Перетворювач перепаду тиску – принцип дії

Датчик перепаду тиску — це пристрій, що використовується для вимірювання перепаду тиску між двома точками в системі, наприклад між внутрішньою частиною труби та навколишнім середовищем. У його основі лежить сенсор, який реагує на перепад тиску, перетворюючи його в електричний сигнал. Цей сигнал пропорційний виміряному перепаду тиску. Залежно від типу перетворювача тиску, датчик може використовувати різні методи вимірювання тиску, такі як зміна ємності в ємнісних перетворювачах, деформація матеріалу в тензометричних перетворювачах або генерація напруги в п'єзоелектричних перетворювачах. Вихідний сигнал потім передається до системи управління або дисплея, де він інтерпретується, що дозволяє контролювати та регулювати вимірювання тиску в даній системі.

Типи перетворювачів перепаду тиску

Перетворювачі перепаду тиску бувають двох основних типів, що відрізняються принципом дії та застосуванням:

• Ємнісні перетворювачі: Цей тип перетворювачів складається з двох конденсаторів, кожен з яких має рухому пластину, що реагує на тиск. Зміна тиску спричиняє зміну ємності одного або обох конденсаторів, яка потім перетворюється на електричний сигнал. Цей тип перетворювачів цінується за високу точність, чутливість і стабільність. Завдяки цим властивостям вони застосовуються в прецизійних середовищах, таких як лабораторії, напівпровідникова промисловість або контроль технологічних процесів. Однак їх точність вимірювання може знижуватися під впливом змін температури та вологості, тому це слід враховувати в процесі калібрування та використання.
• П'єзорезистивні перетворювачі: Більшість диференційних перетворювачів тиску базуються на п'єзорезистивному ефекті. Він полягає у зміні електричного опору матеріалу під впливом напруги або тиску. У цьому типі перетворювачів використовуються матеріали (переважно кремнієві сенсори), які генерують електричну напругу під впливом тиску. Ідеально підходять для швидких і динамічних вимірювань, наприклад, для моніторингу вібрацій. Всі п'єзорезистивні датчики для вимірювання перепаду тиску практично не мають дрейфу. Прикладами таких пристроїв з нашого асортименту є: багатодіапазонний перетворювач перепаду тиску для інертних газів, SIRAS P21 DP з дозволом SIL/PL, MIDAS DP10 для газів і рідин з низькою агресивністю.

Вибір відповідного типу датчика залежить від вимог застосування, включаючи точність, діапазон вимірювання та стійкість до впливу навколишнього середовища.

Перетворювач перепаду тиску – застосування

Датчики перепаду тиску мають ключове значення в різних галузях промисловості, відіграючи важливу роль у точному моніторингу та контролі процесів:

Нафтова та газова промисловість

• Моніторинг трубопроводів: Одним із поширених застосувань вимірювання перепаду тиску є визначення інтенсивності потоку в трубопроводах за допомогою дросельної заслінки. Ця заслінка зменшує перетин труби, збільшуючи швидкість потоку і викликаючи зміну статичного тиску. Тиск вимірюється перед і за дросельною заслінкою, а виміряна різниця тиску використовується для визначення інтенсивності потоку. Такий моніторинг тиску в трубопроводах дозволяє виявляти витоки та оптимізувати потік сировини.
• Процеси видобутку: Допомагають підтримувати стабільні умови видобутку, мінімізуючи ризик небезпечних ситуацій, таких як вибухи газів.

Хімічна промисловість

• Моніторинг реакторів: Ключовий для моніторингу тиску в хімічних реакторах, підвищуючи безпеку та ефективність процесів.
• Системи потоку: Спрощують регулювання потоку хімічних речовин, забезпечуючи безперервність та безпеку виробничих процесів.

Фармацевтична промисловість

• Контроль процесів: Необхідний для моніторингу умов у виробничих процесах, особливо у виробництві ліків та вакцин.
• Чисті системи: Використовуються для підтримки відповідних умов у стерильних середовищах, таких як операційні зали чи лабораторії.
• Вимірювання потоку та моніторинг фільтрів: Використовуються для точного вимірювання потоку речовин та моніторингу стану фільтрів.

Інженерія та автоматика

• Системи HVAC: Використовуються для управління кондиціонуванням та вентиляцією, контролюють потік повітря в будівлях, підтримуючи оптимальні умови. Наприклад, у вентиляційних системах вимірювання різниці тисків використовується для оцінки чистоти фільтрів. Вимірюючи тиск по обидва боки фільтра, можна визначити його стан. Коли фільтр забруднений, опір потоку повітря або іншого середовища збільшується, що призводить до більшої різниці тиску. Це збільшення опору є прямим показником ступеня забруднення фільтра, що дозволяє оцінити необхідність його заміни або очищення.
• Автоматизація виробничих процесів: Використовуються для контролю та регулювання тиску в обладнанні, що підвищує ефективність та безпеку виробництва.
• Водопостачання та водовідведення: Відповідають за моніторинг та контроль водних систем, від управління рівнем води до виявлення витоків.

Залізнична промисловість

• У залізничному транспорті ці перетворювачі використовуються для контролю тиску в гальмівних системах, забезпечуючи безпеку та надійність. Точні вимірювання тиску мають ключове значення для належного функціонування гальм та інших критично важливих залізничних систем.

У кожному з цих застосувань перетворювачі перепаду тиску забезпечують точну інформацію, необхідну для ефективного управління процесами, підвищуючи безпеку, енергоефективність та загальну операційну ефективність.

Вимірювання рівня в закритих резервуарах за допомогою диференційних перетворювачів тиску

Датчики перепаду тиску також використовуються як гідростатичні датчики для вимірювання рівня в закритих резервуарах. Ця техніка вимірювання є ключовою в багатьох галузях, від хімічної промисловості до харчової промисловості. Вони працюють шляхом вимірювання перепаду тиску між двома точками резервуара - внизу і вгорі. Ця різниця тиску безпосередньо пов'язана з висотою стовпа рідини, що дозволяє точно визначити її рівень. Цей метод особливо корисний в умовах, коли прямий контакт з середовищем є небажаним або неможливим, наприклад, у випадку токсичних, їдких речовин або речовин під високим тиском. Ця техніка є високоефективною навіть у складних умовах, таких як збурення рідини, наявність піни, екстремальні температури або зміна тиску в резервуарі. Використання диференційних датчиків тиску для цієї мети не тільки забезпечує точність, але й підвищує безпеку та ефективність експлуатації при управлінні резервуарами. Крім того, вони характеризуються простотою установки і швидким запуском, що робить їх надзвичайно зручними в повсякденному використанні.

Датчики тиску та перепаду тиску для вибухонебезпечних зон

Датчики диференціального тиску, призначені для використання у вибухонебезпечних зонах, відомих як зони Ex, повинні відповідати суворим стандартам безпеки та міцності. Вони розроблені таким чином, щоб безпечно функціонувати в потенційно небезпечних середовищах, де присутні легкозаймисті гази, рідини або пил. Ключові аспекти цих пристроїв включають:

1. Сертифікація: Диференціальні датчики тиску для зон Ex повинні відповідати міжнародним та місцевим стандартам щодо обладнання Ex, таким як ATEX в Європі, IECEx на міжнародному рівні та іншим національним стандартам.
2. Вибухозахищений корпус: Вони оснащені спеціально розробленими вибухозахищеними корпусами, які запобігають проникненню іскор або надмірного тепла в навколишнє середовище, що може спричинити вибух.
3. Стійкість до умов навколишнього середовища: Ці перетворювачі зазвичай стійкі до екстремальних умов навколишнього середовища, включаючи високі та низькі температури, вологість, вібрації та інші складні промислові умови.
4. Діапазон температур: Вони повинні бути здатні працювати в широкому діапазоні температур, як навколишнього середовища, так і речовини, з якою вони контактують. При їх проектуванні враховуються максимальні та мінімальні робочі температури.
5. Матеріали та конструкція: Виготовлені з корозієстійких матеріалів, таких як високоякісна нержавіюча сталь, для забезпечення тривалої та надійної роботи в складних промислових умовах.
6. Функціональність і програмованість: Часто оснащені розширеними функціями, такими як вбудовані РК-дисплеї для відображення вимірювальних даних, можливості програмування та адаптації до конкретних вимог застосування.

Варто пам'ятати, що точні вимоги можуть відрізнятися залежно від технічних характеристик конкретної моделі та умов експлуатації, в яких вона буде використовуватися.

Прикладом перетворювача для вимірювання перепаду тиску, що відповідає вищезазначеним вимогам, є dTRANS p20 DELTA Ex d.

Допустима температура навколишнього середовища для перетворювачів перепаду тиску JUMO dTRANS p20 варіюється залежно від версії:

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

Крім того, максимально допустима температура вимірюваного середовища, при якій може працювати перетворювач, також відрізняється залежно від температурного класу:

• Для класу T6: +70°C
• Для класу T5: +85°C
• Для класу T4: +110°C
• Для класу T105°C: +100°C.

Про авторку

Мене звуть Евеліна Шміт, і я вже кілька років займаюся контент-маркетингом, поєднуючи свої професійні навички з пристрастю до написання текстів. Я переконана, що навіть найбільш технічні теми можна подати цікаво і доступно для всіх. Поза роботою я реалізую свої творчі здібності, створюючи колажі з газетних вирізок. Вільний час люблю проводити активно, вигулюючи собаку або займаючись бігом.