Наши специалисты расскажут вам о происхождении измерения давления, работе и принципе действия преобразователя давления, а также продемонстрируют различные типы промышленных датчиков давления.
- Происхождение и единицы измерения давления
- Что такое датчик давления?
- Как работают датчики давления?
- Как работает датчик давления?
- Из чего состоит датчик давления?
- Что является выходным сигналом датчика давления?
- Как выбрать промышленный датчик давления?
- Каковы различные типы преобразователей давления?
- Как откалибровать датчик давления?
- Как установить систему измерения давления в промышленности?
- Как проверить датчик давления?
- Как настроить датчик давления?
- Каковы области применения датчиков давления?
Происхождение и единицы измерения давления
Единица измерения Паскаля названа в честь знаменитого французского философа, физика и математика Блез Паскаль.
Паскаль родился в Клермон-Ферране, где расположено производственное подразделение французского производителя промышленных датчиков давления Fuji Electric France SAS, и провел важнейший эксперимент, доставив барометр на вершину Пюи-де-Дом, чтобы доказать, чтоатмосферное давление уменьшается с высотой над уровнем моря. Однако итальянский ученый Эванджелиста Торричелли был пионером в демонстрации давления, оказываемого весом объема воздуха на землю, и в результате сконструировал первый барометр на основе ртути.
Знание единиц измерения давления и их преобразования важно для правильного выбора весов для промышленных измерений.
Давление p выражается в единицах силы F на единицу площади A: p = F / A
Паскаль (Па): это базовая единица измерения давления в Международной системе (СИ). Один паскаль соответствует 1 ньютону на квадратный метр (1 Па = 1 Н/м²).
Бар: это единица измерения давления, широко используемая в промышленности. Один бар соответствует давлению в 100 000 Па.
Стандартная атмосфера (атм): используется для выражения барометрического или атмосферного давления. Одна атмосфера соответствует давлению 101,325 Па.
Что такое датчик давления?
Датчики давления также известны как преобразователи давления, датчики давления, манометры или преобразователи давления. Существенной разницы между этими названиями нет. Однако существует различие между аналоговые датчики давления и интеллектуальные технологические преобразователи.
Если обратиться к определению датчика давления, то, как следует из названия, это измерительный прибор, принцип действия которого заключается в преобразовании силы, действующей под давлением жидкости на заданную поверхность (деформация), в электрический сигнал.
Производители используют датчик давления для :
- Измерение давления
- Измерение потока
- Измерение уровня с помощью гидростатического давления
- Измерение плотности.
Как работают датчики давления?
Давление измеряемой жидкости подается на внутренний измерительный элемент через фитинг, а затем на механический интерфейс - измерительную мембрану из нержавеющей стали или другого благородного материала. Электронный измерительный элемент преобразует давление в исходный сигнал.
Как работает датчик давления?
Существуют различные технологии, методы, способы и принципы измерения:
Le пьезорезистивный датчик давления измеряет силу, приложенную к металлической мембране.
Под действием напряжения тонкая пленка деформируется, передавая изменение давления через несжимаемую жидкость (масло или воду). При этом деформируется пьезорезистивный кремниевый элемент (мост Уитстона). Этот компонент представляет собой переменный электрический резистор, преобразующий деформацию в омическое значение.- Емкостной датчик давления измеряет силу, приложенную к металлической мембране из нержавеющей стали или керамики.
Давление деформирует металлическую пленку, которая передает изменение давления через промежуточную несжимаемую жидкость (масло или воду). При этом деформируется емкостной кремниевый элемент. Этот элемент представляет собой переменный конденсатор, который преобразует деформацию в значение емкости.
- Частотно-резонансный преобразователь
- Тензометрический датчик или датчик напряжения
Сигнал от измерительного элемента фильтруется, усиливается, термокомпенсируется и преобразуется в аналоговый сигнал. Аналоговый выходной сигнал передается через электрический разъем.
- Манометр
Манометры с U-образной трубкой отображают показания местного давления.
Из чего состоит датчик давления?
Конструкция датчика давления состоит из механического соединения, металлической или керамической мембраны, емкостного или пьезорезистивного чувствительного элемента, наполнителя, встроенного в ячейки для измерения давления, электронного модуля для формирования и усиления сигнала, а также электрического разъема.
Устройство упаковано в пластиковый или металлический корпус (алюминиевый корпус, корпус из нержавеющей стали или корпус из нержавеющей стали).
Цифровой индикатор может быть добавлен в качестве опции.
Что представляет собой выходной сигнал промышленного датчика давления?
Сигнал от датчика давления может быть аналоговым или цифровым. Аналоговый сигнал обычно имеет вид тока 4-20 мА, напряжения 0-10 В или напряжения 1-5 В. Выходной сигнал поступает в блок управления, чтобы повлиять на производственный процесс.
Сигнал 4-20 мА широко используется в этих устройствах благодаря нескольким преимуществам.
Во-первых, он устойчив к потерям сигнала в линии передачи, что гарантирует точность измерений. Кроме того, он увеличивает расстояние между датчиком и системой. Кроме того, отсутствие тока позволяет обнаружить неисправности в линии, что облегчает поиск и устранение неисправностей. Сигнал 4-20 мА также менее чувствителен к электромагнитным помехам, что гарантирует его надежность. И наконец, его можно использовать для питания нескольких элементов оборудования, таких как дисплей, контроллер и регистратор.
Цифровой сигнал может быть доступен с различными протоколами связи - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. Эти протоколы передают измеренное значение, а также позволяют конфигурировать устройства измерения давления. Это известно как интеллектуальный электронный передатчик или SMART.
Приборы могут быть оснащены цифровыми манометрами.
Как выбрать промышленный датчик давления?
Промышленный преобразователь давления должен выбираться в соответствии с измеряемой жидкостью, диапазоном давления и рабочими условиями применения и процесса.
Для измерения давления необходимо провести исследование, чтобы ответить на вопросы о выборе правильного датчика давления и определении :
- Измеряемая жидкость например: воздух, газ, водородЖидкость, пар, вода или другая жидкость и ее характеристики (плотность, вязкость, коррозионная активность и т.д.).
- Рабочие условия процесса: измеряемое давление, статическое давление, температура процесса, риск коррозии и т.д.
- Тип измерения: измерение давления, измерение расхода с помощью редукционного устройства и дельта-р перепада давления, измерение уровня с помощью гидростатического давления, измерение плотности и т.д.
- Тип измеряемого давления :
- Относительное давление
- Атмосферное давление
- Абсолютное давление
- Дифференциальное давление
- Барометрическое давление
- Сайт диапазон давления или диапазон измерений
- Динамика или дальнобойность
- Точность измерения давления
- Время отклика
- Механический интерфейс или присоединение к процессу: резьбовое соединение, фланцевое соединение и т.д.
- Аналоговый и/или цифровой выходной сигнал, проводной или беспроводной
- Климатические условия и связанные с ними ограничения:
- Промышленная среда, связанные с ней ограничения и действующие нормы:
Каковы различные типы преобразователей давления?
Датчики относительного давления измеряют давление процесса относительно атмосферного давления. Атмосферное давление измеряется с помощью эталонной полости внутри датчика. Это давление уменьшается по мере увеличения высоты над уровнем моря.
В датчиках дифференциального давления используются две отдельные камеры, соединенные гибкой мембраной. Давление измеряется по обе стороны от мембраны. Дифференциальное давление (dp) - это разница между двумя давлениями - эталонным давлением на стороне низкого давления (BP или LP) и давлением на стороне высокого давления (HP). Эти устройства для измерения перепада давления используются для измерения расхода жидкостей в трубах и для контроля засорения фильтров.
Датчики абсолютного давления сравнивают относительное давление с абсолютным вакуумом. Абсолютное давление всегда положительно.
Преимущество этого прибора в том, что он не подвержен колебаниям атмосферного давления благодаря вакуумной эталонной камере и поэтому является более точным.
Абсолютное давление может быть выражено из относительного давления путем добавления 1,013 бар, т. е. p. абсолютное (бар абс.) = p. относительное (бар) + 1,013.
Мембранный датчик давления отделяет измеряемую жидкость от ячейки давления. Мембрана и контактные части изготовлены из материала, устойчивого к измеряемой жидкости, и приварены к основанию ячейки давления.
Капиллярная трубка или соединительная муфта обеспечивает связь между разделительной мембраной и ячейкой под давлением. Это пространство должно быть дегазировано под вакуумом, затем заполнено заполняющим маслом и загерметизировано. Измеряемое давление действует на внешнюю поверхность мембраны. Когда мембрана прогибается внутрь, она пытается сжать наполняющую жидкость внутри прибора.
Заполняющая жидкость противостоит сжатию, поэтому усилие направляется непосредственно к измерительному элементу. Вся работа датчика давления с мембранным уплотнением основана на принципе Блеза Паскаля.
Мембранные датчики давления изготавливаются из различных материалов, включая нержавеющую сталь, титан, инконель, хастеллой, монель, тантал и никель. Используемые материалы зависят от типа применения и температуры, для которой предназначен промышленный датчик давления.
Датчики давления с сепараторами используются для измерения давления жидкостей при высоких температурах.
- Многофункциональные преобразователи давления
Многопараметрические датчики давления сочетают измерение дифференциального давления, абсолютного давления и температуры в одном датчике.
Эти изделия используются, в частности, для измерения массового расхода.
Датчики гидростатического уровня - это измерительные устройства, используемые для определения уровня наполнения жидкостью резервуаров или чанов. Принцип измерения основан на гидростатическом давлении, которое представляет собой вес, оказываемый жидкостью в зависимости от высоты столба наполнения.
Погружные датчики давления
Эти датчики гидростатического давления можно погружать в жидкость для измерения уровня в баке или резервуаре. Обычно они оснащены мембраной из нержавеющей стали.
Как откалибровать датчик давления?
Промышленные датчики давления необходимо периодически калибровать, чтобы обеспечить точность измерений на протяжении всего срока службы и соответствие самым высоким стандартам качества. избегать факторов, влияющих на точность. Период калибровки определяется производителями датчиков давления. Необходимо откалибровать нулевую и полную шкалу.
На заводе для проверки линейности выходного сигнала точность проверяется в нескольких точках диапазона давления.
Калибровка предполагает приложение определенного опорного давления к механическому интерфейсу датчика, проверку выходного сигнала и последующую компенсацию. Калибровка датчика может осуществляться с помощью внешнего регулировочного винта, локального цифрового индикатора, программного интерфейса или программного обеспечения.
Для выполнения различных манипуляций может потребоваться установка запорного клапана или коллектора на датчике давления, чтобы изолировать его от процесса.
Для ежегодной калибровки вы можете обратиться в компанию, которая специализируется на калибровке датчиков давления.
Регулярная калибровка обеспечивает точность измерения давления и гарантирует стабильность результатов.
Как установить манометр?
Преобразователи давления могут быть установлены с помощью механического соединения с измерительным устройством или трубопроводом, в котором измеряется давление.
В зависимости от давления и температурных условий процесса необходимо соблюдать особые меры предосторожности.
Сигнал с этого устройства может быть подключен к системе отображения (промышленный цифровой дисплейЕго можно подключить к ПЛК (системе автоматизации измерения давления) для управления контрольным устройством и регулирования давления в процессе.
Если вам нужна помощь, мы рекомендуем обратиться в профессиональную компанию для установки и ввода в эксплуатацию вашего измерительного прибора.
Как проверить датчик давления?
Датчик давления можно протестировать, приложив определенное известное давление к механическому интерфейсу датчика давления и проверив измеренный аналоговый выходной сигнал или значение, отображаемое на индикаторе.
Если ваш прибор неисправен, вы можете обратиться к специалисту или к одному из производителей промышленных датчиков, чтобы он отремонтировал его для вас.
Как настроить датчик давления?
Интеллектуальные цифровые устройства с протоколом HART могут быть сконфигурированы:
Каковы области применения датчиков давления?
Понимание Зачем измерять давление в обрабатывающей промышленности важно для обеспечения безопасности, оптимизации управления технологическими процессами, повышения энергоэффективности и поддержания качества готовой продукции.
Преобразователи давления используются в широком спектре промышленных применений.
Этот прибор может определять давление до нескольких тысяч миллибар. Поэтому он незаменим в самых разных отраслях промышленности. Можно измерять давление воздуха, воды, паров и газов.
Например, к таким областям применения относятся измерение перепада давления и отверстия для потока жидкости в трубе, потока газа или пара, контроль состояния фильтра, измерение уровня жидкости в резервуаре с помощью датчика с промывочной мембраной, измерение плотности жидкости или измерение относительного давления.
В зависимости от отрасли вам необходимо выбрать измерительный прибор, соответствующий вашим задачам и ограничениям промышленной среды.
Как выбрать правильный манометр?
Чтобы убедиться, что ваши процессы и системы работают так, как нужно, и приносят ожидаемые результаты, вы должны избегайте ошибок при измерении давленияэксперты из Fuji Electric, французский производитель промышленных датчиков давленияОни подскажут вам и предложат измеритель давления, предназначенный для решения самых сложных задач.
Измерение давления не может быть импровизацией!
Измерение давления требует услуг профессионалов в области приборостроения.
Преобразователи давления Fuji Electric известны своими высокими технологиями, точностью измерения давления, широким диапазоном измерений, долговременной стабильностью, качеством сборки, надежностью, долговечностью, технической поддержкой, удобством возврата и быстрой доставкой к клиентам.
Ссылка : FKE
