Czym jest czujnik ciśnienia
Czujnik ciśnienia zamienia ciśnienie w przewodzie, cylindrze lub zbiorniku na sygnał elektryczny, który maszyna może odczytać. Na agregacie hydraulicznym, linii pneumatycznej, zespole pompowym lub stanowisku prób to on pozwala układowi sterowania wiedzieć, co robi ośrodek, zamiast zdawać się na operatora patrzącego na tarczę manometru.
Termin obejmuje dwa elementy, które w katalogu często występują osobno, ale w instalacji nigdy nie są rozdzielone. Sam element pomiarowy daje sygnał, który wymaga wzmocnienia, zanim cokolwiek go odczyta. Przetwornik łączy element z elektroniką wzmacniającą, linearyzującą i kompensującą wpływ temperatury oraz z wyjściem sygnału standardowego. Prawie wszystko sprzedawane do budowy maszyn to ten drugi rodzaj, dlatego w praktyce oba terminy są używane zamiennie.
Dobór do maszyny sprowadza się do czterech pytań: co technologia pomiarowa musi tolerować, względem jakiego odniesienia ciśnienia mierzony jest odczyt, jakie wyjście przyjmuje układ sterowania i jakie przyłącze procesowe jest już dostępne. Ostatnie z tych pytań jest często ograniczeniem, bo przyłącze trudniej zmienić niż czujnik.
Jak czujnik ciśnienia dokonuje pomiaru
Trzy technologie odpowiadają za większość czujników ciśnienia montowanych na maszynach i każda ulega awarii w inny sposób. Element piezorezystancyjny wykorzystuje krzemową membranę z rozproszoną siecią rezystorów; jest czuły, tani i dobrze nadaje się do czystych, suchych gazów oraz umiarkowanych ciśnień, i to on stoi za większością tanich przetworników. Czujnik tensometryczny cienkowarstwowy nakłada pomiar bezpośrednio na stalową membranę, co daje wytrzymały element do wyższych ciśnień i zadań hydraulicznych, z lepszą odpornością na skoki ciśnienia. Element pojemnościowy mierzy ugięcie membrany względem stałej płyty i jest wybierany tam, gdzie liczy się stabilność i szeroki zakres regulacji bardziej niż koszt.
Kompensacja temperatury decyduje o różnicy między elementem a przyrządem. Każda z tych technologii dryfuje wraz z temperaturą otoczenia i ośrodka, a dryf jest większy niż wartość dokładności w zakresie roboczym, dopóki nie zostanie skorygowany. Kompensacja odbywa się w elektronice, dlatego przetwornik kosztuje więcej niż goły element i dlatego specyfikacja temperaturowa elektroniki jest tak samo istotna jak limit temperaturowy ośrodka.
Mechaniczna ścieżka, jaką ciśnienie pokonuje do elementu, ma znaczenie równe samemu elementowi. Przetwornik montowany bezpośrednio na króćcu widzi ośrodek bezpośrednio. Przetwornik za linią impulsową widzi ciśnienie zmodyfikowane przez linię: skropliny w gazie lub gaz w cieczy zmieniają to, co dociera do przetwornika, a pulsujące źródło takie jak pompa tłokowa narzuca zmienne ciśnienie, które bezpośredni odczyt będzie śledził. Tłumienie na przyłączu ciśnieniowym lub linia impulsowa zatrzymująca właściwą fazę są częścią zapewnienia sensownego pomiaru.
Konfiguracje
Większość specyfikacji jest ustalana przez te decyzje, a nie przez klasę dokładności. Każda ogranicza następną, dlatego są rozstrzygane po kolei.
| Konfiguracja | Opcje do ustalenia | Co faktycznie rozstrzyga |
| Technologia detekcji | Piezorezystancyjna, tensometryczna cienkowarstwowa lub pojemnościowa | Odporność na nadciśnienie i skoki ciśnienia, stabilność w czasie oraz zakres ciśnienia, w którym technologia sprawdza się najlepiej. |
| Odniesienie ciśnienia | Manometryczny, absolutny, manometryczny zamknięty lub różnicowy | Co oznacza zero. Czujnik manometryczny mierzy względem ciśnienia atmosferycznego i zmienia się wraz z pogodą; absolutny nie, co ma znaczenie na systemie próżniowym lub zamkniętym zbiorniku. |
| Zakres i punkt roboczy | Pełny zakres czujnika wobec ciśnienia, przy którym maszyna pracuje na co dzień | Najmniejsza zmiana, jaką można rozróżnić w eksploatacji, co jest zwykle tym, od czego zależy aplikacja. |
| Postać wyjścia | Dwuprzewowy prądowy, trójprzewowy napięciowy lub magistrala cyfrowa | Jak czujnik łączy się z regulatorem i jak jest okablowany. Funkcje pinów różnią się między postaciami, więc postać ustala się przed planowaniem okablowania. |
| Napięcie zasilania | Napięcie zasilania dostępne na maszynie i ewentualna opcja szerokiego zakresu | Czy czujnik jest zasilany z istniejącego napięcia sterowania i czy trzeba zapewnić osobne zasilanie. |
| Przyłącze procesowe | Gwintowe, kołnierzowe, zaciskowe lub specjalne | Czy czujnik pasuje do istniejącego przyłącza. Gwint specjalny jest zwykle tańszy niż przeróbka bloku zaworowego. |
| Przyłącze elektryczne | Wtyczka, uszczelnione wprowadzenie kabla lub złącze okrągłe | Jak czujnik jest wymieniany w eksploatacji i jak dobrze przyłącze odolne jest na chłodziwo, mycie i drgania. |
| Materiały mające kontakt z ośrodkiem i temperatura ośrodka | Materiał korpusu i membrany oraz wersja temperaturowa | Czy ośrodek atakuje czujnik i czy standardowy zakres temperatur obejmuje proces, czy potrzebna jest wersja wysokotemperaturowa. |
Jak wybrać czujnik ciśnienia
| Czynnik | Dlaczego rozstrzyga o odpowiedzi | Jak ustalić to przed zapytaniem |
| Normalne ciśnienie robocze i ciśnienie szczytowe | Zakres wyznacza rozdzielczość, a szczyt określa, co czujnik musi przetrwać | Podać ciśnienie normalne i maksymalne oddzielnie i określić, czy szczyt jest utrzymujący się, czy skok przy rozruchu. |
| Odniesienie ciśnienia | Definiuje zero, a błędnie wybrane odniesienie nie da się później skorygować kalibracją | Określić manometryczny, absolutny lub manometryczny zamknięty wprost, zamiast wnioskować z typu maszyny. |
| Ośrodek i jego temperatura | Korozja i temperatura to dwie najczęstsze przyczyny przedwczesnej awarii czujnika ciśnienia na maszynie | Podać ciecz, jej stężenie, jeśli nie jest czystą wodą lub olejem, i jej temperaturę w punkcie pomiarowym. |
| Istniejące przyłącze procesowe | Przyłącze jest zwykle ograniczeniem, bo przeróbka bloku zaworowego kosztuje więcej niż dostosowanie czujnika | Podać gwint lub wymiary, jeśli to kołnierz lub zacisk, oraz powierzchnię uszczelniającą. |
| Wejście układu sterowania | Typ wejścia regulatora i już poprowadzone okablowanie wyznaczają postać wyjścia | Podać kartę wejściową i czy przyjmuje prąd czy napięcie oraz gdzie czujnik będzie podłączony. |
| Środowisko przy czujniku | Drgania, mycie, chłodziwo i warunki zewnętrzne działają na korpus i przyłącze | Opisać, gdzie na maszynie czujnik się znajduje i czy będzie myty wodą lub zasypany opiłkami. |
| Charakter dynamiczny źródła | Pulsująca pompa lub szybko przełączający zawód narzuca zmienne ciśnienie, które zmienia znaczenie odczytu | Określić, czy ciśnienie jest stabilne czy pulsujące i czy pożądany jest odczyt tłumiony lub uśredniony. |
Czujnik ciśnienia mierzy w jednym punkcie układu. Gdy z ciśnienia ma być wyprowadzony przepływ, wynik zależy od geometrii między króćcem pomiarowym a punktem odniesienia, więc ten sam czujnik daje różne odpowiedzi na innej instalacji.
Najbliższe alternatywy
To są typy, o które zazwyczaj chodzi w zapytaniu o czujnik ciśnienia, i punkt, w którym wybór jest naprawdę rozstrzygany.
| Najbliższa alternatywa | Co ją odróżnia od czujnika ciśnienia |
| Czujniki siły | Czujnik siły mierzy obciążenie przyłożone bezpośrednio do niego, podczas gdy czujnik ciśnienia mierzy siłę na jednostkę powierzchni cieczy. Rozróżnienie ma znaczenie dla układu mechanicznego, nie elektroniki: czujnik siły przenosi obciążenie przez swój korpus i nie można go zastąpić odczytem ciśnienia, chyba że powierzchnia jest znana i stała. |
| Czujniki poziomu | Pomiar poziomu jest często wyprowadzany z ciśnienia na dnie zbiornika, co działa tylko dopóki gęstość jest znana i stała. Gdy gęstość się zmienia lub zbiornik jest otwarty do atmosfery od góry, czujnik poziomu mierzący granicę faz bezpośrednio daje pewniejszy wynik. |
| Czujniki temperatury | Inna wielkość mierzona w ten sam sposób, w tym sensie, że obie są odczytywane przez układ sterowania jako wartość analogowa. Często są potrzebne razem na tym samym zespole i dobiera się je niezależnie, bo zakresy ciśnienia i temperatury rzadko się pokrywają. |
| Manometry | Wskazanie lokalne bez wyjścia elektrycznego. Gdy operator odczytuje ciśnienie w miejscu użycia i nic nie musi trafiać do regulatora, manometr jest prostszy i bardziej wytrzymały; czujnik istnieje po to, aby wartość mogła być wykorzystana gdzie indziej. |
| Presostaty | Presostat zmienia stan przy zadanym punkcie i daje styk, więc informuje, że granica została przekroczona, a nie jakie jest ciśnienie. Gdy regulator potrzebuje wartości, presostat jej nie dostarczy; gdy liczy się tylko granica, presostat jest prostszym rozwiązaniem. |
| Przetworniki ciśnienia | Ten sam przyrząd dobrany do instalacji procesowej zamiast do maszyny, gdzie nacisk pada na normy przyłączy procesowych, kompatybilność materiałów mokrych, zdalne uszczelnienia i certyfikację do stref zagrożonych wybuchem. Na kompaktowej maszynie obudowa, przyłącze i interfejs elektryczny są zwykle cechami rozstrzygającymi. |
Co powinna zawierać wycena
Pierwsza odpowiedź może być wyceną, a nie zestawem pytań, jeśli zapytanie zawiera te informacje. Jeśli wartość nie jest znana, wyślij opis zastosowania, a my potwierdzimy, co implikuje.
- Zakres ciśnienia do pomiaru, z normalnym punktem roboczym i maksimum
- Czy odczyt jest manometryczny, absolutny, manometryczny zamknięty lub różnicowy
- Ciecz, jej temperatura w punkcie pomiarowym i stężenie, jeśli nie jest czystą wodą lub olejem
- Przyłącze procesowe na maszynie: gwint, kołnierz, zacisk lub specjalne
- Postać wyjścia, jaką przyjmuje regulator, i jego napięcie zasilania
- Czy ciśnienie jest stabilne, czy pulsujące
- Preferowane przyłącze elektryczne i sposób wymiany czujnika w eksploatacji
- Czy czujnik będzie narażony na mycie, chłodziwo lub warunki zewnętrzne
- Czy z czujnikiem ma być dostarczona dokumentacja i w jakiej formie