Rõhuandur on üks neist osadest, millele keegi ei mõtle enne, kui see halvimal võimalikul hetkel üles ütleb. See istub vaikselt toruliitmiku küljes, annab numbri juhtpaneelile ja teeb oma tööd aastaid -, kuni halb kalibreerimine või korrodeerunud membraan viib protsessi planeerimata seiskamiseni. Kui määrate ühe uue konstruktsiooni jaoks, asendate ebaõnnestunud seadme või proovite lihtsalt aru saada, miks sama seadme puhul saadud hinnapakkumised jäävad vahemikku 80–600 dollarit, on see juhend mõeldud vastama küsimustele, mis selle protsessi käigus tegelikult esile kerkivad.
Mis on rõhuandur, täpselt?
A rõhu saatjamõõdab vedeliku, gaasi või auru rõhku ja muudab selle näidu standardiseeritud elektrisignaaliks -, tavaliselt 4-20 mA, 0–10 V, või digitaalseks protokolliks, nagu HART või Modbus – mida PLC-, DCS- või SCADA-süsteem saab otse lugeda. Signaal teeb sellest pigem "saatja" kui lihtsalt anduri: see on loodud liikuma mööda kaablit, mõnikord sadu meetreid, ilma halvenemiseta.
Rõhuandur vs. andur vs. mõõtur
Inimesed kasutavad neid kolme terminit lõdvalt ja pakkumiste kohta, mis võivad tekitada tõelist segadust.
- Rõhumõõtur: täismehaaniline, ainult lokaalne numbrilugemine, elektrisignaal puudub.
- Rõhuandur: teisendab rõhu elektriliseks väärtuseks, kuid tavaliselt toores, madala{0}}taseme signaaliks (millivoltides), mis vajab siiski välist võimendust.
- Rõhuandur: sellel on sisseehitatud võimendus ja signaali konditsioneerimine, nii et see väljastab puhta, -kasutusvalmis-signaali -, mis ei nõua kliendipoolset lisariistvara.
Kui teie juhtimissüsteem peab näidu logima või sellele reageerima, soovite saatjat. Kui kellelgi on vaja vaid pilku heita paneelil olevale numbrile, on näidik odavam ja lihtsam.
Kuidas rõhuandur tegelikult töötab
Eemaldage bränding ja andmelehe kõnepruuk ning iga rõhuandur teeb sama kolme asja: tuvastab väikese füüsilise deformatsiooni, teisendab selle deformatsiooni elektriliseks väärtuseks ja puhastab selle väärtuse kasutatavaks signaaliks.
Sensingu staadium
Protsessi rõhk surub vastu membraani, tavaliselt läbi õliga täidetud isolaatori{0}}, mis ei lase tegelikul protsessivedelikul elektroonikat puudutada. See diafragma paindub - sageli millimeetri murdosa võrra - ja andurelement tajub seda paindumist takistuse, mahtuvuse või resonantssageduse muutusena, olenevalt anduritehnoloogiast.
Konditsioneerimise etapp
Anduri toorväljund on nõrk, mitte{0}}lineaarne ja tundlik temperatuurikõikumiste suhtes. Sisemine elektroonika võimendab seda, korrigeerib temperatuuri triivi, lineariseerib kõverat ja surub välja standardiseeritud signaali. See on ka koht, kus suurem osa 90-dollarise ja 400-dollarise saatja hinnavahest ei seisne tegelikult - mitte anduris endas, vaid selles, kui hästi elektroonika temperatuuri ja pikaajalist-triivi kompenseerib.
Miks sai vaikeväärtuseks 4–20 mA
Saatja, mis näib 0 baari, annab välja 4 mA, mitte 0 mA. See on tahtlik. Kui ahela vool langeb nullini, teab juhtsüsteem kohe, et tegemist on juhtme katkemisega või saatjaga, selle asemel, et pidada seda tõelise nullrõhuga{5}}. See on väike disainivalik, kuid see on põhjus, miks 4–20 mA on tööstuslikes tingimustes püsinud aastakümneid, hoolimata sellest, et saadaval on uuemad digitaalsed alternatiivid.
Kiire näide
Võtke pumba tühjendustorule saatja, mille nimiväärtus on 0-16 baari. Puhkeolekus on rõhk 0 baari ja silmus on 4 mA. Kui pump töötab ja torustiku rõhk tõuseb 8 baarini - pooleni nimivahemikust -, tõuseb signaal proportsionaalselt 12 mA-ni. Saatja täisskaala rõhul 16 baari tabab ahel 20 mA. PLC teisendab selle voolu tagasi baariks või psiks ja võib käivitada häire, kui see ületab määratud läve.
Peamised tajumistehnoloogiad
Piesoresistiivne (tüsimusmõõtur)
Tööstuse tööhobune. Tensomõõturid on ühendatud või hajutatud räni- või metallimembraanile Wheatstone'i silla paigutuses. Membraani painutamine muudab näidikute takistust ja viib silla tasakaalust välja, tekitades rõhuga võrdelise pinge. See on odav, mehaaniliselt vastupidav ja katab tohutu vahemiku - mõnest millibaarist kuni tuhandete baarideni -, mistõttu kasutatakse seda enamikus üldistes tööstuslikes rakendustes.
Mahtuvuslik
Membraan moodustab siin ühe kondensaatori plaadi, kusjuures rõhk muudab vahe fikseeritud võrdlusplaadiks. Mahtuvuslikud andurid on tuntud selle poolest, et hoiavad oma kalibreerimist aja jooksul hästi, seega kipuvad need ilmuma rakendustes, kus triivimine on kulukas, et korrigeerida - diferentsiaalrõhu voolumõõtmist ja paagi taset, mis on kaks kõige levinumat.
Resonantne räni
Mikro-töödeldud ränielement vibreerib määratud sagedusel ja rakendatav rõhk nihutab seda sagedust viisil, mida saab mõõta väga suure täpsusega. Need saatjad maksavad rohkem, kuid need on valik, kui rakendus tõesti ei talu triivi - hooldusõiguse ülekandmise mõõtmist, kus väike mõõtmisviga muutub otse rahaks.
Piesoelektriline (ainult dünaamiline rõhk)
Piesoelektrilised elemendid tekitavad pinge all laengu, kuid see laeng aja jooksul kaob, mistõttu nad ei suuda hoida stabiilset staatilist näitu. Neid ei kasutata igapäevaseks protsesside jälgimiseks -, need on loodud kiirete rõhusündmuste, nagu põlemiskõrgused või hüdrauliline löök, jäädvustamiseks, kus reageerimiskiirus on olulisem kui staatiline täpsus.
Teadmist väärt näide
Pakkimisliinil, mis töötab CIP (puhas-kohas-) ahelaga, oli katkendlikke rõhuhäireid, mis ei vastanud sellele, mida operaatorid saatja kõrval asuval mehaanilisel näidikul nägid. Saatja ise testis pingil hästi. Tegelikuks põhjuseks osutus andurit toitvas impulssliinis kinni jäänud õhk - tavaline igav probleem, mida peetakse vigaseks instrumendiks sagedamini kui peaks. Kui liin oli õhutatud ja uuesti täidetud, siis näidud ühtisid ja alarmid lakkasid. See on meeldetuletus, et saatja on täpselt nii täpne kui selle paigaldus; andur väärib harva seda etteheidet, mida ta saab.
Spetsifikatsioonid, mis hinnapakkumiste võrdlemisel tegelikult olulised on
Kaks saatjat võivad paberil välja näha peaaegu identsed ja pärast paigaldamist toimivad siiski väga erinevalt. Enne ostutellimuse vormistamist kontrollige:
- Täpsus- on antud protsendina täisskaala ulatusest (±0,1% FS, ±0,25% FS jne). Protsessi jaoks vajalikust suurema täpsuse ostmine suurendab lihtsalt kulusid, ilma et see oleks kasulik.
- Vahemik ja ülerõhu reiting- teie töörõhk peaks istuma mugavalt nimivahemikus ja piisavalt varuga, et aeg-ajalt tõusta.
- Väljundsignaal- 4-20mA jääb vaikeväärtuseks; HART, Modbus RTU või Profibus PA on lisatasu väärt, kui vajate sisseehitatud{1}}diagnostikat.
- Niisutatud materjalid- 316L roostevaba teras katab enamiku üldise kasutusega; söövitavad või kõrge puhtusastmega{1}}kandjad võivad vajada Hastelloyt, Moneli või tantaali.
- Protsessi ühendus- keerme tüüp ja suurus peavad täpselt vastama olemasolevatele liitmikele; see on kõige levinum tellimisviga.
- Sissepääsukaitse ja piirkonna klassifikatsioon- IP65/IP67 enamiku tööstuslike seadete jaoks; ATEX, IECEx või sisemiselt ohutud reitingud ohtlike tsoonide jaoks.
Kus ostjad tavaliselt komistavad
Suurim viga ei ole vale anduritehnoloogia valimine, - see on hinnapakkumiste võrdlemine puhtalt hinna alusel, ilma et kontrollitaks, kas ühikud on tegelikult õunad-õunteks-. Konkurendi hinna murdosa hinnaga saatjal on sageli midagi puudu: kalibreerimissertifikaat puudub, temperatuurikompensatsioon kogu ulatuses või märjaks saanud materjal, mis ei pea vastu tegelikule protsessivedelikule. See lünk ilmneb tavaliselt alles pärast kasutuskuud, misjärel ületab tõrke ja asendusvahetuse kulud tunduvalt esialgse tellimusega salvestatud summa.
Tasub küsida otse kalibreerimissertifikaati (ISO 17025 või samaväärne jälgitavus), tegelikku temperatuurikompensatsiooni vahemikku -, mitte ainult töövahemikku -, ja kinnitust märja materjali ühilduvuse kohta teie konkreetse kandjaga, mitte ainult üldist kemikaalikindluse tabelit.
Tüüpilised rakendused
- Vee- ja reoveepuhastuspumba juhtimine -, paagi tase hüdrostaatilise rõhu abil
- Nafta-, gaasi- ja naftakeemia - torujuhtmete jälgimine, puurkaevude ja rafineerimistehaste protsesside juhtimine
- HVAC ja hooneautomaatika - jahuti rõhk, kanali staatiline rõhk
- Toidu ja joogi - hügieenisaatjad CIP-süsteemidele ja töötlemisanumatele
- Hüdraulika ja pneumaatika - mobiilsed seadmed, katsestendid, survevalu
- Elektritootmine - boileri toitevee ja aurukollektori rõhk
Paigaldusharjumused, mida tasub omaks võtta
- Enne kasutuselevõttu tühjendage impulssvoolikud, et vältida kinnijäänud õhu paiskumist vedeliku rõhunäitudest välja
- Kontrollige veelkord-diferentsiaalrõhu ühikute paigaldussuunda - see mõjutab nihet
- Sobitage tihendite ja tihendite materjalid protsessivedelikuga, mitte ainult sellega, mis on juba riiulil
- Kalibreerige ajakava järgi, selle asemel, et oodata, kuni näit näib välja lülitatud
- Ärge kunagi laske käivitustransientidel ületada nominaalset ülerõhupiiri, isegi lühiajaline - membraani kahjustus naela tõttu on sageli püsiv, isegi kui normaalne töö jääb hästi vahemikku
Korduma kippuvad küsimused
Kas rõhuandur saab mõõta vaakumit?
Jah, kui see on ette nähtud liitvahemikuks, mis sisaldab alarõhku - umbes -1 kuni 5 baari. Kõik mudelid seda ei toeta, seega tuleb see enne tellimist andmelehel kinnitada.
Kui sageli tuleks rõhuandurit uuesti kalibreerida?
Aastane on enamiku tööstuslike kontuuride jaoks tavaline lähtetase, kuigi ohutus--kriitilised või järelevalve{1}}ülekanderakendused võivad nõuda lühemaid intervalle. Kõrge -stabiilsusega andurite tüübid võivad mõnikord seda intervalli pikendada, kuid seda tuleks kontrollida konkreetse protsessi ja regulatiivsete nõuete suhtes, mitte eeldada.
Mis vahe on manomeetri-, absoluut- ja diferentsiaalrõhuanduritel?
Manomeetri rõhku mõõdetakse atmosfäärirõhu suhtes ja see on kõige levinum üldkasutatav tüüp. Absoluutset rõhku mõõdetakse täisvaakumi suhtes. Diferentsiaalrõhk mõõdab erinevust kahe eraldi punkti vahel ja seda kasutatakse laialdaselt vooluhulga mõõtmiseks ja hüdrostaatilise paagi taseme mõõtmiseks.
Kas kõrgem hind tähendab alati paremat täpsust?
Ei. Hind kajastab sertifikaate, ehituskvaliteeti, kaubamärki ja teostusaega sama palju kui täpsust. On täiesti võimalik, et keskmise-hinnaga saatja ületab esmaklassilise-kaubamärgiga saatja tegeliku-stabiilsuse tõttu -, andmelehe täpsuse näitaja on parem näitaja kui hinnasilt.
Viimased Mõtted
Rõhuandur on väike riistvara, mis teeb tööd, millest juhtimisahel või turvablokeering vaikselt sõltub. Kui mõistate, mis selles tegelikult toimub - sensorelement, konditsioneerimiselektroonika, standardiseeritud väljund -, on palju lihtsam andmelehte kriitiliselt lugeda ja enne ostutellimuse väljastamist paremaid küsimusi esitada, selle asemel, et valida ainult hinna järgi. Kahtluse korral piisab protsessikandja, rõhuvahemiku ja nõutavate sertifikaatide tarnijale saatmisest tavaliselt sobiva andurisoovituse saamiseks ilma palju edasi-tagasi.
Viited
- International Society of Automation (ISA) -Protsessi instrumentatsiooni terminoloogia, ISA-51.1
- National Institute of Standards and Technology (NIST) - rõhu mõõtmise põhialused, nist.gov
- ATEX-direktiiv 2014/34/EL - Plahvatusohtlikes keskkondades kasutatavad seadmed
- IEC 60529 - Korpuste pakutavad kaitseastmed (IP-kood)
- ISO/IEC 17025 - Testimis- ja kalibreerimislaborite pädevuse üldnõuded
