Vysielač tlaku je jednou z tých častí, na ktoré nikto nemyslí, kým v najhoršom možnom momente nezlyhá. Pokojne sedí na potrubnej armatúre, vkladá číslo do ovládacieho panela a robí svoju prácu roky - až dovtedy, kým zlá kalibrácia alebo skorodovaná membrána neuvrhne proces do neplánovaného vypnutia. Ak špecifikujete jedno pre novú zostavu, nahrádzate neúspešnú jednotku alebo sa len snažíte zistiť, prečo sa cenové ponuky, ktoré ste dostali, pohybujú od 80 do 600 USD za to, čo vyzerá ako rovnaké zariadenie, táto príručka je určená na zodpovedanie otázok, ktoré sa počas tohto procesu skutočne objavia.
Čo je to vlastne prevodník tlaku?
A tlakový vysielačmeria tlak kvapaliny, plynu alebo pary a mení tento údaj na štandardizovaný elektrický signál - zvyčajne 4-20 mA, 0 – 10 V alebo digitálny protokol, ako je HART alebo Modbus – ktorý systém PLC, DCS alebo SCADA dokáže prečítať priamo. Signál je to, čo z neho robí "vysielač" a nie len senzor: je navrhnutý tak, aby sa pohyboval po kábli, niekedy stovky metrov, bez toho, aby sa zhoršoval.
Prevodník tlaku vs. prevodník vs. tlakomer
Ľudia používajú tieto tri výrazy voľne a na základe RFQ, ktoré môžu spôsobiť skutočný zmätok.
- Tlakomer: plne mechanické, iba čítanie miestneho číselníka, žiadny elektrický signál.
- Prevodník tlaku: prevádza tlak na elektrickú hodnotu, ale zvyčajne je to nespracovaný,-signál nízkej úrovne (milivolty), ktorý ešte potrebuje externé zosilnenie.
- Vysielač tlaku: má zabudované zosilnenie a úpravu signálu, takže na výstupe je čistý,{0}}pripravený na{1}}použitie signálu - bez potreby ďalšieho hardvéru na strane zákazníka.
Ak váš riadiaci systém potrebuje zaznamenávať alebo reagovať na odčítanie, chcete vysielač. Ak sa niekto potrebuje len pozrieť na číslo na paneli, meradlo je lacnejšie a jednoduchšie.
Ako vlastne funguje prevodník tlaku
Odstráňte značku a žargón údajového listu a každý vysielač tlaku robí tri rovnaké veci: sníma malú fyzickú deformáciu, premieňa túto deformáciu na elektrickú hodnotu a čistí túto hodnotu na použiteľný signál.
Fáza snímania
Procesný tlak tlačí na membránu, zvyčajne cez olejom-naplnený izolátor, ktorý zabraňuje tomu, aby sa skutočná procesná tekutina dotýkala elektroniky. Táto membrána sa ohne - často o zlomok milimetra - a snímací prvok tento ohyb zaznamená ako zmenu odporu, kapacity alebo rezonančnej frekvencie v závislosti od technológie snímača.
Fáza kondicionovania
Nespracovaný výstup zo senzora je slabý,-nelineárny a sám osebe citlivý na kolísanie teploty. Interná elektronika ho zosilňuje, koriguje teplotný posun, linearizuje krivku a vytláča štandardizovaný signál. To je tiež miesto, kde väčšina cenového rozdielu medzi vysielačom za 90 USD a vysielačom za 400 USD v skutočnosti nespočíva - v samotnom senzore, ale v tom, ako dobre elektronika kompenzuje teplotu a-dlhodobý posun.
Prečo sa 4-20 mA stalo predvoleným
Vysielač čítajúci 0 bar vydáva 4 mA, nie 0 mA. To je schválne. Ak prúd slučky klesne na nulu, riadiaci systém okamžite vie, že došlo k prerušeniu vodiča alebo nefunkčnému vysielaču, namiesto toho, aby si to pomýlil so skutočným nulovým-tlakom. Je to malý výber dizajnu, ale je to dôvod, prečo sa 4-20 mA drží v priemyselných prostrediach po celé desaťročia napriek tomu, že sú k dispozícii novšie digitálne alternatívy.
Rýchly príklad
Vezmite vysielač s menovitým tlakom 0-16 barov na výtlačné potrubie čerpadla. V pokoji je tlak 0 barov a slučka ukazuje 4 mA. Keď čerpadlo beží a tlak v potrubí stúpne na 8 barov - polovicu menovitého rozpätia -, signál sa úmerne zvýši na 12 mA. Pri plnom tlaku vysielača 16 barov dosiahne slučka 20 mA. PLC konvertuje tento prúd späť na bar alebo psi a môže spustiť alarm v momente, keď prekročí nastavenú prahovú hodnotu.
Hlavné technológie snímania
Piezorezistívny (tenzometer)
Ťažný kôň priemyslu. Tenzometre sú nalepené alebo difúzne na silikónovú alebo kovovú membránu v usporiadaní Wheatstoneovho mostíka. Ohýbanie membrány mení odpor meradiel a vyvažuje mostík, pričom vytvára napätie úmerné tlaku. Je lacný, mechanicky odolný a pokrýva obrovský rozsah - od niekoľkých milibarov až po tisíce barov -, a preto sa objavuje vo väčšine všeobecných priemyselných aplikácií.
Kapacitný
Membrána tu tvorí jednu dosku kondenzátora, pričom tlak mení medzeru na pevnú referenčnú dosku. Kapacitné snímače sú známe tým, že si dobre udržiavajú svoju kalibráciu v priebehu času, takže majú tendenciu sa objavovať v aplikáciách, kde je drift nákladný na korekciu - merania prietoku diferenciálneho tlaku a hladiny v nádrži sú dva najbežnejšie.
Rezonančný kremík
Mikro-opracovaný kremíkový prvok vibruje pri nastavenej frekvencii a aplikovaný tlak posúva túto frekvenciu spôsobom, ktorý možno merať s veľmi vysokou presnosťou. Tieto vysielače sú drahšie, ale sú tou voľbou, keď aplikácia skutočne nemôže tolerovať driftové - meranie prenosu, napríklad, keď sa malá chyba merania premieta priamo do peňazí.
Piezoelektrické (iba dynamický tlak)
Piezoelektrické prvky generujú náboj pod tlakom, ale tento náboj časom vyteká, takže nedokážu udržať stabilné statické hodnoty. Nepoužívajú sa na každodenné monitorovanie procesov -, sú skonštruované na zachytenie rýchlych tlakových udalostí, ako sú špičky spaľovania alebo hydraulické rázy, pri ktorých je rýchlosť odozvy dôležitejšia ako statická presnosť.
Príklad poľa, ktorý stojí za to vedieť
Na baliacej linke so slučkou CIP (čisté{0}}na{1}}mieste) sa objavovali prerušované tlakové alarmy, ktoré nezodpovedali tomu, čo operátori videli na mechanickom meradle vedľa vysielača. Samotný vysielač testoval v poriadku na lavičke. Ukázalo sa, že skutočnou príčinou je zachytený vzduch v impulznom vedení napájajúcom snímač -, čo je bežný, nudný problém, ktorý sa mylne považuje za chybný prístroj častejšie, ako by mal. Akonáhle bola linka odvzdušnená a znovu naplnená, hodnoty sa zhodovali a alarmy sa zastavili. Je to pripomienka, že vysielač je len taký presný, ako je jeho inštalácia; snímač si len zriedka zaslúži vinu, ktorú dostane.
Špecifikácie, na ktorých skutočne záleží pri porovnávaní cenových ponúk
Dva vysielače môžu na papieri vyzerať takmer identicky a po nainštalovaní stále fungujú veľmi odlišne. Pred odhlásením z objednávky skontrolujte:
- Presnosť- uvedené ako percento z celej stupnice (±0,1 % FS, ±0,25 % FS atď.). Nákup väčšej presnosti, ako proces potrebuje, len zvyšuje náklady bez prínosu.
- Rozsah a hodnotenie pretlaku- váš pracovný tlak by mal pohodlne sedieť v rámci menovitého rozpätia s dostatočnou rezervou, aby prežil občasné výkyvy.
- Výstupný signál- 4-20mA zostáva predvolená; HART, Modbus RTU alebo Profibus PA stoja za príplatok, ak potrebujete vstavanú-diagnostiku.
- Vlhčené materiály- 316Nerezová oceľ L pokrýva najbežnejšie použitie; korozívne alebo vysoko čisté médiá- môžu vyžadovať hastelloy, monel alebo tantal.
- Procesné pripojenie- typ a veľkosť závitu sa musia presne zhodovať s existujúcimi tvarovkami; toto je najčastejšia chyba pri objednávaní.
- Ochrana pred vniknutím a klasifikácia oblasti- IP65/IP67 pre väčšinu priemyselných nastavení; Hodnoty ATEX, IECEx alebo iskrovo bezpečné pre nebezpečné zóny.
Kde kupujúci zvyčajne zakopnú
Najväčšou chybou je nevybrať si nesprávnu technológiu senzorov -, ale porovnávať cenové ponuky len podľa ceny bez toho, aby sme skontrolovali, či sú jednotky skutočne jablká-k-jablká. Vysielač ponúkaný za zlomok ceny konkurencie často niečo chýba: žiadny kalibračný certifikát, žiadna teplotná kompenzácia v celom rozsahu alebo navlhčený materiál, ktorý neodolá skutočnej procesnej kvapaline. Táto medzera sa zvyčajne prejaví až po mesiacoch prevádzky, kedy náklady na poruchu a výmenu za výmenu ďaleko prevyšujú to, čo sa ušetrilo na pôvodnej objednávke.
Stojí za to požiadať priamo o kalibračný certifikát (ISO 17025 alebo ekvivalentná sledovateľnosť), skutočný rozsah kompenzácie teploty -, nielen prevádzkový rozsah - a potvrdenie kompatibility vlhkého materiálu s vašimi špecifickými médiami, nielen všeobecnú tabuľku chemickej odolnosti.
Typické aplikácie
- Ovládanie čerpadla na úpravu vody a odpadových vôd -, hladina v nádrži pomocou hydrostatického tlaku
- Monitorovanie ropovodov, plynovodov a petrochemických - potrubí, kontrola ústia vrtu a rafinérskych procesov
- HVAC a automatizácia budov - tlak chladiča, statický tlak v potrubí
- Hygienické vysielače potravín a nápojov - pre systémy CIP a procesné nádoby
- Hydraulika a pneumatika - mobilné zariadenia, skúšobné stolice, vstrekovanie
- Výroba energie - tlak napájacej vody kotla a pary
Inštalačné návyky, ktoré sa oplatí prijať
- Pred uvedením do prevádzky odvzdušnite impulzné vedenia, aby ste zabránili vymršteniu zachyteného vzduchu z nameraných hodnôt tlaku kvapaliny
- Dvakrát-skontrolujte montážnu orientáciu na jednotkách rozdielového tlaku -, ovplyvňuje to posun
- Priraďte materiály tesnení a tesnenia k procesnej kvapaline, nielen k tomu, čo už je na polici
- Prekalibrujte podľa plánu namiesto toho, aby ste čakali, kým bude čítanie vyzerať „mimo“
- Nikdy nedovoľte, aby prechodové javy pri spustení prekročili menovitý limit pretlaku, dokonca aj krátkodobé poškodenie membrány - špičkou je často trvalé, aj keď bežná prevádzka zostáva v rámci rozsahu
Často kladené otázky
Môže snímač tlaku merať vákuum?
Áno, ak je dimenzovaný pre rozsah zlúčenín, ktorý zahŕňa podtlak - niečo ako -1 až 5 barov. Nie každý model to podporuje, preto je potrebné to pred objednávkou potvrdiť v údajovom liste.
Ako často treba prekalibrovať snímač tlaku?
Pre väčšinu priemyselných slučiek je bežným základom rok, aj keď prenosové aplikácie -kritické pre bezpečnosť alebo správu{1}} môžu vyžadovať kratšie intervaly. Typy snímačov s vysokou-stabilitou môžu tento interval niekedy predĺžiť, no malo by sa to overiť podľa konkrétneho procesu a akýchkoľvek regulačných požiadaviek, ktoré sa nepredpokladajú.
Aký je rozdiel medzi prevodníkmi manometra, absolútneho a diferenciálneho tlaku?
Pretlak sa meria vo vzťahu k atmosférickému tlaku a je najbežnejším typom vo všeobecnom používaní. Absolútny tlak sa meria vzhľadom na úplné vákuum. Diferenčný tlak meria rozdiel medzi dvoma samostatnými bodmi a je široko používaný na meranie prietoku a hladiny hydrostatickej nádrže.
Znamená vyššia cena vždy lepšiu presnosť?
Nie. Cena odzrkadľuje certifikácie, kvalitu zostavenia, značku a dodaciu dobu, rovnako ako presnosť. Je úplne možné, že vysielač so strednou -cenovou cenou prekoná výkon prémiového-značkového vysielača v reálnej{4}}stabilite v reálnom svete - údaj o presnosti údajov v hárku je lepším ukazovateľom ako cenovka.
Záverečné myšlienky
Vysielač tlaku je malý kus hardvéru, ktorý vykonáva prácu, na ktorej ticho závisí regulačná slučka alebo bezpečnostné blokovanie. Pochopenie toho, čo sa v ňom skutočne deje - snímací prvok, kondicionačná elektronika, štandardizovaný výstup - značne zjednodušuje kritické čítanie údajového listu a klásť lepšie otázky skôr, ako bude objednávka dokončená, namiesto toho, aby ste sa rozhodovali len podľa ceny. Ak máte pochybnosti, zaslanie procesného média, rozsahu tlaku a požadovaných certifikácií dodávateľovi zvyčajne stačí na získanie odporúčaného snímača, ktorý sa hodí, bez toho, aby ste museli veľa{4}}a{5}}napredovať.
Referencie
- International Society of Automation (ISA) -Terminológia procesných prístrojovISA-51.1
- Základy merania tlaku National Institute of Standards and Technology (NIST) -, nist.gov
- Smernica ATEX 2014/34/EU - Zariadenia na použitie v potenciálne výbušných atmosférach
- IEC 60529 - Stupne ochrany poskytované krytmi (kód IP)
- ISO/IEC 17025 - Všeobecné požiadavky na spôsobilosť skúšobných a kalibračných laboratórií
