Преобразователь давления уровня

Издание: Реформа ЖКХ № 3 .
Год: 2005

Резко активизировавшиеся в последние годы работы по энерго- и ресурсосбережению, прежде всего – в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), требуют применения во все возрастающем количестве современных систем учета и регулирования воды и энергоресурсов, которые должны иметь высокую точность и надежность при доступной цене.

При инженерном обеспечении объектов ЖКХ широкое применение находят преобразователи (датчики) избыточного давления. Они предназначены для непрерывного преобразования избыточного давления рабочей среды в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или напряжения, частотный или цифровой сигнал, который затем поступает на вход контроллера, вычислителя или другого устройства, где производится непосредственно вычисление измеряемой величины и, при необходимости, ее сравнение с заданным значением (уставкой)  и формирование управляющего сигнала для регулирования данного параметра.

Преобразователи давления широко применяются в системах холодного и горячего водо-, тепло- и пароснабжения для регулирования давления в напорном трубопроводе, управления работой насосов с частотным электрическим приводом, в системах теплоснабжения зданий, в системах котельной автоматики, а также в узлах учета и регулирования потребления тепловой энергии, обеспечивая контроль давления в прямом и обратном трубопроводах.

Каким требованиям должны отвечать преобразователи давления? Какими критериями следует руководствоваться при их выборе? Какие приборы в наиболее полной мере отвечают запросам ЖКХ? Кратким ответам на эти актуальные в настоящее время вопросы посвящена данная статья.

Специфика рынка преобразователей давления для ЖКХ заключается в том, что ему нужны в весьма большом количестве приборы  среднего класса точности. Как правило, нет необходимости, чтобы класс точности (т.е. относительная, приведенная к верхнему пределу измерения основная погрешность измерения давления) превышал 0,5%, а в целом ряде случаев достаточно иметь преобразователи давления класса точности не выше 1,0%. В то же время, учитывая массовый характер применения данных изделий на объектах ЖКХ, соответствующие преобразователи давления должны иметь высокую надежность и минимальную стоимость. Кроме того они должны иметь компактное исполнение, высокую степень защиты от воздействия воды и пыли (исполнение не хуже IP64) и быть удобны для монтажа на объектах ЖКХ.

Анализ условий работы преобразователей давления на объектах ЖКХ показывает, что в большинстве случаев применяются преобразователи давления с верхними пределами измерения 1,0 и 1,6 МПа, реже – 0,6 и 2,5 МПа. Являясь элементом системы регулирования, преобразователи давления работают совместно с исполнительными механизмами, как дискретными, так и непрерывными, обладающими определенными динамическими характеристиками, например, электромагнитными и электроприводными запорными и запорно-регулирующими клапанами, шаровыми кранами и затворами с ручным приводом и другим регулирующим оборудованием. Поэтому при пуске, остановке соответствующих гидро- или пневмосистем, или работе на переходных режимах регулирования могут возникать кратковременные  динамические перегрузки по давлению. Следовательно, преобразователи давления должны обладать значительной перегрузочной способностью по отношению к верхнему пределу измерения.

В то же время, условия работы преобразователей давления в котельных, индивидуальных или центральных тепловых пунктах (с учетом того, что подключение к источникам давления производится, как правило, с использованием импульсных трубок, исключающих постоянный расход рабочей среды в непосредственной близости от преобразователей давления), не предъявляют особых требований к способности преобразователей давления работать в условиях высоких температур рабочей или окружающей среды. Не предъявляется особых требований и к диапазону измерения давления, т.к. преобразователи давления, применяемые на объектах ЖКХ, в подавляющем большинстве случаев, контролируют поддержание заранее оговоренного в различных договорах на поставку или нормативно-технической документации на соответствующее оборудование уровня давления воды или другого теплоносителя в соответствующем трубопроводе.

Для обеспечения максимально возможной унификации преобразователи давления, в подавляющем большинстве случаев, должны иметь стандартный выходной сигнал постоянного тока, предпочтительно 4-20 мА. К сожалению, некоторые предприятия, выпускающие, например, приборы учета тепла, применяют конструктивные решения, требующие наличия у преобразователя давления, например, цифрового выходного сигнала. Этим самым они практически исключают возможность применения общепромышленных преобразователей давления с унифицированным выходом и заставляют потребителей применять специальные исполнения преобразователей давления, как правило, собственного изготовления и по повышенным ценам.  Однако в условиях значительной конкуренции на данном рынке, данные предприятия тем самым ограничивают применение собственных приборов учета в целом.

Качество преобразователей давления должно соответствовать современным требованиям, которые заключаются в следующем. Во-первых, являясь средством измерения, они должны пройти необходимую сертификацию  органами Госстандарта РФ, с выдачей соответствующего Сертификата об утверждении типа средства измерения, и быть внесены в Госреестр средств измерения, разрешенных к применению на территории России. Во-вторых, надежность преобразователей давления должна подтверждаться не только расчетными значениями показателя надежности, а реальным опытом длительной эксплуатации на объектах коммунального хозяйства. В-третьих, изготовитель продукции и предприятия, осуществляющие продажу, должны реально обеспечивать выполнение принятых на себя обязательств по качеству поставляемой продукции, изложенные в сопроводительной документации, включая ремонт и сервисное обслуживание, как в гарантийный, так и послегарантийный период.

Таким образом, для правильного выбора типа преобразователей давления необходимо обеспечить оптимальное соответствие перечисленным выше требованиям их стоимости, технических характеристик, качества, возможностей производства и предоставляемого сервиса.  Если сформулировать коротко, то основной критерий выбора заключается в том, что преобразователи давления для ЖКХ должны быть дешевыми, достаточно точными, надежными и доступными по цене и срокам поставки.

Действительно, зачем использовать дорогие преобразователи давления, предназначенные для работы в области атомной энергетики, работающие в жестких условиях эксплуатации, в конструкции которых используются специальные материалы, или, разработанные для предприятий нефтяной и газовой промышленности, работающие в условиях крайнего Севера и Сибири? Также нет смысла использовать в ЖКХ, высокоточные преобразователи давления, предназначенные для работы в составе комплексов коммерческого учета газа, где от их точности напрямую зависит точность вычисления объема прошедшего газа, или так называемые интеллектуальные датчики, предусматривающие возможность перенастройки предела измерения непосредственно на объекте, имеющих цифровой интерфейс и ряд других дополнительных опций.

Следует особо отметить, что, почувствовав перспективность данного рынка, на него пытаются выходить «производители», не имеющие ни необходимых опыта производства данных приборов,  ни соответствующей производственно-технологической базы. В результате потребителям начинают предлагать приборы весьма сомнительного качества, многие из которых не только не соответствуют элементарным требованиям собственной нормативно-технической документации по основной погрешности, термостабильности или временной стабильности, но и просто выходят из строя после непродолжительной эксплуатации.

В настоящее время выпускается большое количество преобразователей давления, отличающихся по принципу действия, точности, диапазонам измерения, стоимости и другим признакам. Среди иностранных производителей средств измерения давления наиболее известны такие, как WIKA, Rosemount, Siemens, Motorolla, среди отечественных – «ОРЛЭКС»,  «МИДА», «Манотомь», «Метран».

По принципу действия наиболее широкое применение получили тензорезистивные преобразователи давления, позволяющие наиболее просто преобразовать изменение давления в аналоговый выходной сигнал, а значит являющиеся максимально дешевыми и наиболее подходящими для крупносерийного и даже массового производства.

В приведенной ниже таблице представлены обобщенные технические характеристики преобразователя давления, наиболее полно, по нашему мнению, удовлетворяющего требованиям ЖКХ, и для сравнения стоимость (по прайс-листам предприятий-изготовителей) и технические характеристики некоторых из преобразователей давления, серийно выпускаемых отечественной промышленностью.

Надеемся, что указанные рекомендации, а также технические характеристики, как представленными в таблице, так и имеющимися в средствах информации, в том числе – по другим производителям, помогут потребителям выбрать тип преобразователя давления, наиболее полно отвечающего необходимым требованиям.

В заключении особо следует отметить, что, благодаря установке преобразователей давления и дистанционному контролю, обеспечивается существенно более высокая степень безопасности работы систем тепло- и водоснабжения. Это связано с тем, что по падению или повышению давления относительно установленных значений можно уже на ранних стадиях выявлять и своевременно устранять утечки из систем водо- и теплоснабжения, обнаруживать засорения теплообменников, фильтров,  неисправности в работе запорно-регулирующей арматуры, регистрировать выходы из строя или нештатную работу  насосного оборудования, предотвращать аварийные ситуации, связанные с чрезмерным повышением или падением давления.

Следовательно, установка преобразователей давления в напорных трубопроводах является необходимой профилактической мерой, призванной предотвратить или уменьшить последствия при возникновении тех или иных аварийных ситуаций. Поэтому действующие в Москве нормы и правила по обязательной установке преобразователей давления, опирающиеся на многолетний опыт их эксплуатации на объектах ЖКХ, считаем необходимым распространить, в том числе – посредством соответствующего совершенствования законодательной базы, на все регионы РФ.

Гидростатический уровнемер функционирует за счет измерения давления или перепада давления в жидкости. Такой способ основан на факте существования гидростатического давления в жидкости и его изменения прямо пропорционально глубине. Специальные датчики позволяющие измерять уровень в открытых или закрытых резервуарах. Соответственно, одна мембрана устанавливается непосредственно на резервуаре, а вторая – в области избыточного давления (для закрытых емкостей) и на подаче атмосферного давления (в открытых). Устройства такого типа могут работать с вязкими жидкостями и при большом избыточном давлении. Однако важно, чтобы чувствительный элемент находился в непосредственном контакте с измеряемой средой.

Виды гидростатических уровнемеров

Датчики уровня гидравлического типа выполняются в двух конструкционных вариантах.

Первый вариант исполнения – погружные преобразователи давления, что представляют собой 2 блока, объединенных компенсационным кабелем. Измерительный блок – это погружной зонд. Они используются для скважин, колодцев, открытых резервуаров, водоемов. Также подходят для безнапорных баков.  Устройства изготавливаются из разных материалов. Корпус может быть нержавеющим стальным или полимерным, а чувствительная мембрана – стальной или керамической. В оболочке компенсационного кабеля проходит трубка опорного давления, и она может быть тефлоновой, полиуретановой или из ПВХ.

Второй вариант – врезной преобразователь, подходящий для горизонтальной установки в стенку резервуара. В них предусмотрена открытая торцевая мембрана. Также модели могут быть контактными и бесконтактными.

Также модели классифицируются по:

• Способу присоединения: погружные, врезные, фланцевые;
• Типу измеряемой среды: неагрессивная или агрессивная, густая, абразивная и так далее;
• Способу связи с атмосферой: для закрытых и открытых резервуаров.

Область применения гидростатического датчика уровня

Гидростатические датчики уровня – оптимизированные функциональные устройства, помогающие измерять глубину столба и давления жидкости. Они используются в разных сферах промышленности, связанных с водой или с газом, в том числе в: нефтегазовой, химической, фармацевтической промышленности, где позволяют проводить контрольно-измерительные работы с газами, нефтью, топливом, спиртами и кислотами, проводить количественную оценку жидкостей.

Также это оборудование широко используется в металлургии и добывающей промышленности для оценки уровня грунтовых вод или жидкостей в скважинах, водоемах. Кроме того, они необходимы и в экологическом контроле, в том числе для промера объема резервуаров с технической и питьевой водой на заводах и в населенных пунктах, для контроля состояния естественных водоемов.

Качественная современная техника используется для решения следующих задач:

• Мониторинг уровня жидкости в емкости и ее давления в непрерывном режиме, вне зависимости от состава и уровня загрязненности;
• Оценка количества сжиженного газа в промышленных резервуарах;
• Контроль давления в различных гидравлических и воздушных системах – насосах и компрессорах;
• В качестве детекторов критического уровня;
• Контроль заполняемости оросительных установок, пульверизаторов;
• Коммерческий учет различных жидкостей;
• Отслеживание процесса заполнения септиков;
• Как защитный элемент в системах со скважинными насосами: предупреждают запуск на холостом ходу;
• Обследование узких труднодоступных мест в трубопроводах.

Принцип работы (действия) гидростатического уровнемера

Погружной скважинный датчик уровня измеряет гидростатическое давление. Этот метод позволяет определить высоту столба жидкости в зависимости от того, какое давление действует на боковые стенки сосуда или его дно. В соответствии с законом Паскаля, гидростатическое давление зависит только от высоты столба и плотности жидкости, а форма и общий объем резервуара никак на эту величину не влияют.

Поэтому можно стационарно закрепить на боковой поверхности резервуара датчик (либо использовать погружную модель, в которой датчик давления располагается непосредственно в контролируемой среде на определенной глубине). Соответственно, устройство помогает измерить давление, а затем преобразовать это значение в объем.

Принцип измерения сохраняется общим для всех уровнемеров, вне зависимости от того, какая конструкция выбрана – фланцевая, погружная или врезная. Важно учитывать, что с их помощью можно измерять только жидкости с постоянной плотностью.

Также имеет значение тип мембраны: открытую можно использовать только там, где в жидкости нет крупных включений, способных привести к повреждениям. Защищенную мембрану можно использовать для сильно загрязненных сред, но возможные включения должны быть больше размера технологического отверстия. Иначе мембрану придется часто чистить, а при механическом воздействии она может повредиться.

Преимущества использования гидростатического датчика уровня

С помощью гидростатического уровнемера можно измерить столб жидкости при глубине погружения до 100-250 м. Также есть модели в специальном исполнении, для глубоководных замеров. Ключевыми преимуществами таких устройств считаются:

• Надежные комплектующие, в том числе мембраны из нержавеющей стали и герметично изолированный корпус (класс защиты IP68) – стальной либо титановый;
• В кабеле предусматривается воздухопроницаемый, но водонепроницаемый фильтр;
• Возможность выбора длины (должна превышать максимальный уровень жидкости) и материала кабеля с учетом плотности и агрессивности измеряемых сред (для воды и жидкостей на водной основе, для масел, концентрированных кислот и щелочей или высокотемпературных жидкостей, нагретых до +125 градусов);
• Наличие дополнительных датчиков температуры, молниезащиты в определенных моделях, а также взрывозащищенное исполнение в ряде случаев;
• Возможность использования в тяжелых условиях и на большой глубине;
• Надежность и долговечность измерительного устройства, его легкая очистка (достаточно просто извлечь корпус из жидкости).

В каталоге компании Измеркон представлены модели, созданные для систем водоснабжения, для нужд гидрогеологии, а также для очистных сооружений. Также в наличии промышленные преобразователи уровня (в том числе с цифровым интерфейсом).

ДДМ-03-МИ, ДДМ-03-МИ-Ех
датчики избыточного, вакуумметрического абсолютного и дифференциального давления с электрическим выходным сигналом

ДДМ-03, ДДМ-03-Ех
датчики избыточного, вакуумметрического абсолютного и дифференциального давления с электрическим выходным сигналом

В технологических процессах, где важен показатель давления, а произвести измерения вручную не представляется возможным, применяется датчик абсолютного давления. Эксплуатируется в качестве преобразователя измеряемых величин в доступную информацию пользователю, выводя ее на дисплей. Подходит для статистического замера давления газов, жидкостей. Конструкция позволяет ему работать в агрессивной среде. Отличительной особенностью этого вида устройств является то, что опорной величиной (точкой отсчета) является абсолютный ноль (вакуум), что делает показатели именно этого прибора наиболее корректными, точными. Например, датчики, берущие за свою опорную величину атмосферное давление, могут иметь погрешности, так как это давление может изменяться, и значения в этот момент не будут отображать значения реального давления.

Датчик не имеет вентиляционного отверстия и состоит из предмембранной камеры, из которой выкачан весь воздух (максимально низкое значение 5.10-4 PSI), создан практически абсолютный вакуум. С другой стороны от камеры располагается сенсор. Информация о значении давления передается за счет смещения положения защитной пластины внутри устройства. Смещение происходит с увеличением давления и приводит в движение разделительные ячейки, а те затрагивают мембрану. Мембрана в свою очередь передает информацию на сенсор, а сенсор преобразует информацию в сигнал, делая понятными величины давления для пользователя.

Датчик абсолютного избыточно давления работает за счет давления на мембрану жидкости – входное давление через отведенный разъем приводит в движение защитную конструкцию в ячейке, осуществляющей замер. Показатель передает величину сенсору.

Сфера применения

Использование датчика абсолютного давление в различных средах позволяет понимать насколько давление закрытой системы отклоняется от нулевого состояния. Делает возможными своевременное вмешательство и коррекцию работы автоматических систем. Это не дает прерваться технологическому процессу, тем самым позволяя избежать убытков, связанных с простоем и неисправностью ценного оборудования и утратой сырья.

Промышленность. Пищевая, химическая и пр. ДАД позволяет контролировать параметры технологического процесса переработки, эффективность и качество результата которого зависит от абсолютного значения применяемых величин давления;

Пневматические насосные, гидравлические системы, компрессорные и иные установки. Здесь важен как датчик низкого абсолютного давления в тяжелых условиях, например в водной среде;

Метео-барометрические установки. Расположенные, перемещаемые в атмосфере. Для этих целей используются преимущественно электронные устройства со встроенными аналого-цифровыми микросхемами;

Системы компенсации крена и иных отклонений. ДАД устанавливается как преобразователь давления и статично мониторит работу электротехнических систем;

Энергетика, газовая и нефтяная промышленность. Требуется для контроля уровня давления относительно абсолюта величины в условиях полной герметичности. Контролирует понижение/увеличение давления. Это дает возможность контролировать рабочие характеристики систем и избегать аварийных ситуаций.

Так же находят применения в переработке, в фармацевтике, лабораторных и иных исследованиях.

Незаменим во взрывоопасных средах – под воздействием агрессивной среды или температурного воздействия, ломаясь – не несут угрозы системе, в которой применяется.

Классификация по видам

Сфера применения диктует некоторые особенности конструкции датчиков АД.

Чувствительный элемент. Возможен в кремниевом, керамическом или пьезорезистивном исполнении.

По типу выходного сигнала. Это может быть аналоговый, цифровой или ратиометрический.

По метрологическим характеристикам. Классы точности – имеется в виду диапазон возможной погрешности прибора и пр.

Варианты исполнения и технические характеристики разнообразны. Подобрать можно под любой технологический процесс, с учетом среды и климатических, механических особенностей эксплуатации.

Например, в автомобильной промышленности используются биометрический преобразователь абсолютного давления с встроенным датчиком температуры, который устанавливается в устройстве впускного коллектора. Сигналы, подаваемые датчиком, необходимы блоку управления для рациональной подачи топлива и воздуха в рампу. Т.е. пока двигатель не запущен, показатели датчика равны нулю, не зависят от величин атмосферного давления.

Также, биометрического типа датчик абсолютного давления газа используется в современном газобаллонном оборудовании, обеспечивая надежность функционирования.

Как выбрать датчик абсолютного давления

Используя каталог НПП Прома, можно выбрать и купить датчик абсолютного давления, соответствующий необходимым параметрам и характеристикам:

• предельные значения выходящего постоянного тока;
• напряжения питания;
• диапазон нагрузочного сопротивления;
• предел допустимой погрешности;
• доп. температурная и иная погрешность;
• климатическое исполнение датчика и температура рабочей среды;
• степень защиты по ГОСТ;
• наработка на отказ.

Цена датчиков абсолютного давления варьируется в зависимости от функционала и типа устройства, а также от корпуса, метода крепления и технических и эксплуатационных характеристик. Даже для работ одной отрасли могут использоваться абсолютно разные датчики.

НПП Прома специализируется на разработке и внедрении приборов автоматизации в производственный технологический процесс. Несколько десятков лет плодотворной работы конструкторского бюро, применение инноваций в технологии производства – позволяет НПП на должном уровне комплектовать устройствами своего изготовления ведущие промышленные, производственные объекты РФ.

Простота обслуживания приборов – датчиков абсолютного давления, упрощает монтаж, замену, чистку преобразователей, не отражаясь на производственных скоростях, не допуская снижения мощностей. Соотношения цена/качество – лучшее на рынке измерительного приборостроения. Сервисное обслуживание и широкая география поставок – делают сотрудничество с НПП Прома экономически привлекательным, максимально комфортным.

Компания НПП «Прома» является одним из ведущих производителей продукции для автоматизации промышленных производств в города России: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Нижний Новгород, Казань, Челябинск, Омск, Самара, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Пермь, Воронеж, Волгоград, Краснодар, Рязань.

Датчики и преобразователи давления

Давление, являясь физической величиной, является максимально информативным и удобным параметром, который широко используется для контроля технологических процессов в различных сферах применения – от систем коммерческого учета энергоресурсов, включая воду, нефть и газ, до автоматических систем и систем как регулирования, так и управления и в ядерной энергетической промышленности, и в авиации, и в космонавтике.

Предназначены преобразователи (датчики) давления для определения величины абсолютного давления или избыточного давления, разрежения и перепада давлений жидкости или газа и преобразования его в электрический или пневматический сигнал, величина которого пропорциональна величине измеряемого параметра, а также в цифровые данные.

В зависимости от конструктивных исполнений сенсора (чувствительного элемента) выделяют датчики (или преобразователи) давления

• пьезометрические,
• емкостные,
• тензометрические,
• индуктивные,
• резонансные,
• пневмо-компенсационные (пневматические).

Они могут быть оснащены устройствами визуального представления информации – цифровыми дисплеями и индикаторами уровня измеряемого давления.Индуктивные и пьезометрические преобразователи (датчики) давления, обладающие высоким быстродействием, позволяют измерять не только уровень плавно изменяющегося давления, но и амплитуду высокочастотных пульсаций.

Для различных областей применения данные приборы предлагаются (применяются) в обычном и взрывозащищенном исполнениях.

Из основных характеристик датчиков и преобразователей давления можно выделить: предел измерения, погрешность (основная и дополнительные (температурная, временная и др.)), тип выходного сигнала, а также межповерочный интервал (если прибор сертифицирован органами Госстандарта в качестве средства измерения).

ООО «НПФ «РАСКО» предлагает потребителям целую гамму датчиков и преобразователей давления, а также датчиков перепада давлений жидкости и газа в самых разнообразных исполнениях, в том числе, выпускаемых под брендом РАСКО: преобразователи давления газа ПД-Р – оптимальное решение для применения в сфере ЖКХ, в том числе, в составе тепло-счетчиков, преобразователь разности давлений ПДД-РАСКО – наиболее современное решение для контроля перепада давлений, в первую очередь, на счетчиках газа, а также фильтрах газовых и другом соответствующем оборудовании.

Преобразователь давления. Общая информация

Преобразователь давления — измерительный прибор, предназначенный для непрерывного измерения давления различных сред и последующего преобразования измеренного значения в унифицированный выходной сигнал по току или напряжению. Преобразователи давления часто называют датчиками давления. Давление определяется как единица силы создаваемая на единицу площади поверхности. В системе СИ единицей измерения давления является Паскаль (Па). Один Паскаль равен силе в один Ньютон, приложенной на площадь в один квадратный метр (Па = Н / м²).

В зависимости от вида измеряемого давления, преобразователи давления делятся на несколько видов.

Преобразователи избыточного давления

Рисунок 1 — Датчик давления общепромышленный PTE5000

Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой-либо средой относительно атмосферного давления. Этот тип преобразователей давления является самым распространенным и применяется практически во всех отраслях промышленности: ЖКХ, энергетика, водоподготовка, водоочистка, системы отопления, кондиционирования и вентиляции, пищевая промышленность, химия и др.

Для измерения избыточного давления воды, пара, нейтральных жидкостей и газов ООО «КИП-Сервис» предлагает датчик давления общепромышленного назначения PTE5000. Данные датчики широко применяются российскими предприятиями для измерения давления воды в системах котельной автоматики, системах водоснабжения и водоотведения, ЖКХ и других системах, где на первом плане стоит невысокая стоимость оборудования.

Преобразователи абсолютного давления

Рисунок 2 — Датчик давления общепромышленный CER-1

Данные преобразователи измеряют давление, создаваемое какой—либо средой относительно абсолютного разряжения (вакуума). Эти датчики давления не так широко распространены, и используются в основном в химической промышленности.
В ассортименте датчиков ООО «КИП-Сервис» преобразователи абсолютного давления представлены серией преобразователей давления CER-8000 и CER-2000 голландской фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV, выполненные в корпусе из нержавеющей стали, что актуально именно для химической промышленности. Следует отметить, что данные серии датчиков давления, в зависимости от модификации, могут применяться для измерения и других видов давления.

Преобразователи вакууметрического давления (разряжения)

Рисунок 3 — Преобразователь абсолютного давления. Датчики Klay.

Эти датчики измеряют уровень разряжения (вакуума) относительно атмосферного давления. На сегодняшний день вакуумные процессы находят широкое применение в таких отраслях, как пищевая промышленность (вакуумная упаковка, вакуумный транспорт), металлургическая промышленность и производство РТИ (литье под вакуумом), автомобилестроение и др.

Преобразователи гидростатического давления (гидростатические уровнемеры)

Данные преобразователи представляют собой разновидность датчиков избыточного давления, в том случае, когда последние применяются для измерения гидростатического уровня жидкостей. Преобразователь фактически измеряет давление столба жидкости над ним. Для применения в водоканалах и системах водоочистки в номенклатуре ООО «КИП-Сервис» представлены погружные гидростатические датчики уровня Hydrobar производства фирмы KLAY-INSTRUMENTS BV.

Как было сказано выше, единицей измерения давления в системе СИ является «Паскаль» (Па). На практике в промышленности широко применяются и другие единицы измерения, кроме «Па» наиболее распространенными являются «bar» (бар), «м.в.с.» (метр водяного столба) и «кгс/см²» (килограмм-сила на сантиметр квадратный), а также производные этих единиц: «мбар» (миллибар), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).

Конструкция преобразователей давления

Рисунок 4 — Схема конструкции преобразователей давления

На рисунке снизу приведена общая схема конструкции преобразователей давления. В зависимости от типа датчика, производителя прибора и особенностей применения, конструкция может меняться. Данная схема предназначена для ознакомления с основными элементами типового измерительного преобразователя давления.

• Кабельный ввод: Эта часть преобразователя давления используется для герметичного ввода электрического кабеля в датчик. Как правило, используется сальниковый ввод типа PG9, но встречаются и другие варианты подсоединения (например PG16, M20x1,5).
• Плата питания / искорзащиты: Данная плата осуществляет распределение электрической энергии между электронными компонентами датчика. У преобразователей во взрывобезопасном исполнении на данной плате реализуется функция искрозащиты. У недорогих датчиков давления (например, PTE5000), как правило, плата питания и преобразовательная плата совмещены.
• Корпус электроники: Часть датчика давления, в которой расположены плата питания и преобразовательная плата. У преобразователей низкой ценовой категории (WIKA, BD Sensors) корпус электроники и корпус собственно датчика представляют одно целое. Наличие отдельного корпуса для электроники характерно только для высококачественных преобразователей давления (например KLAY-INSTRUMETNS, EMERSON, VALCOM, YOKOGAWA).
• Преобразовательная плата: Это одна из самых важных частей преобразователей давления. Данная плата осуществляет преобразование сигнала от первичного сенсора в унифицированный электрический сигнал по току или по напряжению.
• Корпус датчика: Основная механическая часть, представляющая собой собственно тело преобразователя.
• Провода и атмосферная трубка: Провода, как правило, представляют собой кабельный шлейф, соединяющий выводы сенсора и преобразовательную плату. Атмосферная трубка используется в датчиках избыточного и вакууметрического давления для осуществления связи чувствительного элемента (сенсора давления) с атмосферным давлением.
• Технологическое соединение: Эта часть преобразователей давления используется для физического подключения датчика к процессу (к трубопроводу, емкости, аппарату). Наиболее распространенным соединением является резьбовое манометрическое подсоединение G1/2″ по стандарту DIN 16288 и резьба М20х1,5. Также широко встречаются соединения G1/4″, G1″, фланцевые соединения. В пищевой промышленности распространены специальные санитарные соединения, например молочная гайка DIN 11851, DRD-фланец, хомуты Tri-clamp. В ассортименте ООО «КИП-Сервис» есть специальные преобразователи давления для применения в пищевой (молочной, пивоваренной) промышленности. Это приборы производства KLAY-INSTRUMENTS BV — датчики давления серии 8000-SAN и интеллектуальные датчики давления серии 2000-SAN, которые полностью удовлетворяют всем требованиям пищевой промышленности по гигиене, точности измерений и температурным режимам.

  Рисунок 5 — Технологические соединения

• Сенсор давления (первичный преобразователь): Сенсор давления — один из ключевых элементов любого преобразователя давления. Данный элемент непосредственно осуществляет преобразование действующего на него давления в электрический сигнал, который потом унифицируется на преобразовательной плате. На сегодняшний день существует несколько способов преобразования давления в электрический сигнал. В промышленности применяются индуктивный, емкостной и тензорезистивный методы преобразования. Самым распространенным является тензорезистивный. Данный метод основан на явлении тензоэффекта в металлах и полупроводниках. Тензорезисторы соединенные в мостовую схему (мост Уитстона) под действием давления изменяют свое сопротивление, что приводит к разбалансу моста. Разбаланс прямо пропорционально зависит от степени деформации резисторов и, следовательно, от приложенного давления.

  Рисунок 6 — Мост Уитстона

На рынке существует 4 основных типа сенсоров, основанных на тензорезистивном методе преобразования, которые используют все существующие производители преобразователей давления. Рассмотрим каждый тип отдельно.

Типы сенсоров

Толстопленочный сенсор на металлической/керамической мембране

Данный тип тензорезистивных сенсоров является самых дешевым, и, как следствие, широко используется для производства недорогих преобразователей давления неагрессивных сред (вода, воздух, пар).

Толстопленочные сенсоры обладают следующими особенностями:

• Самое недорогое решение;
• Низкая точность — 0,5% или 1%;
• Измерение только высокого давления — от 1 бар и выше;
• Низкий запас по перегрузке, не более 2-кратной;
• Отсутствие термокомпенсации.

Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране

Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране

Тонкопленочные сенсоры на стальной мембране были разработаны специально для применения в составе преобразователей высокого (более 100 бар) давления. Они обеспечивают хорошую линейность и повторяемость при работе с высокими значениями давления.

Особенности тонкопленочных сенсоров:

• Применяются только для высоких давлений — от 6 бар;
• Точность — не более 0,25%;
• Низкий запас по перегрузке, не более 2-х, иногда 4-кратной;
• Отсутствие термокомпенсации.

Керамические тензорезистивные сенсоры

Керамические тензорезистивные сенсоры

Данный вид сенсоров используется для высокоточного измерения давления сред, не агрессивных к материалу керамики (как правило Al2O3), кроме пищевых продуктов (т. к. необходимо использование уплотнителя сенсора) и вязких сред. Данный тип сенсоров используют практически все ведущие производители преобразователей давления.

• Применяются для измерения как низкого так и высокого давления;
• Высокая точность — до 0,1%;
• Средняя устойчивость к перегрузкам;
• Шероховатая поверхность (нежелателен контакт с пищевыми средами).

Кремниевые тензорезистивные сенсоры

Кремниевые тензорезистивные сенсоры

Кремниевые тензорезистивные сенсоры широко применяются всеми ведущими производителями преобразователей давления в сочетании с защитной разделительной мембраной из нержавеющей стали (или других химически стойких сплавов) для высокоточного измерения давления различных сред.
Использование сварной разделительной мембраны из нерж. стали позволяет применять данный тип сенсоров в пищевой промышленности и для вязких сред.

• Применяются для измерения как низкого, так и высокого давления;
• Высокая точность — до 0,1%;
• Высокая устойчивость к перегрузкам.

Руководитель отдела маркетинга ООО «КИП-Сервис»Стариков И.И.

• Продукция
• Приборы для измерения давления
• Датчики избыточного давления

Датчики избыточного давления

ДДМ-03Т
датчик избыточного давления с электрическим выходным сигналом

Датчик избыточного давления представляет собой специализированный прибор, предназначенный для измерения давления, которое превышает показатели атмосферного. Прибор определяет уровень давления жидкостей и газов в различных системах и выполняет преобразование полученных показателей в электрические сигналы стандартного типа.

Типы и разновидности датчиков избыточного давления

ДИ по типу работы можно разделить на две большие группы: аналоговые и цифровые. Разница между ними заключается в принципах работы, контроля и передачи сигнала. В целом, все подобные приборы изготовлены примерно по одинаковому образцу и представляют собой систему с сенсорным блоком и блоком управления. Именно в этих блоках может быть использован аналоговый, либо же цифровой принцип работы и передачи данных.

Различают типы датчиков по средам, с которыми они могут работать. Существуют многофункциональные разновидности, а также приборы для измерения давления в жидких или газообразных средах. Некоторые модели могут работать в агрессивных условиях, например, использоваться в химической промышленности. Такие модели оснащены дополнительной защитой.

В качестве дополнительных элементов к подобным приборам в промышленности используются датчики разности давления (дифференциальные), позволяющие замерять уровни давления на точках перепада между высоким и низким. Приборы легко монтируются в общую сеть и позволяют считывать и анализировать максимум информации из контрольных областей. Контроль показателей можно проводить любыми способами, включая программные.

Следует обозначить доступный модельный ряд подобных изделий:

• Датчики общего использования (универсальные);
• Дифференциальные модели;
• Модели отдельно для высокого и низкого давления;
• Приборы, снабжённые специальными реле;
• Высокоточные приборы, предназначенные для специальных сред.

Сферы применения

Измеритель избыточного давления используется в качестве элемента контроля в самых различных сферах. Это могут быть системы контроля и регулирования низко- и высокотемпературных сред, включая вязкие жидкости и полимеры. Широко распространены подобные изделия и в качестве измерительных элементов для газов. Что касается сфер, то датчики избыточного давления используются в промышленности, авиастроении, судостроении, обеспечении подачи высокотемпературных газов и жидкостей, в ЖКХ и других областях.

Выбор датчиков достаточно большой, чтобы охватить возможность решения задач по контролю давления практически в любых ситуациях и в любых системах. Приборы отличаются чувствительностью, типом монтажного гнезда, а также типом электрического соединения. Выбор делают исходя из необходимых параметров замера, а главное, исходя из рабочей среды, особенно если она обладает определённой агрессивностью к металлам. Каждый прибор имеет детальное описание приемлемых для работы условий.

Преимущества и качественные характеристики

В отличие от стандартных датчиков, приборы для работы с избыточным давлением обязательно обладают повышенной степенью изоляции внутренних блоков, а также прочностью корпуса. Датчики способны работать в широком диапазоне температур — от -40 до +80 градусов Цельсия. Изделия защищены от влаги и пыли, оснащены системой искробезопасности.

Цена изделия невысока и зависит от его типа, а также технических особенностей. Все измерители перед продажей проходят специальную проверку на точность определения данных, прочность и безопасность. Купить датчик избыточного давления вы можете в компании НПП «ПРОМА», сделав заказ на странице с выбранными приборами.