Датчик абсолютного и избыточного давления: какой из них вам действительно нужен?

Кто-то из отдела закупок получает от инженера техническое описание и видит «абсолютноедатчик давления" на одной линии и "датчик избыточного давления" на другой, и ему нужно быстро выяснить, какой из них заказать. Оба выглядят одинаково на фотографии в каталоге. Оба в большинстве случаев выдают 4-20 мА. Часть, которая действительно имеет значение, скрыта внутри датчика: то, что каждый из них использует в качестве нулевой точки.

Смешайте это в заказе на поставку, и передатчик все равно будет работать. Он просто сообщает число, отличающееся примерно на одну атмосферу, и в зависимости от процесса это либо не имеет значения, либо представляет собой серьезную проблему.

Что означает «эталонное давление» на практике

Датчик давления не измеряет давление изолированно. Он измеряет разницу между технологическим давлением на одной стороне диафрагмы и опорным давлением на другой стороне. Эта ссылка определяет тип датчика.

Промышленные приборы обычно делятся на три категории:

• Манометрическое давление, измеренное относительно местного атмосферного давления
• Абсолютное давление, измеренное относительно герметичного вакуума.
• Дифференциальное давление, измеренное между двумя точками процесса, а не относительно фиксированного эталонного значения.

Дифференциал - это отдельная тема. Путаница почти всегда проявляется между первыми двумя.

Датчики избыточного давления

Датчик манометра имеет небольшое вентиляционное отверстие, обычно проходящее через кабель, через которое опорная сторона диафрагмы подвергается воздействию открытого воздуха. Когда передатчик стоит на столе и ни к чему не подключен, он показывает ноль, потому что сравнивает атмосферу с атмосферой. По мере изменения погоды или изменения атмосферного давления эта нулевая точка перемещается вместе с ней. Это не недостаток. В этом весь замысел дизайна.

Это выбор по умолчанию для большинства промышленных контуров давления, и для этого есть веская причина. Нагнетательная линия насоса, коллектор сжатого воздуха, гидравлический цилиндр, контур уровня резервуара для воды - почти во всех из них числом, которое действительно имеет значение для оператора, является давление относительно окружающей атмосферы. Никто, эксплуатирующий дожимную насосную станцию, не должен знать абсолютное давление относительно эталонного вакуума; им нужно знать, насколько сильно насос давит относительно окружающей среды.

Компромисс-проявляется в двух местах. Во-первых, устройство, откалиброванное и обнуленное на уровне моря, покажет небольшое смещение после установки на объекте, расположенном на высоте, поскольку теперь он выпускает воздух, более разреженный, чем он был протестирован. Во-вторых, этот вентиляционный путь также является точкой входа. Влажность и пыль могут проникать в эталонную полость в течение многих лет, поэтому в датчиках манометров обычно используются влагопоглощающие заглушки или сапуны, требующие периодического внимания. Если пропустить это обслуживание на прибрежной станции или на станции с-высокой влажностью, нулевая точка будет смещаться настолько медленно, что операторы часто обвиняют процесс еще до того, как заподозрят прибор.

Датчики абсолютного давления

Датчик абсолютного давления герметизирует эталонную сторону диафрагмы от вакуума, а не выпускает его. Нет никакого воздействия окружающего воздуха, поэтому эталон никогда не перемещается. На уровне моря это означает, что датчик абсолютного давления, находящийся на открытом воздухе, не будет показывать ноль -, он показывает примерно 14,7 фунтов на квадратный дюйм (101,3 кПа), потому что это то, чем на самом деле является стандартная атмосфера по отношению к истинному вакууму.

Это особенно важно в тех случаях, когда атмосферный дрейф искажает показания, а не просто слегка смещает их:

• Вакуумные процессы, такие как сублимационная-сушка, дегазация или вакуумная дистилляция, когда процесс протекает при температуре ниже атмосферного, и датчик манометра просто выходит за пределы полезного диапазона и разрешения в тот момент, когда начинается интересная часть процесса.
• Барометрические измерения, целью которых является отслеживание самого атмосферного давления, а не чего-то связанного с ним.
• Загрузочные-шлюзовые камеры, системы моделирования высот и аэрокосмические испытания, где повторяемость в различных местах и ​​условиях имеет большее значение, чем местное удобство.
• Коммерческий учет и учет газа, где для расчетов часто требуется истинное абсолютное значение, установленное законодательством, а не локальное значение.

Поскольку эталонная камера герметична, а не вентилируется, абсолютные датчики также обходят режим отказа,-проникновения влаги, для управления которым построены манометрические устройства. Компромисс- – это проверка в полевых условиях: вы не можете просто открыть датчик абсолютного давления в атмосфере и подтвердить ноль, как это можно сделать с помощью манометра. Для правильной проверки необходим эталонный источник вакуума или калиброванный барометрический стандарт.

Параллельное--стороннее сравнение

Вентилируемые датчики нуждаются в периодической проверке осушителя; герметичные датчики позволяют избежать этого, но их труднее обнаружить-проверить в полевых условиях без надлежащего эталонного оборудования.

Есть средний вариант: герметичный манометр.

Стоит упомянуть, прежде чем двигаться дальше, потому что этот вопрос появляется в запросах цен чаще, чем люди ожидают. Герметичный преобразователь манометра отсылает к фиксированному внутреннему давлению, близкому к стандартной атмосфере, а не к истинному вакууму или открытому вентиляционному отверстию. В повседневной эксплуатации он ведет себя почти как стандартный манометр, но без вентиляционного канала, через который со временем проникает влага и загрязнения. Некоторые производители позиционируют их для установки на открытом воздухе, в морской среде или везде, где требования к обслуживанию вентилируемых датчиков непрактичны, не платя за настоящий абсолютный датчик, который не нужен для применения.

Как принять решение на самом деле

Начните с того, что «ноль» должен означать для процесса.

Если значение имеет давление относительно того, что происходит в атмосфере в этот день, манометр верен. Если для процесса необходимы показания, которые остаются стабильными независимо от погоды, высоты или барометрического дрейфа, это указывает на абсолютные значения.

Проверьте, не уходит ли процесс в вакуум

Именно здесь чаще всего случаются ошибки выбора. Датчик манометра технически может показывать небольшие отрицательные показания ниже атмосферы, но его диапазон и точность основаны на положительной стороне нуля. Если процесс в реальном времени протекает при давлении ниже атмосферного, датчик абсолютного давления, масштабированный до этого диапазона, дает гораздо лучшее разрешение там, где это необходимо.

Учет повышения прав при установке и согласованности сайтов-между-сайтами.

Передатчик, откалиброванный на уровне моря и установленный на высоте 1500 метров, покажет небольшое, но реальное смещение в момент подключения. Для одного сайта эту проблему решает-обнуление после установки. Для операции, в которой выполняется один и тот же процесс на нескольких объектах, расположенных на разных высотах, абсолютное измерение полностью удаляет переменную и сохраняет показания сопоставимыми в разных местах.

Что на самом деле проверяют покупатели перед заказом

Таблицы данных для манометрических и абсолютных датчиков выглядят почти одинаково, поэтому реальное решение обычно сводится к краткому списку характеристик, которые определяют, подходит ли устройство для установки:

• Выходной сигнал.4-20 мА по-прежнему используется по умолчанию для простых контуров, но HART широко используется там, где важна диагностика, а Modbus или другие цифровые протоколы чаще встречаются в новых системах, интегрированных с ПЛК. Убедитесь, что система управления действительно поддерживает то, что указано.
• Технологическое соединение.Тип и размер резьбы (G1/2, 1/4 NPT и аналогичные) должны соответствовать существующим фитингам, иначе неправильное соединение превратит простую замену в механическую обработку.
• Класс точности и диапазон давления.Датчик, рассчитанный на широкий диапазон, но большую часть времени работающий вблизи нижней части этого диапазона, теряет значимое разрешение. Сопоставление диапазона с фактическим рабочим давлением, а не только с максимальным, которого теоретически может достичь процесс, позволяет получить более качественные данные.
• Сертификаты.ATEX или IECEx для опасных зон, CE для рынка ЕС, SIL2 для контуров безопасности - это не дополнительные позиции, если этого требует место установки, а сроки поставки могут увеличиться, если сертифицированного устройства еще нет на складе.
• Корпус и защита от проникновения.Степень защиты IP65 по сравнению с IP67 по сравнению с версией для полного погружения имеет гораздо большее значение на открытом воздухе или в условиях промывки, чем в помещении с панелью управления с-контролируемым климатом.

Ничто из этого не влияет на то, является ли манометрический или абсолютный тип датчика правильным. Он определяет, будет ли конкретное заказанное устройство действительно работать после его прибытия.

Ошибки, которых стоит избегать

Несколько шаблонов постоянно отображаются при выборе передатчика:

Считать «номинальный для работы в вакууме» тем же, что и «абсолютный эталон». Многие датчики манометров могут считывать показания в отрицательном диапазоне около нуля, но это не абсолютный эталон, и точность вблизи нуля имеет тенденцию страдать на устройствах, не предназначенных для этого.

Замена передатчика на замену, полученного в другом климате или на другой высоте, без повторного-обнуления после установки. Это небольшое смещение, но оно реально, и его легко пропустить, пока кто-нибудь не заметит, что показания не совсем соответствуют старому прибору.

Возможность обслуживания осушителя на вентилируемых датчиках. Дрейф достаточно постепенный, поэтому в нем часто обвиняют процесс, а не прибор, особенно во влажной или прибрежной среде.

Заказ абсолютных преобразователей для применений, которые никогда не приближаются к вакууму. Обычно они стоят дороже, а для простого контура давления в резервуаре или трубопроводе эти дополнительные затраты не дают ничего, что действительно нужно процессу.

Где каждый тип проявляется в поле

Вакуумному испарителю на пищевом или фармацевтическом производстве необходим датчик абсолютного давления, чтобы отслеживать, насколько ниже атмосферы на самом деле находится камера. Датчик манометра выйдет за пределы полезного диапазона сразу же, как только начнется значимая часть процесса.

Насосная станция или контур водораспределения не имеют реального применения для абсолютных измерений. Манометрическое давление относительно атмосферы — это именно то число, которое необходимо операторам для ежедневной оценки производительности насоса, и его легче проверить в полевых условиях.

Полупроводниковые или тонкопленочные-технологические шлюзовые камеры с рабочей нагрузкой-почти всегда требуют абсолютных преобразователей, поскольку повторяемые показания вакуума, независимые от перепадов давления в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в здании, являются основой измерения.

Общие вопросы

Можно ли использовать датчик манометра в вакууме?

Только на мелководье. Манометрический датчик может показывать небольшие отрицательные значения, но разрешение и точность вблизи истинного вакуума ограничены конструкцией. Для всего, что выходит за рамки легкого вакуума, лучше подходит абсолют.

Имеет ли значение высота, если процесс происходит в закрытом помещении и-контролируется климат?

Да, высота влияет на местное атмосферное давление независимо от того, что происходит внутри помещения. Климат-контроль изменяет температуру и влажность, а не базовые атмосферные ориентиры, на которые указывает датчик манометра.

Является ли герметичный манометрический преобразователь тем же, что и абсолютный?

Нет. Он относится к фиксированному внутреннему давлению, близкому к стандартной атмосфере, а не к истинному вакууму, поэтому он ведет себя как используемый манометр, но без открытого вентиляционного канала.

Почему датчик абсолютного давления на открытом воздухе показывает около 14,7 фунтов на квадратный дюйм вместо нуля?

Потому что это относится к истинному вакууму, а стандартное атмосферное давление на уровне моря примерно на 14,7 фунтов на квадратный дюйм выше этого эталонного значения. Датчик манометра автоматически вычитает атмосферное давление; абсолютный нет.

Правильная спецификация с первого раза

Решение о выборе-против-абсолютного значения сводится к одному вопросу: нужны ли для процесса показания относительно местной атмосферы или такие, которые остаются стабильными независимо от них. Большинство повседневных контуров давления относятся к первой категории. Ко второй категории относятся вакуумные, аэрокосмические и прецизионные атмосферные работы.

Если применение по-прежнему не очевидно только по рабочему диапазону, самый быстрый путь — это пересылка давления, высоты установки и того, упадет ли процесс когда-либо ниже атмосферного. Обычно этого достаточно, чтобы подтвердить правильный тип и диапазон датчика до того, как что-либо будет заказано, вместо того, чтобы после установки обнаружить, что числа не складываются.

Все еще не уверены, какой из них подойдет вашему процессу?

Отправьте нам диапазон давления, технологическую среду, высоту установки и любые требования сертификации (CE, SIL2 и т. д.), и мы подтвердим, подходит ли датчик абсолютного или избыточного давления, а также подходящий диапазон и выходной сигнал. Большинство запросов получают рекомендации по характеристикам в течение одного рабочего дня.

[ Запросить цену → ]

Свяжитесь сейчас

Ссылки

• Стандарты и терминология Международного общества автоматизации (ISA) - для технологических приборов и измерения давления.
• ASME B40.100, Манометры и приспособления для манометров, Американское общество инженеров-механиков.
• Национальный институт стандартов и технологий (NIST) - справочные данные по стандартному измерению атмосферного давления и вакуума.
• Технический справочник Omega Engineering, основы измерения давления.
• Технические примечания Emerson/Rosemount -, эталонные типы датчиков давления и конструкция датчиков.