Датчики давления: различия, применение, особенности эксплуатации
Датчик давления – это прибор для измерения давления жидкой либо газообразной среды с передачей измеренного значения, посредством выходного сигнала, на принимающее оборудование. Устройство позволяет осуществлять контроль в целях обеспечения защиты оборудования от возникновения опасных аварийных ситуаций, а также использоваться как элемент системы с целью осуществления ее управления.
Датчики давления применяются в нефтегазовой, энергетической, химической, пищевой промышленности. Широко используются в таких узлах, как тормозное оборудование, топливные системах, гидравлика и пневматика.
Принцип действия датчиков.
Измеряемый процесс воздействует на чувствительный элемент (мембрану), вызывая, тем самым, ее деформацию. На чувствительном элементе расположена специальная электрическая схема: мост Уинстона. Вследствие возникновения деформации, на выводах данной схемы появляется разность потенциалов. Величина этой разности линейно зависит от степени деформации моста Уинстона.
Выходной сигнал от моста Уинстона в дальнейшем передается в микропроцессорную электронику (ASIC), где преобразуется в требуемый заказчику выходной сигнал. Это может быть аналоговый сигнал: по току, по напряжению, либо цифровой сигнал: RS-485, CAN и т.д. Преобразованный сигнал, через разъем электрической части датчика поступает на обрабатывающую электронику заказчика, где пересчитывается и конвертируется в общеупотребимые единицы измерения давления: БАРы, кПа, кгс/см2 и прочее.
Датчики давления RDZ могут иметь два вида мембран: тонкопленочную и заполненную ячейку.
Основные преимущества первого исполнения:
- широкий диапазон рабочих температур;
- широкая область применения данного исполнения.
Основные недостатки:
- низкая чувствительность при малых диапазонах измерения, а, следовательно, - высокая погрешность прибора в таких условиях;
- высокая (в сравнении с заполненной ячейкой) стоимость.
Основные преимущества заполненной ячейки являются зеркальным отражением недостатков тонкопленочного сенсора: хорошая чувствительность в широком диапазоне давлений и низкая стоимость;
Недостатки обусловлены в первую очередь конструкцией сенсора: здесь применяется две мембраны: внешняя (контактирующая с процессом) и внутренняя, на которой расположен мост Уинстона. Давление от внешней мембраны передается через заполняющую жидкость - силиконовое масло. Следствием этого сенсор имеет:
- Малый рабочий диапазон отрицательных температур из-за процесса загустевания масла;
- Ограничения по использованию в некоторых режимах работы: высокая частота пульсаций процесса способна вызвать ионизацию в межмембранном слое диэлектрика (масле) с последующим электрическим пробитием.
Какая информация необходима для подбора датчика давления?
Датчик давления представляет собой прибор с рядом характеристик и параметров, зависящих от условий эксплуатации и требований, которые предъявляет к данному прибору заказчик (например, класс точности, либо тип выходного сигнала).
В общем случае, для подбора прибора необходимо учитывать для подбора датчика:
1. Диапазон и единицы измерений прибора. Рассчитывается исходя из величины номинального значения давления измеряемого процесса. При этом, необходимо также учитывать возможные расчетные значения данной величины.
2. Тип измеряемого давления. Выделяется три типа давления:
- абсолютное давление. Измеряемое давление производится относительно технического вакуума;
- избыточное давление. Измеряемое давление производится относительно атмосферного давления;
- дифференциальное давление. Используется для контроля отношения двух величин давления, исходя из которого можно оценить состояние контролируемого объекта. Широко используются для контроля засоренности фильтров.
3. Погрешность прибора;
4. Выходной сигнал датчика;
5. Штуцер присоединения к процессу (резьба);
6. Разъем электрического соединения;
7. Диапазон температур:
- эксплуатации (окружающей среды);
- температура процесса;
Также необходимо иметь в виду то, что датчик давления является средством измерения (далее – СИ), что, исходя из Российского законодательства, влечет обязательные требования по метрологической поверке данного СИ перед началом его эксплуатации. Под метрологической поверкой – понимается процедура подтверждения соответствия СИ установленным метрологическим требованиям. При поверке определяется погрешность, которая не должна превышать пределов, указанных в описании на данный тип приборов. Поверку имеют право осуществлять только аккредитованные в соответствии с законодательством Российской Федерации организации.
Датчики давления RDZ реализуются как с уже проведенной поверкой, так и без нее – исходя из пожеланий заказчика оборудования.