Czym jest przetwornik ciśnienia
Przetwornik ciśnienia zamienia ciśnienie w punkcie poboru na ciągły sygnał elektryczny, który może dotrzeć do sterowni, sterownika PLC lub rejestratora. Typowa postać to pętla dwuprzewodowa z sygnałem 4-20 mA, często z nakładką HART, a coraz częściej magistrala cyfrowa. Przyrząd zawiera element pomiarowy, elektronikę warunkującą i kompensującą jego sygnał oraz stopień wyjściowy sterujący pętlą.
Warto jasno ustalić, co odróżnia przetwornik od sąsiednich przyrządów, bo w zapytaniach są one często mylone. Manometr wskazuje lokalnie i nic nie przesyła. Presostat zmienia stan przy wartości zadanej i daje styk włącz/wyłącz. Przetwornik wytwarza sygnał proporcjonalny do ciśnienia w sposób ciągły. Przetwornik może mieć lokalny wyświetlacz, ale to nie wyświetlacz czyni go przetwornikiem.
Dobór sprowadza się wtedy do czterech pytań, w tej kolejności: względem czego mierzone jest ciśnienie, jaką rozpiętość zakresu odczyt ma obejmować i rozdzielać, jak ośrodek wpłynie na części stykające się z ośrodkiem oraz gdzie przyrząd ma fizycznie się znajdować. Wszystko inne - protokół, wyświetlacz, diagnostyka - ustala się po tych czterech.
Jak przetwornik ciśnienia dokonuje pomiaru
Element pomiarowy odkształca się pod wpływem przyłożonego ciśnienia i zamienia to na zmianę elektryczną - piezorezystancyjnie, pojemnościowo, za pomocą tensometru cienkowarstwowego lub piezoelektrycznie, zależnie od typu. Tym, co czyni przyrząd przetwornikiem, a nie samym czujnikiem, jest otaczające go warunkowanie sygnału: wzmocnienie, linearyzacja i, co rozstrzygające, kompensacja temperaturowa. Nieskompensowany element dryfuje wraz z temperaturą otoczenia i procesu, a to właśnie kompensacja utrzymuje sensowność odczytu przez cały dzień.
Końcówka odniesienia nadaje pomiarowi sens. Przetwornik manometryczny porównuje ciśnienie z lokalnym ciśnieniem atmosferycznym, więc jego odczyt zmienia się wraz z pogodą i wysokością. Przetwornik absolutny porównuje z zamkniętą próżnią i dlatego jest właściwym wyborem tam, gdzie liczy się wartość absolutna - w układach próżniowych i w zadaniach, w których nie można pozwolić, by człon atmosferyczny się zmieniał. Przetwornik manometryczny zamknięty utrzymuje stałe odniesienie wewnątrz obudowy; stosuje się go tam, gdzie droga atmosferyczna uległaby korozji lub zablokowaniu. Przetwornik różnicowy mierzy różnicę między dwoma przyłączami ciśnienia.
Zakres i przekładnia zakresu decydują o tym, jak duża część odczytu jest użyteczna. Przetwornik skalibrowany na szerokiej rozpiętości rozdziela mniej na jej dolnym końcu, więc przyrząd wybrany tylko według maksimum bywa słaby dokładnie tam, gdzie zwykle pracuje proces. Odporność na przeciążenie to druga strona tej samej monety: wąska rozpiętość wybrana dla rozdzielczości jest bardziej narażona na skok ciśnienia podczas próby ciśnieniowej rurociągu lub rozruchu pompy.
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 |
| Odniesienie ciśnienia | Manometryczny, absolutny, manometryczny zamknięty lub różnicowy | Co oznacza zero. Przetwornik manometryczny odczytany tak, jakby był absolutny, jest błędny o cały człon atmosferyczny, a żadna kalibracja nie naprawi odniesienia określonego dla niewłaściwego zadania. |
| Technologia detekcji | Piezorezystancyjna, pojemnościowa, tensometr cienkowarstwowy, piezoelektryczna | Stabilność długoterminowa, tolerancja przeciążenia i zachowanie przy skrajnych temperaturach zastosowania. |
| Części stykające się z ośrodkiem | Materiał membrany i przyłącza procesowego, z płynem wypełniającym, jeśli stosuje się membranę separującą | Czy ośrodek atakuje przyrząd. Gdy ośrodek jest agresywny, odpowiedzią jest zwykle membrana separująca, a nie coraz bardziej egzotyczny metal membrany. |
| Rozpiętość zakresu i przekładnia zakresu | Skalibrowana rozpiętość względem pełnego zakresu czujnika | Najmniejsza zmiana ciśnienia, którą można jeszcze rozdzielić - a to właśnie od niej zależy większość zastosowań. |
| Wyjście i protokół | 4-20 mA, HART, Modbus i inne magistrale cyfrowe | Czy pętla jest czysto analogowa, czy przyrząd można konfigurować zdalnie i czy diagnostyka wędruje razem z wartością procesową. |
| Przyłącze procesowe | Gwintowe, kołnierzowe, higieniczne lub kapilarne do zdalnej membrany separującej | Dopasowanie mechaniczne, sposób uszczelnienia oraz to, czy punkt pomiarowy można czyścić, czy trzeba go izolować. |
| Obudowa i klasa strefy | Materiał obudowy, stopień ochrony IP, dopuszczenie do strefy zagrożonej wybuchem | Gdzie przetwornik może być zainstalowany - to decyzja obiektowa, a nie preferencja. |
| Lokalny wyświetlacz i konfiguracja | Wyświetlacz zintegrowany, klawisze lokalne, konfiguracja przenośna lub zdalna | Czas rozruchu i to, jak usterkę zauważy osoba stojąca przed szafą. |
Jak wybrać przetwornik ciśnienia
| Czynnik | Dlaczego rozstrzyga o odpowiedzi | Jak ustalić to przed zapytaniem |
| Typ odniesienia | Określa punkt zerowy, a każde dalsze porównanie od niego zależy | Podaj wprost: manometryczny, absolutny czy różnicowy. Nie wnioskuj tego z nazwy urządzenia; ten sam moduł może mieć wszystkie trzy. |
| Rozpiętość zakresu i dolny koniec zadania | Normalny punkt pracy leży często znacznie poniżej maksimum i właśnie tam traci się rozdzielczość | Podaj ciśnienie minimalne, normalne i maksymalne, a nie jedną wartość zakresu. |
| Warunki przejściowe i próbne | Próby ciśnieniowe rurociągu, rozruchy pomp i przedmuch parą mogą znacznie przekroczyć ciśnienie robocze | Podaj najwyższe ciśnienie, jakie przetwornik kiedykolwiek zobaczy, choćby chwilowo, oraz każdy warunek próżniowy. |
| Ośrodek i materiał stykający się z ośrodkiem | Korozja membrany lub przyłącza procesowego to zwykła przyczyna wczesnej awarii przetwornika | Wymień ośrodek, jego stężenie i temperaturę oraz każdy płyn płuczący lub czyszczący używany w rurociągu. |
| Temperatura w punkcie poboru | Temperatura procesu dociera do przyrządu przez przyłącze i zmienia zarówno odczyt, jak i trwałość | Podaj temperaturę procesu i temperaturę otoczenia w miejscu instalacji oraz powiedz, czy przewidziano już rurkę impulsową lub membranę separującą. |
| Montaż i rurka impulsowa | Kondensat, pulsacja i zablokowanie zmieniają ciśnienie, które przetwornik faktycznie widzi | Opisz sposób podłączenia przyrządu: montaż bezpośredni, uchwyt, rurka impulsowa z pętlą lub bez, albo zdalna membrana separująca. |
| Pętla i integracja | System odbierający decyduje o wyjściu, a także o tym, jak użyteczna jest diagnostyka | Wskaż, co odczytuje sygnał i ile kanałów jest dostępnych. |
| Warunki otoczenia | Korozja atmosfery, mycie strumieniem, słońce na zewnątrz i strefa zagrożona wybuchem zmieniają obudowę | Podaj klasę strefy oraz to, czy obudowa będzie myta wężem, zakopana czy wystawiona na działanie czynników zewnętrznych. |
Najbliższe alternatywy
To są typy, o które zazwyczaj chodzi w zapytaniu o przetwornik ciśnienia, i punkt, w którym wybór jest naprawdę rozstrzygany.
| Najbliższa alternatywa | Co odróżnia go od przetwornika |
| Manometry | Wskazanie lokalne bez wyjścia elektrycznego. Tam, gdzie ktoś fizycznie odczytuje ciśnienie w miejscu użycia i żaden sygnał nie musi wędrować, manometr jest prostszą i solidniejszą odpowiedzią; przetwornik istnieje po to, by przenieść wartość gdzie indziej. |
| Przetworniki ciśnienia różnicowego | Mierzy różnicę między dwoma przyłączami, a nie jedno ciśnienie względem odniesienia. Stosowany do przepływu przez element dławiący i do poziomu w zamkniętym zbiorniku. Zakup przyrządu różnicowego do zadania z jednym punktem ciśnienia jest możliwy, ale marnuje rozpiętość zakresu i dodaje drugą rurkę impulsową. |
| Przetworniki ciśnienia absolutnego | Przetwornik, którego odniesieniem jest zamknięta próżnia. Wybierany tam, gdzie zmienną procesową jest wartość absolutna, jak w destylacji próżniowej, zadaniu skraplacza i kompensacji atmosferycznej, a nie tylko jako wariant przyrządu manometrycznego. |
| Przetworniki pomiarowe ciśnienia | W praktyce termin opisuje element przetwarzający lub zwarty przyrząd przeznaczony do zasilania systemu, często bez obudowy polowej i lokalnego wyświetlacza. Tam, gdzie potrzebny jest kompletny przyrząd montowany w polu z wyjściem pętlowym, wyraźniejszą specyfikacją jest przetwornik. |
| Presostaty | Daje styk przy wartości zadanej i nic więcej. Właściwy do blokad i alarmów, gdzie pytanie nie brzmi, jakie jest ciśnienie, lecz czy przekroczyło ono pewną granicę. |
| Membrany separujące | To nie przetwornik, lecz osprzęt, który izoluje go od ośrodka. Wybierany, gdy ośrodek zatykałby lub powodował korozję przyrządu albo gdy wymagany jest styk higieniczny lub wysokotemperaturowy. |
Gdy w jednym punkcie poboru potrzebne są jednocześnie przetwornik i manometr, rozdzielacz jest zwykle schludniejszym rozwiązaniem niż dwa osobne przyłącza.
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.
- Wymagany typ odniesienia: manometryczny, absolutny, manometryczny zamknięty lub różnicowy
- Ciśnienie minimalne, normalne i maksymalne w eksploatacji
- Każde przejściowe przeciążenie, warunek próżniowy lub próba ciśnieniowa
- Ośrodek, stężenie i temperatura, wraz z płynami czyszczącymi
- Temperatura otoczenia i narażenie w punkcie instalacji
- Typ, rozmiar i standard przyłącza procesowego
- Wyjście i protokół oraz to, co będzie odczytywać sygnał
- Obudowa, stopień ochrony IP i wymagania dotyczące klasy strefy
- Czy potrzebny jest lokalny wyświetlacz lub konfiguracja lokalna
- Ilość, port docelowy i wymagana data dostawy