления внутри трубопроводов.

Преобразователь давления может быть использован в разных отраслях промышленности, включая производство, нефтегазовую промышленность, энергетику и медицину.

Присоединение датчиков давления

Здесь нельзя сказать, что есть прочно устоявшиеся типовые соединения, на разных производствах они могут отличаться.

В основном используется резьбовое присоединение.

Для присоединения при помощи газовой резьбы (G) характерны диаметры обычно 1.4 или 1.5 дюйма.

Для метрической резьбы характерны М20×1,5 и М12×1,5.

Подключение датчика давления

Во время установки датчика давления, вворачивать его необходимо строго за выделенное для этого производителем место (шестигранник, кольцо и другое). Вворачивать датчик за корпус категорически запрещается.

При необходимости в дополнительном уплотнении не рекомендуется использовать внештатные материалы. Все уплотнение поставляется в комплекте от производителя вместе с датчиком.

Запрещается установка датчика в замкнутый объем, заполненный жидкостью. Такие действия приведут к повреждению мембраны.

Чтобы защитить мембрану датчика от возможных гидроударов, рекомендуется дополнительно применять демпфер гидроударов.

Подключение датчика через кран или вентильный блок упростит эксплуатацию и дальнейшее обслуживание. Такой метод позволит быстро демонтировать и монтировать датчик.

Промышленные датчики давления. Устройство и типы

В качестве сенсора могут использоваться два типа мембран – тензометрические и пьезометрические.

Мембрана, установленная в сенсоре, может либо изменить своё электрическое сопротивление, либо вырабатывает электрический ток под давлением.

Поскольку на мембрану оказывается длительное давление, пьезорезистор постоянно вырабатывает слабый ток, передающийся на расположенный за ней блок электроники, обрабатывающий сигнал с мембраны и передающий его далее на преобразователь. Преобразователь в свою очередь конвертирует полученные данные в унифицированный цифровой сигнал.

Чтобы защитить мембрану сенсора от повреждений, ставят дополнительную высокопрочную мембрану, а пространство между ними заполняют несжимаемой жидкостью, обычно маслом.

Масло может быть техническим (обычно так и бывает), но кроме этого может использоваться и пищевое. Как правило, это является требованием пищевых производств, чтобы в случае повреждения защитной мембраны или корпуса изделия техническое масло не могло попасть в рабочую среду.

В общем можно разделить все промышленные датчики давления на два типа.

Преобразователи относительного давления обычно имеют в области мембраны сенсора связь с атмосферой. Таким образом измерения всегда производятся с поправкой на атмосферу, то есть давление измеряется относительно неё.

Датчик абсолютного давления ТД-10.101b

Преобразователи абсолютного давления герметичны и с атмосферой никак не связаны, таким образом они измеряют прямое давление на мембрану.

Список применений весьма обширен у обоих типов преобразователей, всё зависит от конкретных запросов отдельного производства.

Всё же отметим несколько вариантов. Преобразователи относительного давления являются незаменимыми в области расчёта гидростатического давления, оказываемого столбом жидкости в некой ёмкости.

Если столб жидкости в ёмкости связан с атмосферой, то преобразователь абсолютного давления измерит давление и столба жидкости, и атмосферы, то есть произведёт неадекватные измерения. В таких случаях применяются только относительные преобразователи.

Справка. Иногда датчики относительного давления погружного типа могут назвать датчиком уровня. Это не верно, такие преобразователи называются датчиками гидростатического давления.

Преобразователь дифференциального давления может устанавливаться в герметичных ёмкостях, где к нему подводятся два трубопровода, заполненных несжимаемой жидкостью, обычно маслом.

датчик дифференциального давления ТД-12.104b

Трубопроводы отсечены от пространства ёмкости мембранами, на одну из которых давит воздух, на другую жидкость.

Почему нельзя позволить датчику контактировать непосредственно с жидкостью? Разделители необходимы для компенсации резких скачков напряжения мембраны при наполнении или заборе жидкости из ёмкости. Масло обладает достаточной инерцией и позволяет получить более сглаженную характеристику измерений. Не стоит забывать и о банальной защите сложного оборудования от внешней среды.

Конечно, это может порождать и сложности. Например, для монтажа мембранного разделителя придется отправить само устройство на производство таких мембран.