Differenzdrucktransmitter – Funktionsprinzip

Der Differenzdrucktransducer ist ein Gerät zur Messung der Druckdifferenz zwischen zwei Punkten im System, beispielsweise zwischen dem Inneren und dem Äußeren einer Rohrleitung. Sein Kernstück ist ein Sensor, der auf die Druckdifferenz reagiert und diese in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses Signal ist proportional zur gemessenen Druckdifferenz. Je nach Art des Druckmessumformers kann der Sensor verschiedene Methoden zur Druckmessung verwenden, wie z. B. Kapazitätsänderung bei kapazitiven Messumformern, Materialverformung bei Dehnungsmessstreifen-Messumformern oder Spannungserzeugung bei piezoelektrischen Messumformern. Das Ausgangssignal wird dann an ein Steuerungs- oder Anzeigesystem gesendet, wo es interpretiert wird, sodass die Druckmessung in einem bestimmten System überwacht und gesteuert werden kann.

Arten von Differenzdruckmessumformern

Differenzdruckwandler gibt es in zwei Grundtypen, die sich in ihren Funktionsprinzipien und Anwendungsbereichen unterscheiden:

• Kapazitive Wandler: Dieser Wandlertyp besteht aus zwei Kondensatoren mit jeweils einer beweglichen Platte, die auf Druck reagiert. Eine Druckänderung verändert die Kapazität eines oder beider Kondensatoren, die dann in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Diese Wandler werden wegen ihrer hohen Genauigkeit, Empfindlichkeit und Stabilität geschätzt. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie in präzisen Umgebungen wie Laboren, der Halbleiterindustrie und der technologischen Prozesssteuerung eingesetzt. Ihre Messgenauigkeit kann jedoch durch Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen beeinträchtigt werden, was bei der Kalibrierung und Verwendung berücksichtigt werden sollte.

• Piezoresistive Wandler: Die meisten Differenzdruckwandler basieren auf dem piezoresistiven Effekt, bei dem sich der elektrische Widerstand eines Materials durch Spannung oder Druck verändert. Bei diesem Wandlertyp werden Materialien (in der Regel Siliziumsensoren) verwendet, die unter Druck eine elektrische Spannung erzeugen. Sie eignen sich ideal für schnelle und dynamische Messungen, wie z. B. die Schwingungsüberwachung. Alle piezoresistiven Sensoren zur Messung des Differenzdrucks sind praktisch driftfrei. Beispiele für solche Geräte in unserem Sortiment sind: der Mehrbereichs-Differenzdrucktransducer für Inertgase, SIRAS P21 DP mit SIL/PL-Zulassung, und MIDAS DP10 für Gase und wenig aggressive Flüssigkeiten.

Die Wahl des richtigen Wandlertyps hängt von den Anforderungen der Anwendung ab, darunter Genauigkeit, Messbereich und Umweltbeständigkeit.

Differenzdruckmessumformer – Anwendungsbereiche

Differenzdruckmessumformer sind in verschiedenen Industriezweigen von entscheidender Bedeutung und spielen eine wesentliche Rolle bei der präzisen Überwachung und Steuerung von Prozessen:

Öl- und Gasindustrie

Pipeline-Überwachung: Eine der gängigen Anwendungen der Differenzdruckmessung ist die Bestimmung der Durchflussrate in Pipelines mithilfe einer Blende. Diese Verengung reduziert den Querschnitt der Rohrleitung, erhöht die Strömungsgeschwindigkeit und bewirkt eine Änderung des statischen Drucks. Der Druck wird vor und nach der Blende gemessen, und die gemessene Druckdifferenz wird zur Bestimmung der Durchflussrate verwendet. Eine solche Drucküberwachung in Pipelines ermöglicht die Lecksuche und die Optimierung des Rohstoffflusses.

Extraktionsprozesse: Trägt zur Aufrechterhaltung stabiler Extraktionsbedingungen bei und minimiert das Risiko gefährlicher Situationen, wie z. B. Gasexplosionen.

Chemische Industrie

Reaktorüberwachung: Entscheidend für die Überwachung des Drucks in chemischen Reaktoren, wodurch die Sicherheit und Prozesseffizienz erhöht werden.

Durchflusssysteme: Erleichtern die Regulierung von Chemikalienströmen und gewährleisten die Kontinuität und Sicherheit von Produktionsprozessen.

Pharmazeutische Industrie

Prozesssteuerung: Unverzichtbar für die Überwachung der Bedingungen in Produktionsprozessen, insbesondere bei der Herstellung von Medikamenten und Impfstoffen.

Reinigungssysteme: Werden eingesetzt, um geeignete Umgebungsbedingungen in sterilen Umgebungen wie Operationssälen oder Labors aufrechtzuerhalten.

Durchflussmessung und Filterüberwachung: Werden zur genauen Messung des Stoffdurchflusses und zur Überwachung des Zustands von Filtern eingesetzt.

Technik und Automatisierung

HLK-Systeme: Werden zur Steuerung von Klimaanlagen und Lüftungssystemen, zur Regelung des Luftstroms in Gebäuden und zur Aufrechterhaltung optimaler Bedingungen eingesetzt. In Lüftungssystemen wird beispielsweise die Differenzdruckmessung zur Beurteilung der Filterreinheit verwendet. Durch die Messung des Drucks auf beiden Seiten eines Filters kann dessen Zustand bestimmt werden. Wenn der Filter verschmutzt ist, erhöht sich der Widerstand gegen den durchströmenden Luftstrom oder ein anderes Medium, was zu einer größeren Druckdifferenz führt. Dieser Anstieg des Widerstands ist ein direkter Indikator für den Verschmutzungsgrad des Filters und ermöglicht eine Beurteilung der Notwendigkeit seines Austauschs oder seiner Reinigung.

Prozessautomatisierung: Wird zur Überwachung und Regelung des Drucks in Geräten eingesetzt, um die Produktionseffizienz und -sicherheit zu verbessern.

Wasser- und Abwassertechnik: Verantwortlich für die Überwachung und Steuerung von Wassersystemen, von der Verwaltung des Wasserstands bis zur Erkennung von Leckagen.

Eisenbahnindustrie

Im Schienenverkehr werden diese Messumformer zur Überwachung des Drucks in Bremssystemen eingesetzt, um Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Präzise Druckmessungen sind für die ordnungsgemäße Funktion von Bremsen und anderen wichtigen Bahnsystemen von entscheidender Bedeutung.

In jeder dieser Anwendungen liefern Differenzdrucktransducer genaue Informationen, die für ein effektives Prozessmanagement erforderlich sind, und verbessern so die Sicherheit, Energieeffizienz und Gesamtbetriebsleistung.

Füllstandsmessung in geschlossenen Behältern mit Differenzdruckmessumformern

Differenzdruckmessumformer werden auch als hydrostatische Sonden zur Füllstandsmessung in geschlossenen Behältern eingesetzt. Diese Messtechnik ist in vielen Branchen von entscheidender Bedeutung, von der chemischen Industrie bis zur Lebensmittelverarbeitung. Sie messen die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten in einem Behälter – am Boden und am Deckel. Diese Druckdifferenz steht in direktem Zusammenhang mit der Höhe der Flüssigkeitssäule, sodass der Füllstand der Flüssigkeit genau bestimmt werden kann. Diese Methode ist besonders nützlich unter Bedingungen, unter denen ein direkter Kontakt mit der Flüssigkeit unerwünscht oder unmöglich ist, beispielsweise bei giftigen, korrosiven oder unter hohem Druck stehenden Substanzen. Diese Technik ist selbst unter schwierigen Bedingungen wie Bewegung der Flüssigkeit, Vorhandensein von Schaum, extremen Temperaturen oder schwankendem Tankdruck äußerst effektiv. Der Einsatz von Differenzdruckmessumformern für diesen Zweck gewährleistet nicht nur Genauigkeit, sondern erhöht auch die Sicherheit und Betriebseffizienz beim Tankmanagement. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine einfache Installation und schnelle Inbetriebnahme aus, was sie für den täglichen Gebrauch äußerst praktisch macht.

Differenzdruckmessumformer für explosionsgefährdete Bereiche

Differenzdruckmessumformer, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, sogenannten Ex-Zonen, konzipiert sind, müssen strenge Sicherheits- und Haltbarkeitsstandards erfüllen. Sie sind so konstruiert, dass sie in potenziell gefährlichen Umgebungen, in denen brennbare Gase, Flüssigkeiten oder Stäube vorhanden sind, sicher funktionieren. Zu den wichtigsten Merkmalen dieser Geräte gehören:

• Zertifizierung: Differenzdruckmessumformer für Ex-Zonen müssen internationalen und lokalen Ex-Gerätenormen entsprechen, wie z. B. ATEX in Europa, IECEx international und anderen nationalen Normen.
• Explosionsgeschütztes Gehäuse: Sie sind mit speziell entwickelten explosionsgeschützten Gehäusen ausgestattet, die das Eindringen von Funken oder übermäßiger Hitze in die Umgebung verhindern, was eine Explosion auslösen könnte.
• Umgebungsbeständigkeit: Diese Messumformer sind in der Regel robust gegenüber extremen Umgebungsbedingungen, einschließlich hoher und niedriger Temperaturen, Feuchtigkeit, Vibrationen und anderen anspruchsvollen industriellen Bedingungen.
• Temperaturbereich: Sie müssen in einem breiten Temperaturbereich betrieben werden können, sowohl in Bezug auf die Umgebungstemperatur als auch auf das Medium, mit dem sie in Kontakt kommen. Bei ihrer Konstruktion werden die maximalen und minimalen Betriebstemperaturen berücksichtigt.
• Materialien und Konstruktion: Sie bestehen aus korrosionsbeständigen Materialien wie hochwertigem Edelstahl, um einen langlebigen und zuverlässigen Betrieb in rauen Industrieumgebungen zu gewährleisten.
• Funktionalität und Programmierbarkeit: Oft mit fortschrittlichen Funktionen wie integrierten LCD-Displays zur Darstellung von Messdaten, Programmiermöglichkeiten und Anpassungsfähigkeit an spezifische Anwendungsanforderungen ausgestattet.

Es ist zu beachten, dass die spezifischen Anforderungen je nach den Spezifikationen eines bestimmten Modells und den Betriebsbedingungen, unter denen es eingesetzt wird, variieren können.

Ein Beispiel für einen Differenzdruckmessumformer, der die oben genannten Anforderungen erfüllt, ist der dTRANS p20 DELTA Ex d.

Die zulässige Umgebungstemperatur für JUMO dTRANS p20 Differenzdruckmessumformer variiert je nach Ausführung:

• II 1/2G Ex d: von -40 bis +60 °C
• II 1/2D Ex d: von -40 bis +70 °C
• II 1/2G Ex d: von -40 bis +85 °C.

Darüber hinaus variiert die maximal zulässige Temperatur des Mediums, mit dem der Messumformer betrieben werden kann, ebenfalls je nach Temperaturklasse:

• Für Klasse T6: +70 °C
• Für Klasse T5: +85 °C
• Für Klasse T4: +110 °C
• Für Klasse T105 °C: +100 °C

Über die Autorin

Mein Name ist Ewelina Szmit und ich bin seit mehreren Jahren im Bereich Content-Marketing tätig, wo ich meine beruflichen Fähigkeiten mit meiner Leidenschaft für das Schreiben verbinde. Ich bin davon überzeugt, dass selbst die technischsten Themen auf interessante und für alle zugängliche Weise präsentiert werden können. Außerhalb der Arbeit entwickle ich meine Kreativität durch das Erstellen von Zeitungscollagen. Meine Freizeit verbringe ich am liebsten aktiv, indem ich mit meinem Hund spazieren gehe oder jogge.