圧力トランスミッタとは
圧力トランスミッタは、取付点の圧力を、制御室、PLC、記録装置へ届く連続した電気信号に変換します。よくある形は 4-20 mA を流す 2 線式のループで、そこに重ねて HART を使うことも多く、近年はデジタルバスも増えています。計器の内側には、感知素子、その出力を調整し補償する電子回路、そしてループを駆動する出力段が入っています。
近隣の機器との違いを正確に言っておく価値があります。照会ではしばしば混同されるからです。圧力計は現地表示をするだけで、何も送り出しません。圧力スイッチは設定値で状態が切り替わり、オン/オフの接点を作ります。トランスミッタは圧力に比例した信号を連続して作ります。トランスミッタに現地表示が付いていることはありますが、表示があることがそれをトランスミッタにしているのではありません。
選定は、次の 4 つの問いをこの順で決めることにまとまります。圧力をどの基準に対して測るか、測定値がどの範囲をカバーし、どこまで細かく分解できるか、媒体が接液部をどう攻撃するか、そして機器が物理的にどこに置かれるかです。プロトコル、表示、診断などは、この 4 つのあとで決まります。
圧力トランスミッタの測定原理
感知素子は、加えられた圧力によって変形またはひずみ、それを電気的な変化に変換します。その手段は型によってピエゾ抵抗型、静電容量型、薄膜ひずみゲージ型、圧電型と分かれます。素子だけでないトランスミッタにしているのは、そのまわりの信号調整です。増幅、線形化、そして決定的には温度補償です。補正されていない素子は周囲温度とプロセス温度とともにドリフトし、その補償があって初めて、一日を通じて測定値が意味を持ち続けます。
基準側の取り方が、測定に意味を与えます。ゲージ圧トランスミッタは当地の大気圧と比較するため、その読みは天候と標高とともに動きます。絶対圧トランスミッタは封入された真空と比較するため、絶対値が問題になる用途、すなわち真空システムや、大気圧の項をぶらつかせられない用途では正しい選択になります。シールドゲージ圧トランスミッタは筐体の中に固定の基準を保ち、大気に通じる経路が腐食したり詰まったりする場所で使います。差圧トランスミッタは 2 つの圧力ポートの差を測ります。
測定範囲とターンドウンが、測定のどこまで使えるかを決めます。広いスパンで校正したトランスミッタはそのスパンの下限で分解能が落ちるため、最大圧だけで選ばれた機器は、プロセスが通常ある水準でかえって不振になります。過圧耐量は同じ硬貨の裏側です。分解能のために狭いスパンを選べば、配管テストやポング起動時の圧力サージにさらされやすくなります。
構成の選択肢
仕様のほとんどは、精度等級ではなくこれらの判断で決まります。一つが次を制約するため、順番に決めていきます。
| 構成 | 確定が必要な選択肢 | 決定対象 |
| 基準圧力(0 点) | ゲージ圧、絶対圧、シールドゲージ圧、差圧 | 0 点が何を意味するか。絶対圧であるかのようにゲージ圧トランスミッタを読むと、大気圧の項ぶん全体を誤差とし、誤った仕事向けに指定された基準は校正では直りません。 |
| センサ技術 | ピエゾ抵抗型、静電容量型、薄膜ひずみゲージ型、圧電型 | 長期安定性、過圧への許容度、および適用先の温度の両端での挙動。 |
| 接液部 | ダイヤフラムとプロセス接続の材質、シールを使う場合は封入液 | 媒体が計器を攻撃するか。媒体が腐食性の場合、答えは次々に特殊なダイヤフラム材質にするのではなく、たいていダイヤフラムシールです。 |
| スパンとターンドウン | センサの全測定範囲に対する校正スパン | なお分解できる最も小さな圧力変化。多くの用途で実際に依拠するのはここです。 |
| 出力とプロトコル | 4-20 mA、HART、Modbus、その他のデジタルバス | ループが純粋にアナログか、機器を遠方から再設定できるか、診断がプロセス値とともに伝わるか。 |
| プロセス接続 | ねじ込み、フランジ、サニタリ、または遠隔シールへのキャピラリ構成 | 機械的な適合、シール方法、そして測定点を洗浄できるか、隔離したままにすべきか。 |
| 筐体と区域認定 | 筐体材質、保護等級、危険区域認証 | トランスミッタの設置が許される場所。これは好みではなく現場の決定です。 |
| 現地表示と設定 | 一体型表示、現地キー、手持形または遠隔設定 | 試運転の時間と、盤の前に立つ人がどう異常に気づくか。 |
圧力トランスミッタの選び方
| 選択要素 | それが答えを決める理由 | 問い合わせ前に決めておくこと |
| 基準の種類 | 0 点を定義し、その下流のあらゆる比較がそれに依存します | ゲージ圧、絶対圧、差圧のどれかを明示してください。機器名から推測しないでください。同じスキッドに 3 とおりの基準が並びます。 |
| スパンと、用途の低域 | 通常の動作点は最大圧よりはるかに低いことが多く、分解能はそこで失われます | 単一の範囲数値ではなく、最小・常用・最大圧を伝えてください。 |
| 過渡圧とテスト条件 | 配管テスト、ポンプ起動、蒸気洗浄は動作圧を大きく上回ることがあります | トランスミッタが一度でも見ることになる最高圧、たとえ短時間でも、および真空条件を明示してください。 |
| 媒体と接液材質 | ダイヤフラムまたはプロセス接続の腐食が、トランスミッタが早期に失敗するいつもの理由です | 媒体と、その濃度、温度を列挙し、配管に使う洗浄液や清掃液も加えてください。 |
| 取付点の温度 | プロセス温度は接続を通じて計器に達し、測定値と使用寿命の両方を動かします | プロセス温度と設置場所の周囲温度を伝え、導圧管またはシールがすでに計画されているかを教えてください。 |
| 取付と導圧管 | 凝縮液、脈動、閉塞が、トランスミッタが実際に見る圧力を変えます | 機器をどう接続するかを記述してください。直付け、ブラケット、ピッグテールありなしの導圧管、または遠隔シールのいずれかです。 |
| ループと統合 | 受け取る側のシステムが出力を決め、どの程度の診断が有用かも決めます | 信号を読むものと、使用可能なチャンネル数を明記してください。 |
| 環境 | 腐食性雰囲気、洗浄、屋外の日光、区分された区域は、それぞれ筐体を変えます | 区域区分と、筐体が散水されるか、埋設されるか、露出するかを明示してください。 |
近似する代替機種
圧力トランスミッタ のお問い合わせが、実際にはどのタイプにあたるのか、そして選定がどこで決まるのかをまとめています。
| 近似する代替機種 | トランスミッタとの違い |
| 圧力計 | 電気出力のない現地表示です。人が使用現場で圧力を目で読むだけで、信号をどこへも運ぶ必要がないなら、圧力計のほうが単純で堅牢な答えです。トランスミッタは値を他所へ運ぶために存在します。 |
| 差圧トランスミッタ | 1 つの圧力を基準に対して測るのではなく、2 つのポートの差を測ります。素子越しの流量と、密閉タンクの液位測定に使います。単一点的の圧力用途に差圧機器を買うことも成り立ちますが、スパンを無駄にし、導圧管を 1 本増やします。 |
| 絶対圧トランスミッタ | 基準が封入された真空であるトランスミッタです。絶対値がプロセス変量になる場、例えば真空蒸留、復水の用途、大気圧補償で選まれ、ゲージ圧機器の一変種として選ばれたのではありません。 |
| 圧力変換器 | 実際には、変換する素子、またはシステムに供給することを想定した小型の機器を指す語で、現場用の筐体も現地表示も持たないことが多く、完全な現場取付計器でループ出力が必要な場合は、トランスミッタのほうが明確な指定です。 |
| 圧力スイッチ | 設定値で接点を作るだけで、それ以上は何も出しません。インターロックと警報には正しく、問いは圧力が幾つかではなく、限界を越えたかどうかです。 |
| ダイヤフラムシール | トランスミッタではなく、それを媒体から隔離する付属機器です。媒体が計器を詰まらせるか腐食させる場合、またはサニタリもしくは高温の接続が必要な場合に選びます。 |
同じ取付点でトランスミッタと圧力計の両方が必要になる場合は、2 つの別々の接続よりもマニホールドのほうが、たいてい始末よく収まります。
問い合わせに含める内容
お問い合わせにこれらの内容が含まれていれば、最初の返信は質問集ではなく見積りになります。数値が不明な場合は、用途の説明をお送りいただければ、そこから必要な条件を確認します。
- 要求する基準の種類:ゲージ圧、絶対圧、シールドゲージ圧、差圧
- 使用中の最小・常用・最大圧力
- 過渡的な過圧、真空、配管テストの条件があればその内容
- 媒体、濃度、温度、清掃に使う液も含めて
- 設置場所における周囲温度と、さらされる条件
- プロセス接続の形式、サイズ、規格
- 出力とプロトコル、および信号を読む側の機器
- 筐体、保護等級、区域区分の要求
- 現地表示または現地設定が必要かどうか
- 数量、仕向港、希望納期