Transmiter tlaka je eden tistih delov, na katerega nihče ne pomisli, dokler ne odpove v najslabšem možnem trenutku. Tiho stoji na nastavku cevi, vnaša številko v nadzorno ploščo in opravlja svoje delo leta -, vse dokler slaba kalibracija ali razjedena membrana ne povzroči nenačrtovane zaustavitve procesa. Če določate eno za novo sestavo, zamenjavo okvarjene enote ali samo poskušate ugotoviti, zakaj ponudbe, ki ste jih prejeli, znašajo od 80 do 600 USD za nekaj, kar je videti kot ista naprava, je ta vodnik namenjen odgovoru na vprašanja, ki se dejansko pojavijo med tem postopkom.
Kaj točno je tlačni oddajnik?
A tlačni oddajnikmeri tlak tekočine, plina ali pare in ta odčitek spremeni v standardiziran električni signal - običajno 4-20 mA, 0–10 V ali digitalni protokol, kot je HART ali Modbus – ki ga lahko sistem PLC, DCS ali SCADA prebere neposredno. Signal je tisto, zaradi česar je "oddajnik" in ne le senzor: zasnovan je tako, da potuje po kablu, včasih na stotine metrov, brez poslabšanja.
Oddajnik tlaka v primerjavi s pretvornikom v primerjavi z merilnikom
Ljudje te tri izraze uporabljajo ohlapno in na RFQ lahko povzročijo pravo zmedo.
- Manometer: popolnoma mehansko, samo lokalno odčitavanje številčnice, brez električnega signala.
- Pretvornik tlaka: pretvori tlak v električno vrednost, vendar običajno neobdelan signal nizke-nivoje (milivoltov), ki še vedno potrebuje zunanje ojačanje.
- Oddajnik tlaka: ima vgrajeno ojačanje in prilagajanje signala, tako da oddaja čist,-za-pripravljen signal - na strani stranke ni potrebna dodatna strojna oprema.
Če mora vaš nadzorni sistem zabeležiti ali se odzvati na branje, potrebujete oddajnik. Če mora nekdo samo pogledati številko na plošči, je merilnik cenejši in preprostejši.
Kako tlačni oddajnik dejansko deluje
Odstranite žargon blagovnih znamk in podatkovnih listov in vsak tlačni oddajnik počne iste tri stvari: zaznava majhno fizično deformacijo, pretvorbo te deformacije v električno vrednost in čiščenje te vrednosti v uporaben signal.
Faza zaznavanja
Procesni tlak pritiska na diafragmo, običajno skozi izolator-napolnjen z oljem, ki preprečuje, da bi se dejanska procesna tekočina dotaknila elektronike. Ta membrana se upogne - pogosto za delček milimetra - in zaznavni element to upogne zazna kot spremembo upora, kapacitivnosti ali resonančne frekvence, odvisno od tehnologije senzorja.
Faza kondicioniranja
Neobdelani izhod senzorja je šibek, ne-linearen in sam po sebi občutljiv na temperaturna nihanja. Notranja elektronika ga ojača, popravi temperaturni odmik, linearizira krivuljo in potisne standardiziran signal. Tu se večina razlike v ceni med oddajnikom za 90 USD in oddajnikom za 400 USD dejansko skriva - ne v samem senzorju, temveč v tem, kako dobro elektronika kompenzira temperaturo in-dolgoročni odmik.
Zakaj je 4-20 mA postalo privzeto
Oddajnik, ki odčita 0 barov, oddaja 4 mA, ne 0 mA. To je namerno. Če tok v zanki pade na nič, nadzorni sistem takoj ve, da je prišlo do pretrganja žice ali mrtvega oddajnika, namesto da bi ga zamenjal za resnično nič{5}}tlačno stanje. Gre za majhno obliko, vendar je to razlog, da je 4–20 mA že desetletja obstal v industrijskih okoljih, čeprav so na voljo novejše digitalne alternative.
Hiter primer
Vzemite oddajnik z nazivnim tlakom 0-16 barov na izpustnem vodu črpalke. V mirovanju je tlak 0 barov, zanka pa kaže 4 mA. Ko črpalka deluje in se tlak v vodu dvigne na 8 barov - polovica nazivnega razpona -, se signal dvigne sorazmerno na 12 mA. Pri tlaku polne skale oddajnika 16 barov doseže zanka 20 mA. PLC pretvori ta tok nazaj v bar ali psi in lahko sproži alarm v trenutku, ko preseže nastavljeni prag.
Glavne tehnologije zaznavanja
Piezorezistivni (merilnik napetosti)
Delovni konj industrije. Merilniki napetosti so vezani ali razpršeni na silikonsko ali kovinsko diafragmo v postavitvi Wheatstonovega mostu. Upogibanje diafragme spremeni upornost merilnikov in neuravnoteži most, kar povzroči napetost, sorazmerno s tlakom. Je poceni, mehansko trden in pokriva velik razpon - od nekaj milibarov do tisočih barov -, zato se pojavlja v večini splošnih industrijskih aplikacij.
Kapacitivni
Membrana tukaj tvori eno ploščo kondenzatorja, pri čemer tlak spremeni režo do fiksne referenčne plošče. Kapacitivni senzorji so znani po tem, da vzdržujejo svojo kalibracijo skozi čas, zato se ponavadi pojavijo v aplikacijah, kjer je zanašanje drago za popravljanje - merjenja pretoka diferenčnega tlaka in ravni rezervoarja sta najpogostejša.
Resonančni silicij
Mikro-strojno obdelan silikonski element vibrira z nastavljeno frekvenco, uporabljeni pritisk pa to frekvenco premakne na način, ki ga je mogoče izmeriti z zelo visoko natančnostjo. Ti oddajniki stanejo dražje, vendar so izbira, ko aplikacija resnično ne more tolerirati merjenja zanašanja - skrbniškega prenosa, na primer, kjer se majhna napaka pri merjenju neposredno pretvori v denar.
Piezoelektrični (samo dinamični tlak)
Piezoelektrični elementi ustvarjajo naboj pod stresom, vendar ta naboj sčasoma izgine, zato ne morejo zadržati stabilnega statičnega odčitka. Ne uporabljajo se za vsakodnevno spremljanje procesov - izdelani so za zajem hitrih tlačnih dogodkov, kot so zgorevalni skoki ali hidravlični udarci, kjer je odzivna hitrost pomembnejša od statične natančnosti.
Primer polja, ki ga je vredno poznati
Pakirna linija, ki je izvajala zanko CIP (clean{0}}in-place), je imela občasne alarme za tlak, ki se niso ujemali s tistimi, ki so jih operaterji videli na mehanskem merilniku poleg oddajnika. Sam oddajnik je bil dobro preizkušen na preskusni napravi. Izkazalo se je, da je dejanski vzrok ujet zrak v impulzni liniji, ki napaja senzor - pogosta, dolgočasna težava, ki jo pogosteje zamenjamo za pokvarjen instrument, kot bi smeli. Ko je bila linija odzračena in ponovno napolnjena, so se odčitki ujemali in alarmi so se ustavili. To je opomnik, da je oddajnik tako natančen, kot je natančna njegova namestitev; senzor si redkokdaj zasluži krivdo, ki jo dobi.
Specifikacije, ki so dejansko pomembne pri primerjavi ponudb
Dva oddajnika sta lahko na papirju videti skoraj enaka in po namestitvi delujeta zelo različno. Preden podpišete naročilnico, preverite:
- Natančnost- podano kot odstotek celotnega obsega (±0,1 % FS, ±0,25 % FS itd.). Nakup večje natančnosti, kot jo zahteva postopek, samo poveča stroške brez koristi.
- Razpon in ocena nadtlaka- vaš delovni tlak bi moral biti udobno znotraj nazivnega razpona, z dovolj rezerve, da preživi občasne skoke.
- Izhodni signal- 4-20mA ostaja privzet; HART, Modbus RTU ali Profibus PA so vredni dodatnih stroškov, če potrebujete-vgrajeno diagnostiko.
- Omočeni materiali- 316L nerjavno jeklo pokriva večino splošne uporabe; korozivni mediji ali mediji visoke{1}}čistosti lahko zahtevajo Hastelloy, Monel ali tantal.
- Procesna povezava- vrsta in velikost navoja se morata natančno ujemati z obstoječimi priključki; to je najpogostejša napaka pri naročanju.
- Zaščita pred vdorom in klasifikacija območij- IP65/IP67 za večino industrijskih nastavitev; ATEX, IECEx ali lastnovarne ocene za nevarna območja.
Kjer se kupci običajno spotaknejo
Največja napaka ni izbira napačne senzorske tehnologije -, temveč primerjava navedb zgolj glede na ceno, ne da bi preverili, ali so enote dejansko jabolka-za-jabolka. Oddajniku, ki je ponujen za del cene konkurenta, pogosto nekaj manjka: brez potrdila o umerjanju, brez temperaturne kompenzacije v celotnem razponu ali zmočenega materiala, ki ne vzdrži dejanske procesne tekočine. Ta vrzel se navadno ne pokaže do nekaj mesecev v uporabi, do te točke pa stroški okvare in nadomestne zamenjave močno odtehtajo vse, kar je bilo prihranjeno pri prvotnem naročilu.
Neposredno se splača vprašati za potrdilo o umerjanju (ISO 17025 ali enakovredno sledljivost), dejansko območje temperaturne kompenzacije - ne le delovno območje - in potrditev združljivosti zmočenega materiala z vašim specifičnim medijem, ne le tabele splošne kemične odpornosti.
Tipične aplikacije
- Čiščenje vode in odpadne vode - krmiljenje črpalke, nivo rezervoarja preko hidrostatičnega tlaka
- Naftni, plinski in petrokemični - nadzor cevovodov, nadzor vrtin in procesov v rafineriji
- HVAC in avtomatizacija zgradb - tlak v hladilnem agregatu, statični tlak v kanalu
- Hrana in pijača - higienski oddajniki za CIP sisteme in procesne posode
- Hidravlika in pnevmatika - mobilna oprema, preskusne mize, brizganje
- Proizvodnja električne energije - napajalna voda kotla in tlak pare
Navade pri nameščanju, ki jih je vredno sprejeti
- Pred zagonom odzračite impulzne napeljave, da preprečite, da bi ujeti zrak odvrgel odčitke tlaka tekočine
- Dvakrat-preverite orientacijo namestitve na enotah diferenčnega tlaka - vpliva na odmik
- Uskladite materiale tesnil in tesnil s procesno tekočino, ne samo s tem, kar je že na polici
- Ponovno umerite po urniku, namesto da čakate, da bo odčitek videti "izklopljen"
- Nikoli ne dovolite, da prehodni pojavi ob zagonu presežejo nazivno mejo nadtlaka, tudi kratkotrajno - poškodba membrane zaradi trna je pogosto trajna, tudi če normalno delovanje ostane znotraj razpona
Pogosto zastavljena vprašanja
Ali lahko merilnik tlaka meri vakuum?
Da, če je ocenjeno za sestavljeno območje, ki vključuje podtlak - približno -1 do 5 barov. Tega ne podpira vsak model, zato ga je treba pred naročilom potrditi na podatkovnem listu.
Kako pogosto je treba tlačni oddajnik ponovno kalibrirati?
Letno je običajno izhodišče za večino industrijskih zank, čeprav so lahko varnostni{0}}kritični ali skrbniški-prenos lahko zahtevali krajše intervale. Tipi visoko{3}}stabilnih senzorjev lahko včasih podaljšajo ta interval, vendar ga je treba preveriti glede na določen postopek in morebitne regulativne zahteve, ne pa domnevno.
Kakšna je razlika med oddajniki merilnega, absolutnega in diferenčnega tlaka?
Merilni tlak se meri glede na atmosferski tlak in je najpogostejši tip v splošni uporabi. Absolutni tlak se meri glede na polni vakuum. Diferenčni tlak meri razliko med dvema ločenima točkama in se široko uporablja za merjenje pretoka in ravni hidrostatičnega rezervoarja.
Ali višja cena vedno pomeni večjo natančnost?
Ne. Cena odraža certifikate, kakovost izdelave, blagovno znamko in dobavni rok prav tako kot natančnost. Povsem možno je, da oddajnik srednje{2}}cenovne vrednosti preseže oddajnika-vrhunske blagovne znamke glede-stabilnosti v resničnem svetu - številka natančnosti na podatkovnem listu je boljši pokazatelj kot cena.
Končne misli
Oddajnik tlaka je majhen kos strojne opreme, ki opravlja delo, od katerega je tiho odvisna krmilna zanka ali varnostna zapora. Razumevanje, kaj se dejansko dogaja v njem - senzorski element, kondicionirna elektronika, standardizirani izhod - omogoča veliko lažje kritično branje podatkovnega lista in postavljanje boljših vprašanj, preden gre naročilo za nakup, namesto da bi izbirali samo po ceni. Če ste v dvomih, običajno zadošča pošiljanje procesnega medija, razpona tlaka in zahtevanih certifikatov dobavitelju, da dobite ustrezno priporočilo senzorja, brez veliko ponavljanja-in-nazaj.
Reference
- Mednarodno združenje za avtomatizacijo (ISA) -Terminologija procesne instrumentacije, ISA-51.1
- Nacionalni inštitut za standarde in tehnologijo (NIST) - osnove merjenja tlaka, nist.gov
- Direktiva ATEX 2014/34/EU - Oprema za uporabo v potencialno eksplozivnih atmosferah
- IEC 60529 - Stopnje zaščite, ki jih zagotavljajo ohišja (koda IP)
- ISO/IEC 17025 - Splošne zahteve za usposobljenost preskusnih in kalibracijskih laboratorijev
