Измерение технологических параметров преобразователи давления

Давление, эта важнейшая после температуры физическая величина, является определяющей во многих технологических процессах.

Преобразователи давления предназначены для измерений и непрерывного преобразования давления в унифицированный выходной сигнал постоянного тока, напряжения или в цифровой сигнал.

Используются датчики в регуляторах и других устройствах автоматики в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в системах водообработки, отопления, вентиляции и кондиционирования; гидравлических системах, холодильной технике, расходомерах и счетчиках; дизельных двигателях; тормозных системах; уровнемерах, в испытательных стендах и т.д.

Индустриальные измерения и контрольно-измерительная аппаратура применяются во всех областях промышленности — от атомной до пищевой и фармакологической; соответственно, везде нужны и преобразователи давления и преобразователи уровня.

Принцип действия датчиков основан на упругой деформации чувствительного элемента (сенсора), на который нанесены полупроводниковые тензорезисторы, включенные по схеме моста Уинстона. Измеряемое давление подводится через штуцер в рабочую полость датчика и вызывает деформацию диафрагмы. Это приводит к изменению геометрии резисторов, находящихся с ней в тесной механической связи и изменению их сопротивления. Происходит преобразование приложенного давления (механический вход) в изменение сопротивления (электрический выход).

Мы предлагаем следующий алгоритм, чтобы правильно подобрать датчик для Вашего применения:

1. Тип измеряемого давления

Преобразователи давления измеряют разность двух давлений, воздействующих на измерительную мембрану (чувствительный элемент) датчика. Одно из этих давлений — измеряемое, второе — опорное, то есть то давление, относительно которого происходит отсчет измеряемого. В зависимости от вида опорного давления все датчики разделяются на следующие виды:

Практически все наши преобразователи давления имеют модификации для измерения как абсолютного так и избыточного (в том числе разряжения) давлений. Подробнее Вы можете ознакомиться в разделе продукция/преобразователи давления.

Преобразователи абсолютного давленияПредназначены для измерения величины абсолютного давления жидких и газообразных сред. Опорное давление — вакуум. Воздух из внутренней полости чувствительного элемента датчика откачан. Например, барометр –частный случай датчика абсолютного давления.

Преобразователи избыточного (относительного) давленияПредназначены для измерения величины избыточного давления жидких и газообразных сред. Опорное давление — атмосферное; таким образом, одна сторона мембраны соединена с атмосферой.

Преобразователи дифференциального (разности, перепада) давленияПредназначены для измерения разности давления среды и используются для измерения расхода жидкостей, газа, пара, уровня жидкости. Давление подается на обе стороны мембраны, а выходной сигнал зависит от разности давлений.

В нашей линейке предствалены датчики

Преобразователи гидростатического давления (преобразователи уровня)Предназначены для преобразования гидростатического давления контролируемой среды в сигнал постоянного тока. Измеряют давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости. Изменение атмосферного давления компенсируется при помощи капиллярной (дыхательной трубки)

Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)Предназначены для измерения величины вакуумметрического давления жидких и газообразных сред. Опорное давление в этих датчиках также атмосферное. Однако, в отличие от датчиков избыточного давления, измеряемое давление меньше атмосферного, т.е. существует разрежение относительно атмосферы.

2. Среда использования датчика

Для надежной работы датчиков необходимо выбирать материалы элементов, контактирующих с измеряемой средой (мембран, фланцев, кабеля и уплотнительных колец) химически стойкими к этим средам. Например, для различных сред эксплуатации материалом мембран сенсоров может быть нержавеющая сталь, титан, титановый сплав, хастеллой, керамика, Kynar и др. Материал кабеля особенно актуален для погружных гидростатических датчиков давления. Для питьевой воды идеально подойдет полиэтиленовый PE кабель, для не агрессивных промышленных сред полиуретановый PUR. Если же Вы собираетесь использовать датчик в топливе или агрессивной жидкости, то оптимальным решением будет термопластичный эластомер (Hytrel) или тефлон (PTFE). Все эти материалы мы используем и предлагаем в своих модификациях датчиков Келлер.

3. Климатическое исполнение

Преобразователи давления также отличаются по климатическому исполнению. Следует обращать внимание на климатические условия (температура окружающей среды, влажность, прямое попадание воды и солнечных лучей) в месте установки датчика. Они должны соответствовать тем, на которые он рассчитан. Причем очень важно различать две температуры, которые могут оказывать влияние на наш датчик: температура окружающей среды и температура измеряемой среды. Наши преобразователи давления могут работать в условиях окружающей и измеряемой среды от -55 до 150С. Специальные исполнения преобразователей давления способны работать при температурах среды до +300С.

4. Выходной сигнал

Рассмотрим основные типы:

Тип выходного сигнала прежде всего зависит от уже имеющегося оборудования и стоящей перед Вами задачи. Для этого необходимо изучить входы, которые имеют используемые контроллеры, приборы, машины или регуляторы. Все перечисленные сигналы мы используем в наших датчиках давления, а также и многие другие.

Для автономных приборов мы бы посоветовали использовать датчики с цифровым интерфейсом I2C с данными датчиками Вы можете ознакомиться здесь. Если же Вам не удобно работать с цифровым выходом, то лучше использовать датчики с минимальным напряжением питания например 3,5V — это датчики 33X или 5V — это датчики 21Y.

5. Точность измерений

На рисунке представлен датчик без температурной компенсации и с температурной компенсацией осуществляемой по специальным алгоритмам микропроцессором в преобразователях давления Келлер.

Особое внимание следует уделять стабильности датчиков давления. Ведь даже очень точный датчик спустя нескольких часов работы при температурных циклах в широком диапазоне начинает давать дополнительную погрешность более 0,5%ВПИ. Что говорить, если эти циклы будут продолжаться месяцами и даже годами!

Некоторые виды датчиков давления имеют взрывозащищенное исполнение. Эти модели могут успешно использоваться для определения давления на взрывоопасных объектах с присутствием взрывчатых и легко воспламеняющихся газов и жидкостей. В линейке Келлер представлены как преобразователи с искробезопасной цепью, так и преобразователи со взрывонепроницаемой оболочкой.

Преобразователи давления относятся к измерительной технике и должны проходить обязательные сертификационные испытания. После этого они утверждаются и вносятся в Госреестр средств измерений.

Надеемся, что данный материал поможет Вам лучше ориентироваться при выборе преобразователей давления.

Преобразователь давления — это измерительный прибор, который предназначается для непрерывного измерения давления различных жидких и газообразных сред, а также последующего преобразования полученных значений измерения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Полученный в результате измерения сигнал используется в качестве входного сигнала для аппаратуры систем автоматического регулирования, управления и контроля технологических процессов.

Тензорезисторные преобразователи силы и давления получили широкое распространение как миниатюрные компактные устройства, которые способны измерять силу и давление в диапазоне от нескольких Па до нескольких МПа. Невозможно автоматизировать производство, на котором используются жидкости, пастообразные смеси, газы под давлением без использования приборов измерения и преобразования давления и силы.

Приборы для измерения давления в промышленности, также известные как датчики давления, применяются на участках диспетчеризации, энергосбережения, учета и контроля распределения газа, тепла и нефтепродуктов. Преобразователи давления установлены на предприятиях энергетики, газо- нефтепереработки, легкой и тяжелой промышленности, на объектах коммунальных служб и т.д.

Давление можно определить как единицу силы создаваемую на единицу площади поверхности. В системе СИ в качестве единицы измерения давления используется Паскаль (Па). Один Па равняется силе в один Ньютон (Н), приложенной на площадь в один метр квадратный (Па = Н / м2).

На практике широко распространены и другие единицы измерения. Помимо «Па» наиболее известны: «bar» (бар), «кгс/см2» (килограмм-сила на квадратный сантиметр) и «м.в.с.» (метры водяного столба), а также производные от них: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).

Приборы для измерения давления в промышленности, в зависимости от вида измеряемого давления, подразделяют на следующие группы

На рисунке ниже изображена общая схема конструктивного строения прибора для измерения давления. Конструкция может изменяться в зависимости от производителя прибора, типа использованного датчика, а также особенностей применения.

Конструктивное строение прибора для измерения давления

Рассмотрим основные элементы более подробно:

1. Кабельный ввод – служит для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Обычно, используется ссальниковый ввод типа PG9, однако бывают и другие варианты присоединения – PG16, M20x1,5 и т.д.

2. Клеммы – используются для подключения электрических проводов непосредственно к датчику. Большинство приборов для измерения давления имеют для подключения 2-х проводную схему с выходным сигналом от 4 до 20 мА.

3. Плата питания / искрозащиты – данная плата распределяет электрическую энергию между всеми электронными компонентами датчика. Устройства во взрывобезопасном исполнении при помощи данной платы реализуют функцию искрозащиты. В недорогих датчиках давления преобразовательная плата и плата питания, как правило, совмещены.

4. Корпус электроники – элемент датчика давления, в которой располагаются плата питания и преобразовательная плата.

5. Преобразовательная плата – одна из важнейших составляющих прибора измерения давления. Она преобразует сигнал непосредственно от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или напряжению.

6. Корпус датчика – это основная механическая часть, которая представляет собой «тело» прибора.

7. Провода и атмосферная трубка – провода – это кабельный шлейф, который соединяет преобразовательную плату и выводы сенсора. Атмосферная трубка используется в датчиках вакууметрического и избыточного давления для привязки чувствительного элемента к атмосферному давлению.

8. Технологическое соединение – применяется для физического подключения датчика к процессу, трубопроводу, аппарату или емкости. Наиболее распространено резьбовое манометрическое подсоединение G1/2″ по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также, часто можно встретить соединения G1/4″и G1″, а также фланцевые соединения. Существуют специальные санитарные присоединения, например, в пищевой промышленности распространены: молочная гайка DIN 11851,DRD-фланец и хомуты Tri-clamp.

9. Сенсор давления, также называемый первичным преобразователем — это один из основных элементов любого устройства измерения давления. Сенсор давления осуществляет преобразование действующего на него давления в электрический сигнал, чтобы затем унифицировать его на преобразовательной плате. Существует несколько способов преобразования давления в электрический сигнал. В промышленности используются емкостный, индуктивный и тензорезистивный методы преобразования. Однако, самым распространенным, на сегодняшний день, является тензорезистивный метод преобразования давления.

Тензорезистивный метод основан на таком явлении, как тензоэффект в металлах и полупроводниках. Тензорезисторы соединенные в мостовую схему Уитстона изменяют свое сопротивление под действием давления, что приводит к разбалансированию моста. Разбаланс прямо пропорционально зависит от степени деформации резисторов и, соответственно, от приложенного давления.

На рынке существует 4 основных типа сенсоров, принцип действия которых основан на тензорезистивном методе преобразования:

1. Толстопленочные сенсоры на металической/керамической мембране – один из самых дешевых типов сенсоров, применяется для производства недорогих моделей для неагрессивных сред, таких, как воздух, вода или пар.

2. Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране – разработанные специально для применения в преобразователях высокого давления,  работают со средой более 100 бар. Они обладают хорошей линейностью и повторяемостью при работе с высоким давлением.

3. Керамические тензорезистивные сенсоры – данный вид сенсоров применяется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных по отношению к материалу керамики, исключая пищевые продукты и вязкие среды. Самый распространенный тип датчиков давления.

4. Кремниевые тензорезистивные сенсоры – обычно применяются совместно с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали. Обладают высокой точностью измерения давления различных сред. Использование в данном типе сенсоров сварной разделительной мембраны из нержавеющей стали позволяет применять их в пищевой промышленности и для вязких сред.

1.1. Основные определенияМетрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.Измерить какую-либо величину – значит сравнить ее с другой однородной величиной (мерой), принятой за единицу.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Прямыми измерениями называются такие, при которых значения измеренной величины определяется непосредственным сравнением ее с мерами или показаниями измерительных приборов, градуированных в выбранных единицах измерения. Основные методы прямых измерений: непосредственного определения, компенсационный (нулевой) и дифференциальный (разностный).

Метод непосредственного определения значения технологического параметра состоит в непосредственных показаниях или записях измеренной величины. Тестер показывает текущее значение переменного (~) или постоянного (–) тока в (А), напряжения в (В), а сопротивления в (Ом).Компенсационный (нулевой) метод состоит в уравновешивании неизвестной измеряемой величины известной. Значение этой величины находится после достижения равновесия с известной величиной, этот момент фиксируется нуль-индикатором. К числу приборов, основанных на компенсационном методе, относятся потенциометры, уравновешенные мосты, весы с гирями и т. д.Дифференциальный (разностный) метод заключается в том, что прибором определяется разность между измеренной и некоторой известной (образцовой) величиной, после чего измеренная величина находится путем алгебраического сложения.

Косвенное измерение – измерение, при котором искомое значение величины находится на основании зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Примеры косвенных измерений – определение плотности по массе и объему или расхода по перепаду давления. Косвенные измерения широко используют в химической промышленности, когда прямые измерения невозможны или нецелесообразны.

Средства измерения – технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. Кроме мер, к ним относятся:· измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.· измерительный преобразователь – средство измерений, служащее для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки или хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.· первичный преобразователь (ПП) или датчик – измерительный преобразователь, к которому подведена измеряемая величина – первый в измерительной цепи.

Чувствительный элемент – часть измерительного прибора или преобразователя, находящаяся под непосредственным воздействием измеряемой величины.Канал связи служит для передачи сигнала от ПП к вторичному прибору. Если сигнал электрический, то в качестве канала связи используются провода или кабель, а если пневматический или гидравлический – то сигналы передаются по металлическим или пластмассовым трубкам.

Вторичный прибор (ВП) – устройство, воспринимающее сигнал от ПП и выражающее его в числовом виде при помощи показывающего (отсчетного) устройства – шкалы стрелочного прибора, цифрового индикатора, дисплея и др.

Измерительные приборы и преобразователи подразделяются по ряду признаков:· по роду измеряемых величин (термометры, манометры, расходомеры, уровнемеры, газоанализаторы и т.д.);· по назначению (рабочие, образцовые);· по способу отсчета показаний (показывающие, самопишущие);· по форме представления показаний (аналоговые, цифровые);· по принципу действия (механические, электрические, пневматические);· по характеру использования (оперативные, учетные, расчетные);· по условиям работы (переносные, стационарные);· по габаритам (полногабаритные, малогабаритные, миниатюрные).

Цифровой измерительный прибор автоматически вырабатывает дискретные сигналы измерительной информации, его показания представлены в цифровой форме.Аналоговый измерительный прибор – измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией измерения контролируемого технологического параметра – измеряемой величины.

По способу отсчета показаний приборы подразделяют на следующие группы:· прибор с ручной наводкой, у которого процесс измерения осуществляется сравнением измеряемой величины с мерами или образцами при непосредственном участии наблюдателя (весы с гирями, оптический пирометр с исчезающей нитью).· показывающий измерительный прибор – измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний (показывающий амперметр, вольтметр, манометр и др.). Отсчетные устройства аналоговых показывающих приборов состоят из шкалы и указателя. · регистрирующий (самопишущий) измерительный прибор – измерительный прибор, в котором предусматривается регистрация показаний, например, самопишущие мосты и потенциометры КСМ и КСП. Самопишущие приборы могут иметь автоматические устройства записи результатов измерения, например, на бумажный или электронный носитель.· комбинированный прибор осуществляет одновременное отображение показания и регистрацию измеряемой величины. Эти приборы могут быть оснащены дополнительными устройствами для сигнализации или для регулирования измеряемой величины.

Интегрирующий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором контролируемый технологический параметр подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной – счетчики электроэнергии, воды, газа.

Основные характеристики измерительных приборов

Диапазон измерений – это область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями этой шкалы.Предел измерений – наименьшее или наибольшее значение диапазона измерений.Погрешность измерения – отклонение результата от истинного значения измеряемой величины:· абсолютная – выраженная в единицах измерения;· относительная – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины. Относительная погрешность может быть выражена в процентах.сСтатическая характеристика – функциональная зависимость между измерениями контролируемой величины и выходным сигналом преобразователя; желательно, чтобы эта зависимость была линейной.Скорость измерения, быстродействие – максимальное число измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью. Противоположная величина – инерционность прибора, часто характеризуется временем измерения – время, прошедшее с момента изменения измеряемой величины до момента получения нового результата измерения на отсчетном устройстве с нормированной погрешностью.

Контактный и бесконтактный способы измерения

При контактном способе измерения чувствительный элемент находится под непосредственным воздействием измеряемой среды – «в контакте».При бесконтактном способе измерения чувствительный элемент находится на некотором удалении от измеряемой среды, отделенный от нее промежуточной средой.

Термометры, заполненные органическими жидкостями, применяют главным образом при измерении низких температур (пентан – от –200 до +20 °С, керосин – от –60 до +300 °С, толуол – от –90 до +200 °С, этиловый спирт – от –80 до +70 °С).

Органические жидкости, в отличие от ртути, смачивают стекло, что снижает точность отсчета показаний.

Термометры расширения жидкостные выпускают в прямом (рис. 27,а) и угловом (рис. 27,б) исполнении.

По назначению и области применения жидкостные термометры можно разделить на следующие группы: образцовые, лабораторные и специального назначения; технические; метеорологические; для сельского хозяйства; бытовые.

Ртутные электроконтактные термометры. Эти термометры (рис. 27,в,г) применяют не только для измерения температуры, но и для построения схем сигнализации, защиты и позиционного регулирования. Электроконтактные термометры изготовляют с впаянными в стекло неподвижными контактами 2 и 3 (рис. 27,в) или с одним подвижным контактом 4 (рис. 27,г), который можно перемещать внутри капилляра при помощи специального магнитного устройства 5 (настройка термометра). Один из неподвижный контактов 2 впаивается ниже нулевой отметки шкалы термометра, другой контакт находится выше и его положение определяет температуру срабатывания при замыкании или размыкании электрической цепи. Замыкание (размыкание) электрической цепи между контактами происходит вследствие расширения (сжатия) ртути при нагревании (охлаждении) нижней части термометра 1.

Манометрические термометры. Предназначены для дистанционного измерения температуры газов, паров, жидкостей в стационарных условиях.Принцип действия прибора основан на свойстве газов и жидкостей изменять давление внутри замкнутого объема при изменении измеряемой температуры. Прибор (рис. 30) состоит из термобаллона 1, выполняющего функцию чувствительного элемента, манометрической пружины 3 и связывающей их капиллярной трубки 2, а так же поводка с биметаллическим компенсатором окружающей температуры 4 (см. устройство пружинного манометра в разделе 2.2). Внутренний объем термобаллона, капиллярной трубки и полой манометрической пружины герметичны и связаны друг с другом, образуя единую термосистему, которая заполняется газом или жидкостью. Под действием температуры газ расширяется или сжимается, и его давление внутри термосистемы меняется, что воспринимается манометрической пружиной и через механическую передачу 5 передается на стрелочный указатель 6. Шкала прибора градуируется в единицах измерения температуры, хотя фактически происходит измерение давления.

Таким образом, данный прибор состоит из датчика или, другими словами, первичного преобразователя (измеряемая температура преобразуется в давление) – термобаллона, канала связи – капиллярной трубки и вторичного прибора – стрелочного показывающего манометра. Длина капиллярной трубки иногда достигает нескольких десятков метров, поэтому вторичный прибор манометрического термометра можно располагать на значительном удалении от места установки термобаллона.

Обновлено 05.10.2022 г.

В современной промышленности не обойтись без точных приборов измерения, которые служат для учета расхода различных жидкостей, а также газа, газовых смесей и пара. Помимо расходомеров с разными принципами действия, широко применяются электронные датчики давления. Они являются неотъемлемой частью измерительных комплексов, а также входят в состав теплосчетчиков, используются в системах автоматизированного контроля технологических процессов. Датчики давления востребованы в энергетике, пищевой промышленности, нефтяной и газовых отраслях и других сферах производства.

Это устройство для измерения и преобразования давления среды – жидкости, газа или пара. Полученное значение выводится на дисплей или передается в виде аналогового или цифрового выходного сигнала.

Принцип работы зависит от типа измеряемого давления, которое может быть абсолютным, избыточным и дифференциальным.

Типы датчиков давления

Так, в пищевом и химическом производстве широкое применение получил интеллектуальный датчик абсолютного давления, осуществляющий измерение относительно абсолютного вакуума. Отметим, что именно такое измерение применяется в узлах учета газа, пара и тепловой энергии для приведения расхода к стандартным условиям.

Решать задачи учета расхода измеряемой среды позволяет датчик дифференциального давления. Принцип его работы заключается в измерении разности давлений между двумя полостями – плюсовой и минусовой. Могут применяться для учета расхода, при помощи сужающих устройств. Сужающее устройство в трубопроводе представляет собой местное сопротивление, при прохождении через которое изменяется характер течения потока. Непосредственно перед сужающим устройством давление среды возрастает, а после него – снижается. Чем больше разница на входе и выходе сужающего устройства, тем больше расход среды, протекающей по трубе.

Кроме того, такой датчик позволяет производить учет объема жидкости не только в трубе, но и в емкости при помощи измерения давления столба жидкости на плюсовую мембрану и, при необходимости, измерения минусовой полостью давления под куполом емкости, для исключения влияния насыщенных паров. Такой метод называют гидростатическим.

В системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами не обойтись без такого прибора, как датчик избыточного давления. Он может использоваться в составе водяных систем теплоснабжения, а также входить в комплектацию узлов коммерческого и технологического учета жидкостей, газа и пара.

Промышленные датчики давления «ЭМИС-БАР», продуктовая линейка

Промышленные датчики давления «ЭМИС-БАР» представлены в различных вариантах исполнения, что позволяет сделать оптимальный выбор, в зависимости от поставленных задач и условий эксплуатации, в том числе при работе на низкотемпературных, высокотемпературных и агрессивных средах.

Они способны осуществлять непрерывное измерение абсолютного, избыточного, дифференциального и гидростатического давления, определять разрежение жидких и газообразных сред, насыщенного и перегретого пара.

Несколько вариантов исполнения позволяет сделать оптимальный выбор, в зависимости от поставленных задач и условий эксплуатации, в том числе при работе на низкотемпературных, высокотемпературных и агрессивных средах.

Стоит отметить, что у заказчика имеется возможность выбора материалов изготовления разделительной мембраны и корпуса электронного блока, типа, материала и размера фланца, типа и материала кронштейна. Также на выбор представлены несколько вариантов длины погружной части разделительной мембраны плюсовой полости.

Остановимся более подробно на технических характеристиках и модификациях.

Устройство прибора

• 1. Корпус;
• 2. Крышки корпуса, передняя крышка чаще всего служит экраном дисплея;
• 3. RFI- и EMI-фильтры– служат для гашения электромагнитных и радиопомех;
• 4. Электронный блок – модуль процессора;
• 5. Модуль дисплея – может отсутствовать;
• 6. Приемник давления – имеет различный внешний вид, в зависимости от типа;
• 7. Фланцы и метизы – для фланцевого исполнения;
• 8. Клеммная колодка;
• 9. Кнопки настройки.

В качестве сенсора используется монокристаллическая кремниевая мембрана с расположенными на ней пьезорезисторами. При этом мембрана, подложка и резистор выполнены из одного материала – кремния. Для защиты сенсора возможно исполнение с разделительной мембраной и заполняющей жидкостью.

Устройство сенсорного модуля

Сенсорный модуль состоит из:

• штуцера;
• разделительной мембраны;
• сенсора;
• камеры;

Сигнал с сенсора по гермовводам передается в модуль электроники. Имеется внутреннее программное обеспечение с возможностью самодиагностики. Настройка основных параметров может осуществляться с помощью кнопок ввода, расположенных на устройстве. Также настройка всех параметров возможна через протокол HART. При этом цифровой HART-сигнал накладывается на аналоговый, не оказывая влияния на его постоянную составляющую.

• настройка шкалы измерения с подачей опорного давления;
• настройка времени демпфирования;
• настройка шкалы измерения без подачи опорного давления;
• установка нуля;
• установка фиксированного значения тока выходного сигнала;
• установка аварийных значений тока;
• блокировка управления с кнопок;
• функция корнеизвлечения для преобразователей дифференциального давления;
• выбор единиц измерения.

Сертификация

Приборы «ЭМИС» – БАР» внесены в Госреестр средств измерения (№2219), имеют сертификат соответствия ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», всю необходимую разрешительную документацию, а также дополнительные сертификаты:

• Сертификат соответствия ТР ТС 032/2013 “О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением”.
• Декларация о соответствии ТР ТС 032/2013 “О безопасности машин и оборудования”.
• Декларация о соответствии ТР ТС 020/2011 “Электромагнитная совместимость технических средств”.
• Сертификат соответствия «Применение в средах, содержащих сероводород».
• Экспертное заключение по результатам санитарно-эпидемиологической экспертизы.
• Сертификат соответствия “Функциональная безопасность SIL2, SIL3”;
• EMC – Электромагнитная совместимость;
• Свидетельство о типовом одобрении Российского Морского Регистра Судоходства;
• «Интергазсерт»;
• «ATEX»;
• «РусХлорСерт».

Выпускаются с возможностью фланцевого и штуцерного соединения. На выбор заказчика есть несколько материалов мембраны, полости камеры и корпуса электронного блока, а также типа заполняющей жидкости.

• с фланцевым присоединением
• со штуцерным присоединением
• с открытой мембраной
• с выносной разделительной мембраной

Данные спецификации представлены с фланцевым креплением и с выносными разделительными мембранами. Модели 186,187, 188 являются преобразователями разрежения.

Спецификация 163 – с плоской мембраной, 164 – с погружной мембраной. Они применяются для точного определения уровня жидкости в различных емкостях и резервуарах.

Для использования на морских судах, все элементы конструкции прибора выполняются из нержавеющей стали в соответствии с требованиями Российского Морского Регистра Судоходства (далее РМРС).

Также нержавеющая сталь применяется при изготовлении преобразователей, предназначенных для эксплуатации в подземных выработках шахт, рудников и их наземных строениях, опасных по рудничному газу.

Промышленные датчики давления «ЭМИС-БАР» имеют несколько вариантов взрывозащиты, в том числе рудничную, что отражено в описании типа СИ. При этом взрывозащищенность приборов сохраняется при температуре окружающей среды от -60°С до +85° С.

Температура измеряемой среды стандартно для всех исполнений преобразователей составляет от -40 до +120, однако при использовании дополнительного оборудования: охладителей, разделителей сред мембранных, отборных устройств, возможно увеличение температуры измеряемой среды.

Разделитель сред предназначен для защиты чувствительного элемента измерительного прибора от воздействия, так называемых «проблемных» сред: агрессивных, сильновязких, загрязненных, застывающих, полимеризующихся и/или сред с высокой температурой.

• Штуцерный (резьбовое присоединение);
• Фланцевый;
• С выносной разделительной мембраной;
• С открытой разделительной мембраной, присоединение к процессу резьбовое;
• Гигиенические присоединения к процессу.

Промышленные датчики давления в комплектации с охладителями и/или отборными устройствами могут применяться на высокотемпературных средах. При этом для приборов штуцерного типа присоединения к процессу возможно одновременное применение охладителей и отборного устройства, для фланцевых датчиков допускается использование только охладителей. Кроме того, снизить температуру измеряемой среды позволяет капиллярная линия (1 метр линии дает понижение на 50°).

Преимущества

Каждый из представленных приборов обладает высокой точностью измерений на уровне лучших мировых образцов. При специальном заказе основная приведенная погрешность составляет 0,04%. Также они отличаются долговременной стабильностью – не более 0,1% в течение 5 лет (или 0,02% в течение года).

Их ключевыми особенностями являются широкий диапазон измерения (от -0,5 до 69 МПа), способность работать в условиях перегрузки до 105 МПа и расширенная самодиагностика.

Имеется возможность настройки (в том числе калибровки нуля) с кнопок непосредственно во взрывоопасной зоне, без нарушения взрывозащиты корпуса, а также обеспечена работа с фирменным программным обеспечением «ЭМИС» – Интегратор». Межповерочный интервал составляет 5 лет.

В 2018 году, в целях проведения ОПИ, «ЭМИС-БАР» были поставлены на объект УРМЦ «Газпром – Трансгаз – Екатеринбург». В своем отзыве заказчик отмечает, что за время опытно-промышленных испытаний они показали себя надёжным средством измерения, отвечающим всем техническим требованиям и в полной мере обеспечивающим заявленные метрологические и технико-эксплуатационные параметры. Приборы показали высокую стабильность при различных температурных режимах и в разных погодных условиях, высокую визуализацию, интуитивность и практическое удобство дисплея.

Также положительные характеристики ИД «ЭМИС-БАР» получили по результатам работы на «Березниковском содовом заводе», где измеряемой средой стала фильтровая жидкость карбоколонны. «Интерфейс настройки прибора интуитивный и понятный. Материал корпуса соответствует заявленному в паспорте. Несмотря на наличие в фильтровой жидкости агрессивных примесей, отложений и коррозии на сенсоре не было. Метрологические характеристики после 6 месяцев работы соответствуют заявленным. Диапазон напряжения питания может быть от 12 до 36 вольт, при этом влияния на работу прибора данный разбег по питанию не оказывает», – отмечает в отзыве заказчик.

Стоит отметить, что измерители «ЭМИС-БАР» являются частью комплексов учета энергоносителей и теплосчетчиков. Сейчас комплексы можно приобрести с расширенной гарантией до 3 лет, по Вашему запросу.

На рисунке комплекс учета «ЭМИС»-Эско 2210»

Необходимо добавить, что с появлением в продуктовой линейке «ЭМИС» датчиков давления, для заказчиков открылись возможности унификации применяемого оборудования и получения дополнительных выгод при комплексной покупке средств измерения нашей торговой марки!

Задать вопрос инженерам по работе производимых приборов

Промышленные датчики давления предназначены для измерения давления и последующего преобразования давления контролируемой среды (жидкости или газа) в унифицированный выходной сигнал. Приборы получили широкое распространение в технологических процессах и применяются в различных областях промышленности: пищевая, фармацевтическая, бумажная и д.р.

Существует множество видов датчиков давления, каждый из которых отличается по назначению, специфике применения и конструктивным особенностям. В этой статье мы расскажем, как из огромного количества вариантов выбрать подходящую модель.

На самом деле критериев выбор куда больше семи – именно поэтому рынок датчиков давления не ограничивается парой десятков вариантов, а предлагает сотни различных моделей, от экономичных приборов для нужд ЖКХ до интеллектуальных настраиваемых датчиков с взрывозащитной оболочкой для нефте-газовой промышленности. Но, чтобы разобраться в назначении и пригодности конкретной модификации, понять подойдет ли она для решения задачи, достаточно при выборе учитывать 7 простых критериев:

• Тип измеряемого давления.
• Тип измеряемой среды.
• Диапазон измерений.
• Точность измерений (погрешность).
• Температура процесса (измеряемой среды).
• Выходной сигнал.
• Присоединение к процессу.

Тип измеряемого давления

По типу измеряемого давления выделяют датчики:

• Абсолютного давления.
• Гидростатического давления.
• Дифференциального давления.
• Избыточного давления.
• Избыточного давление-разрежения.
• Разрежения (вакуумметрического давления).

Датчики абсолютного давления предназначены для измерения величины давления относительно абсолютного вакуума.

Датчики гидростатического давления измеряют давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости.

Датчики дифференциального давления применяются для измерения разности (перепада) давлений между двумя точками.

Датчики избыточного давления используются для измерения разницы между абсолютным давлением и относительным (абсолютным) атмосферным давлением.

Преобразователи избыточного давления-разряжения представляют собой сочетание датчиков избыточного и вакуумметрического давлений, т.е. измеряют как давление, так и разрежение.

Преобразователи вакуумметрического давления (разряжения) предназначены для измерения давления меньше атмосферного, т.е. там, где существует разрежение относительно атмосферы.

Тип измеряемой среды

Датчики давления могут использоваться для работы с неагрессивными и агрессивными газами и жидкостями, пищевыми, вязкими и абразивными средами, маслами, нефтепродуктами и т.д. Специфика контролируемой среды предполагает особые конструктивные решения датчиков, например, при наличии частиц грязи потребуется использование модификации с разделительной мембраной, которая будет защищать чувствительные элементы прибора от поломки и разрушения.

Диапазон измерений

Диапазон измерений датчика давления – это максимальные и минимальные значения, при подаче которых устройство будет осуществлять измерения и преобразование в выходной сигнал. Поэтому необходимо выбирать датчик, диапазон измерений которого соответствует диапазону давления предполагаемых измерений. При этом нужно учитывать как нормальные условия применения, так и случайные колебания давления.

Выделяют датчики высокого и сверхвысокого давления, датчики низкого и сверхнизкого давления, и преобразователи среднего давления.

Точность измерений (погрешность)

Для ряда технологических процессов наиболее важным показателем является точность измерений. Поэтому точность – это основная характеристика любого датчика, определяющая погрешность его измерений. Погрешность измерений представляет собой величину максимального расхождения между показаниями реального и эталонного измерения, определяется как максимальное отклонение измеренной характеристики от действительной.

В основном точность датчиков давления составляет 0,5% от диапазона измеряемого давления. Для менее требовательных к точности процессов погрешность может составлять 1,25% диапазона. Также существуют высокоточные датчики давления, погрешность измерений которых не превышает 0,25% и 0,1%.

Температура процесса (измеряемой среды)

Каждый из датчиков давления имеет допустимые пороги рабочего температурного диапазона. И важно, чтобы температура процесса не выходила за пределы этих значений.

Например, в пищевой промышленности имеют место кратковременные процессы, занимающие от 20 до 40 минут (санитарная обработка), во время которых температура измеряемой среды может возрастать до 120-145°C. В этом случае необходимо использовать датчики, устойчивые к временному воздействию высоких температур, например датчики давления МИДА-ДИ-12П-12 и МИДА-ДИ-12П-072-К-150.

Выходной сигнал

По типу выходного сигнала датчики давления подразделяются на:

• Модели с аналоговым выходным сигналом.
• Исполнения с цифровым выходным сигналом.
• Устройства с релейным выходным сигналом.

Приборы с релейным выходным сигналом предназначены для замыкания-размыкания цепи при достижении определенного значения давления, тем самым посылая сигнал на вторичные приборы контроля и управления.

Присоединение к процессу

Присоединением датчика давления к процессу называется способ монтажа устройства для осуществления измерений – к трубопроводу, импульсной линии и т.д. По типу механического присоединения различают датчики:

• С резьбовыми присоединениями.
• С фланцевыми присоединениями.
• Гигиеническими присоединениями.
• Погружные.

Общепромышленные исполнения датчиков давления наиболее часто монтируются с использованием резьбовых соединений G1/2″ DIN 16288 и M20x1,5.

Заключение

Помимо 7 главных критериев при выборе датчиков давления необходимо учитывать и другие условия эксплуатации: перепады температуры, вибрации, ударов, помех по цепям питания, наличия взрывоопасных установок и т.д. На нашем сайте вы найдете широкий выбор преобразователей давления, датчиков и реле давления, манометров и метрологического оборудования. Только качественные датчики!

Обновлено 19.10.2022 г.

Преобразователь давления используется в промышленности для непрерывного измерения давления среды – жидкости, газа (в том числе кислорода) или пара. Полученное значение преобразуется в выходной сигнал – аналоговый или цифровой. Кроме того, при наличии индикатора, результат отображается на дисплее.

Варианты исполнения измерительных преобразователей давления

Запуск производства интеллектуальных датчиков «ЭМИС»-БАР» состоялся в конце 2018 года, что позволило заказчику унифицировать применяемое оборудование, а также открыло возможность комплексной покупки КИП и А данной торговой марки с получением дополнительных выгод.

Технические характеристики ДД «ЭМИС-БАР» соответствуют ведущим мировым образцам. Они обладают точностью от 0,04%, имеют диапазон в пределах от -0,5 до 40 МПа, способны работать при перегрузке до 60 МПа, а также имеют комбинированную взрывозащиту Exdia.

Всего представлено 20 моделей с различными вариантами присоединения к процессу, в том числе с возможностью нижнего подвода импульсных трубок.

Технические характеристики

*В зависимости от выбранного полного диапазона измерения. **В зависимости от заполняющей жидкости капиллярных линий.

Пьезорезистивные преобразователи

В преобразователях «ЭМИС»-БАР» реализован пьезорезистивный метод измерения. Давление подается на разделительную мембрану, затем передается через заполняющую жидкость в измерительную камеру и приводит к деформации измерительной мембраны из монокристаллического кремния, в которой сформированы полупроводниковые резисторы моста Уитстона. Деформация пьезорезистора, находящегося в плече моста, приводит к изменению его сопротивления и, как следствие, разбалансу измерительного моста. Напряжение разбаланса моста, зависящее от давления в измерительной камере преобразуется электронным блоком в сигнал соответствующего выходного интерфейса.

Схема сенсорного модуля

Мембрана

Разделительная мембрана может быть изготовлена из таких материалов, как нержавеющая сталь 316L, сплав Хастеллой НН-276, тантал, монель, 316L с золотым напылением и никель.

Кроме того, для защиты сенсора от агрессивной среды и экстремальных температур используется разделитель сред. В этом случае разделительная мембрана датчика может быть:

• открытой, что применимо для вязких жидкостей;
• выносной с прямым монтажом;
• на капиллярной линии.

Отметим, что степень влияния температуры на разделительную мембрану зависит от её толщины, типа и размера, а также от длины и диаметра капилляра. (1 метр капиллярной линии позволяет снизить температуру на 50 градусов). При этом датчик возможно устанавливать на сильноагрессивные среды, например, такие как соляная кислота.

Диапазоны измерения

Как было сказано выше, датчики давления «ЭМИС-БАР» имеют широкий диапазон, а также способны работать при высоких перегрузках. Минимальные и максимальные значения для каждой модели представлены тут.

Выходные сигналы преобразователей давления

Измерительные преобразователи давления «ЭМИС-БАР» имеют выходные сигналы – 4–20 мА + HART с DD-файлами (Device Desription). DD-файл предоставляются производителем бесплатно При наличии НАRT-протокола имеется возможность передачи информации в цифровом виде по двухпроводной линии связи совместно с токовым сигналом 4–20 мА. Принимать и обрабатывать цифровой сигнал возможно с помощью любого устройства, поддерживающего HART-протокол. Цифровой интерфейс служит для связи датчика с портативным коммуникатором, либо с ПК посредством стандартного интерфейса и дополнительного модема.

Компания «ЭМИС» является членом ассоциации производителей оборудования, поддерживающего протокол HART. Наличие данного протокола позволяет одновременно использовать обе системы управления: компьютер с HART-протоколом и портативный HART-коммуникатор.

Преобразователь давления ЭМИС способен распознавать и выполнять команды каждого из них. При этом управляющие устройства могут иметь различные адреса и обмениваться данными в режиме разделения времени канала связи. Настройку можно производить с любым HART-коммуникатором или ПО поддерживающим HART.

Также можно использовать технологию FDT (FIELD DEVICE TOOL). Для работы с данной спецификацией необходимо использовать программное обеспечение поддерживающее DTM (DEVICE TYPE MANAGER). Например, бесплатный пакет PACTware (Process Automation Configuration Tool). PACTware представляет собой программное обеспечение для настройки любых типов приборов независимо от их изготовителя или используемой шины. В сочетании с DTM (Device Type Manager), поставляемыми компанией «ЭМИС», данное программное обеспечение позволяет выполнять настройку оборудования. Таким образом, для обеспечения настройки приборов должны быть установлены как PACTware, так и соответствующие DTM.

В июле 2019 г. были проведены испытания средств измерения ТМ «ЭМИС» на совместимость с адаптером беспроводной сети Wireless HART. Результат испытаний показал возможность применения решения от «Pepperl+Fuchs» для всей линейки «ЭМИС»-БАР».

С помощью адаптера WHA-ADP2 возможна беспроводная передача всех параметров прибора, полученных по протоколу HART или токовой петле 4-20мА. Кроме того, адаптер позволяет осуществлять электрическое питание датчика от встроенной батареи, что делает такое техническое решение автономным.