Przetwornik ciśnienia bezwzględnego i względnego: jakiego właściwie potrzebujesz?

Ktoś z zespołu zakupowego otrzymuje arkusz danych od inżyniera i widzi „absolutneprzetwornik ciśnienia" w jednej linii, a "przetwornik ciśnienia względnego" w drugiej i musi szybko dowiedzieć się, który zamówić. Na zdjęciu katalogowym oba wyglądają tak samo. W większości przypadków oba wyprowadzają prąd 4-20 mA. Część, która faktycznie ma znaczenie, jest ukryta wewnątrz czujnika: to, co każdy z nich wykorzystuje jako swój punkt zerowy.

Pomieszaj to w zamówieniu, a nadajnik nadal będzie działać. Po prostu zgłasza liczbę odchyloną mniej więcej o jedną atmosferę, co w zależności od procesu jest albo nieistotne, albo stanowi poważny problem.

Co oznacza „ciśnienie referencyjne” w praktyce

Czujnik ciśnienia nie mierzy ciśnienia w izolacji. Mierzy różnicę pomiędzy ciśnieniem procesowym po jednej stronie membrany a ciśnieniem odniesienia po drugiej stronie. To odniesienie definiuje typ czujnika.

Oprzyrządowanie przemysłowe ogólnie dzieli się na trzy odniesienia:

• Ciśnienie manometryczne mierzone w stosunku do lokalnego ciśnienia atmosferycznego
• Ciśnienie bezwzględne mierzone w zamkniętej próżni
• Różnica ciśnień mierzona pomiędzy dwoma punktami procesu, a nie względem stałego punktu odniesienia

Mechanizm różnicowy to osobny temat. Zamieszanie prawie zawsze pojawia się pomiędzy pierwszymi dwoma.

Przetworniki ciśnienia manometrycznego

Przetwornik pomiarowy ma mały otwór wentylacyjny, zwykle poprowadzony w kablu, który wystawia stronę odniesienia membrany na działanie otwartego powietrza. Kiedy nadajnik stoi na ławce i nie jest do niczego podłączony, wskazuje zero, ponieważ porównuje atmosferę z atmosferą. Wraz ze zmianą pogody lub zmianą ciśnienia barometrycznego punkt zerowy przesuwa się wraz z nimi. To nie jest wada. To cała intencja projektowa.

Jest to domyślny wybór dla większości przemysłowych pętli ciśnieniowych i jest ku temu dobry powód. Przewód tłoczny pompy, kolektor sprężonego powietrza, cylinder hydrauliczny, pętla poziomu zbiornika wody - w prawie wszystkich przypadkach dla operatora liczy się przede wszystkim ciśnienie w stosunku do otaczającej atmosfery. Nikt, kto prowadzi pompownię wspomagającą, nie musi znać ciśnienia bezwzględnego w porównaniu z wartością odniesienia podciśnienia; muszą wiedzieć, jak mocno pompa naciska w stosunku do otoczenia.

Kompromis- pojawia się w dwóch miejscach. Po pierwsze, jednostka skalibrowana i zerowana na poziomie morza będzie wykazywać niewielkie przesunięcie po zainstalowaniu w obiekcie znajdującym się na dużej wysokości, ponieważ teraz wentyluje powietrze o mniejszej gęstości niż było testowane. Po drugie, ta ścieżka wentylacyjna jest również punktem wejścia. Wilgoć i kurz mogą przez lata przedostawać się do wnęki odniesienia, dlatego też przetworniki miernika zazwyczaj korzystają z korka ze środkiem pochłaniającym wilgoć lub odpowietrznika, który wymaga okresowej konserwacji. Pomiń tę konserwację w elektrowni przybrzeżnej lub w zakładzie o wysokiej-wilgotności, a punkt zerowy będzie dryfował na tyle wolno, że operatorzy często obwiniają proces, zanim podejrzewają urządzenie.

Przetworniki ciśnienia absolutnego

Przetwornik absolutny uszczelnia stronę odniesienia membrany przed podciśnieniem, zamiast ją odpowietrzać. Nie ma w ogóle kontaktu z otaczającym powietrzem, więc odniesienie nigdy się nie porusza. Oznacza to, że na poziomie morza przetwornik absolutny umieszczony na otwartej przestrzeni nie będzie wskazywał zera -, będzie to około 14,7 psi (101,3 kPa), ponieważ właśnie taki jest stosunek standardowej atmosfery do prawdziwej próżni.

Ma to największe znaczenie tam, gdzie dryf atmosferyczny mógłby zepsuć odczyt, a nie tylko nieznacznie go przesunąć:

• Procesy próżniowe, takie jak liofilizacja,-suszenie, odgazowanie lub destylacja próżniowa, podczas których proces przebiega w warunkach poniżej atmosfery, a czujnik pomiarowy po prostu straci użyteczny zakres i rozdzielczość zaraz po rozpoczęciu interesującej części procesu
• Pomiar barometryczny, którego celem jest śledzenie samego ciśnienia atmosferycznego, a nie czegoś względnego
• Załaduj-komory śluz, symulacje wysokości i środowiska testowe w lotnictwie, gdzie powtarzalność w różnych lokalizacjach i warunkach jest ważniejsza niż lokalna wygoda
• Przesyłanie rozliczeniowe i pomiary gazu, gdzie obliczenia często wymagają prawdziwej wartości bezwzględnej zgodnie z przepisami, a nie wartości podawanej lokalnie

Ponieważ komora referencyjna jest szczelna, a nie wentylowana, czujniki absolutne omijają także tryb awarii-przedostawania się wilgoci, w oparciu o który zbudowane są mierniki. Kompromisem-jest weryfikacja w terenie: nie można po prostu otworzyć czujnika absolutnego do atmosfery i potwierdzić zero w sposób, w jaki jest to możliwe za pomocą miernika. Do prawidłowego sprawdzenia potrzebne jest referencyjne źródło podciśnienia lub skalibrowany standard barometryczny.

Porównanie-side by-side

Czujniki wentylowane wymagają okresowych kontroli środka osuszającego; uszczelnione czujniki pozwalają tego uniknąć, ale są trudniejsze do wykrycia-w terenie bez odpowiedniego sprzętu referencyjnego.

Istnieje opcja środkowa: uszczelniony miernik

Warto o tym wspomnieć, zanim przejdziemy dalej, ponieważ pojawia się w zapytaniach ofertowych częściej, niż ludzie się spodziewają. Uszczelniony przetwornik pomiarowy odnosi się do stałego ciśnienia wewnętrznego zbliżonego do atmosfery standardowej, a nie do prawdziwej próżni lub otwartego otworu wentylacyjnego. W codziennej pracy zachowuje się prawie jak standardowy miernik, ale nie ma ścieżki wentylacyjnej, która z czasem umożliwia przedostawanie się wilgoci i zanieczyszczeń. Niektórzy producenci umieszczają je w instalacjach zewnętrznych, środowiskach morskich lub wszędzie tam, gdzie wymagania konserwacyjne czujnika wentylowanego są niepraktyczne, bez płacenia za prawdziwy czujnik absolutny, którego dane zastosowanie nie potrzebuje.

Jak właściwie podjąć decyzję

Zacznij od tego, co „zero” musi oznaczać dla procesu

Jeśli liczy się ciśnienie w stosunku do tego, co dzieje się w atmosferze tego dnia, manometr jest prawidłowy. Jeśli proces wymaga odczytu, który utrzymuje się na stałym poziomie niezależnie od pogody, wysokości nad poziomem morza lub dryfu barometrycznego, wskazuje to na wartość bezwzględną.

Sprawdź, czy proces kiedykolwiek przechodzi w próżnię

To tu najczęściej zdarzają się błędy w wyborze. Przetwornik pomiarowy może technicznie wykazywać niewielki ujemny odczyt poniżej atmosfery, ale jego zasięg i dokładność opierają się na dodatniej stronie zera. Jeśli proces trwa w czasie rzeczywistym poniżej ciśnienia atmosferycznego, przetwornik absolutny przeskalowany do tego zakresu zapewnia znacznie lepszą rozdzielczość tam, gdzie ma to znaczenie.

Uwzględnij wysokość instalacji i spójność-z-lokacjami

Przetwornik skalibrowany na poziomie morza i zainstalowany na wysokości 1500 metrów będzie wykazywał niewielkie, ale rzeczywiste przesunięcie w momencie podłączenia. W przypadku pojedynczej witryny problem-rozwiązuje ponowne zerowanie po instalacji. W przypadku operacji przeprowadzającej ten sam proces w wielu obiektach na różnych wysokościach pomiar bezwzględny całkowicie eliminuje zmienną i zapewnia porównywalność odczytów w różnych lokalizacjach.

Co kupujący faktycznie sprawdzają przed złożeniem zamówienia

Arkusze danych przetworników miernikowych i absolutnych wyglądają prawie identycznie, więc prawdziwa decyzja zwykle sprowadza się do krótkiej listy specyfikacji, które określają, czy urządzenie pasuje do instalacji:

• Sygnał wyjściowy.4-20 mA jest nadal wartością domyślną w przypadku prostych pętli, ale HART jest powszechny tam, gdzie liczy się diagnostyka, a Modbus lub inne protokoły cyfrowe są częściej stosowane w nowszych systemach zintegrowanych ze sterownikami PLC. Potwierdź, że system sterowania rzeczywiście obsługuje to, co jest cytowane.
• Połączenie procesowe.Typ i rozmiar gwintu (G1/2, 1/4 NPT i podobne) muszą pasować do istniejących złączek, w przeciwnym razie niewłaściwe połączenie sprawi, że prosta zamiana stanie się zadaniem obróbki.
• Klasa dokładności i zakres ciśnienia.Czujnik przeznaczony dla szerokiego zakresu, ale działający przez większość czasu w pobliżu dolnej części tego zakresu, traci znaczącą rozdzielczość. Dopasowanie zakresu do rzeczywistego ciśnienia roboczego, a nie tylko maksymalnego, jakie teoretycznie może osiągnąć proces, pozwala uzyskać lepsze dane.
• Certyfikaty.ATEX lub IECEx dla obszarów niebezpiecznych, CE dla rynku UE, SIL2 dla pętli bezpieczeństwa - nie są to opcjonalne elementy zamówienia, jeśli wymaga ich miejsce instalacji, a czas realizacji może się wydłużyć, jeśli certyfikowane urządzenie nie jest jeszcze dostępne w magazynie.
• Ochrona obudowy i wnikania.Stopień ochrony IP65 w porównaniu z IP67 w porównaniu do stopnia całkowitego zanurzenia ma o wiele większe znaczenie na zewnątrz lub w środowiskach wilgotnych niż w-klimatyzowanym pomieszczeniu z panelami.

Nie ma to wpływu na to, czy właściwym typem czujnika jest czujnik manometryczny, czy bezwzględny. Określa, czy konkretna zamówiona jednostka będzie rzeczywiście działać po dostawie.

Błędy, których warto unikać

Przy wyborze nadajnika wielokrotnie pojawia się kilka wzorców:

Traktowanie „wartości znamionowej do pracy w próżni” jest tym samym, co „absolutne odniesienie”. Wiele przetworników pomiarowych może odczytywać wartości w zakresie ujemnym w pobliżu zera, ale nie jest to absolutne odniesienie, a dokładność w okolicach zera zwykle ucierpi w przypadku urządzeń, które nie są do tego przeznaczone.

Zamiana nadajnika na inny, pochodzący z innego klimatu lub na innej wysokości, bez konieczności-ponownego zerowania po instalacji. To niewielka różnica, ale prawdziwa i łatwo ją przeoczyć, dopóki ktoś nie zauważy, że odczyty nie do końca odpowiadają starej jednostce.

Pozwalanie, aby konserwacja środka osuszającego przesuwała się po wentylowanych czujnikach. Dryf jest na tyle stopniowy, że często obwinia się za niego proces, a nie instrument, szczególnie w środowiskach wilgotnych lub przybrzeżnych.

Zamawianie przetworników absolutnych do zastosowań, które nigdy nie zbliżają się do próżni. Zwykle kosztują więcej, a w przypadku prostej pętli ciśnieniowej w zbiorniku lub linii ten dodatkowy koszt nie powoduje zakupu niczego, czego proces faktycznie potrzebuje.

Gdzie każdy typ pojawia się w polu

Wyparka próżniowa w procesie spożywczym lub farmaceutycznym wymaga przetwornika absolutnego, aby śledzić, jak daleko pod atmosferą faktycznie znajduje się komora. Czujnik miernika wyczerpie się z użytecznego zakresu zaraz po rozpoczęciu znaczącej części procesu.

Stacja pomp lub pętla dystrybucji wody nie mają rzeczywistego zastosowania do pomiarów bezwzględnych. Ciśnienie względne w stosunku do atmosfery to dokładnie liczba, której operatorzy potrzebują do codziennej oceny wydajności pompy, a łatwiej jest ją zweryfikować w terenie.

Komory śluzy działające w procesie półprzewodnikowym lub cienkowarstwowym-prawie zawsze określają przetworniki absolutne, ponieważ powtarzalne odczyty próżni niezależne od wahań ciśnienia w budynku HVAC stanowią cały punkt pomiaru.

Często zadawane pytania

Czy przetwornik pomiarowy może być używany w zastosowaniach próżniowych?

Tylko na płytkim końcu. Czujnik manometryczny może pokazywać małe wartości ujemne, ale rozdzielczość i dokładność w pobliżu prawdziwej próżni są ograniczone konstrukcyjnie. Do wszystkiego, co wykracza poza lekką próżnię, lepiej pasuje absolut.

Czy wysokość ma znaczenie, jeśli proces odbywa się w pomieszczeniu i-kontroluje klimat?

Tak, wysokość wpływa na lokalne ciśnienie atmosferyczne, niezależnie od tego, co dzieje się w pomieszczeniu. Sterowanie klimatem zmienia temperaturę i wilgotność, a nie bazowe odniesienie atmosferyczne, do którego odprowadzany jest czujnik miernika.

Czy uszczelniony przetwornik pomiarowy jest tym samym, co przetwornik absolutny?

Nie. Odnosi się do stałego ciśnienia wewnętrznego zbliżonego do atmosfery standardowej, a nie do prawdziwej próżni, więc zachowuje się jak używany miernik, ale bez otwartej ścieżki wentylacyjnej.

Dlaczego przetwornik absolutny odczytuje około 14,7 psi na otwartej przestrzeni zamiast zera?

Ponieważ odnosi się to do prawdziwej próżni, a standardowe ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza jest o około 14,7 psi wyższe od tego odniesienia. Przetwornik manometru automatycznie odejmuje ciśnienie atmosferyczne; absolutny nie.

Uzyskanie właściwej specyfikacji za pierwszym razem

Decyzja dotycząca miernika-w przypadku-absolutnej decyzji sprowadza się do jednego pytania: czy proces wymaga odczytu w odniesieniu do lokalnej atmosfery, czy też takiego, który utrzymuje się niezależnie od tego. Większość codziennych pętli ciśnieniowych należy do pierwszej kategorii. Próżnia, lotnictwo i precyzyjne prace atmosferyczne należą do drugiej kategorii.

Jeśli zastosowanie nadal nie jest oczywiste na podstawie samego zakresu roboczego, najszybszą ścieżką jest przesłanie zakresu ciśnienia, wysokości instalacji i tego, czy proces kiedykolwiek spadnie poniżej ciśnienia atmosferycznego. Zwykle wystarczy to, aby potwierdzić właściwy typ czujnika i zakres, zanim cokolwiek zostanie zamówione, zamiast dowiedzieć się po instalacji, że liczby się nie sumują.

Nadal nie masz pewności, który z nich pasuje do Twojego procesu?

Prześlij nam zakres ciśnienia, media procesowe, wysokość instalacji i wszelkie wymagania certyfikacyjne (CE, SIL2 itp.), a my potwierdzimy, czy przetwornik ciśnienia bezwzględnego lub względnego będzie odpowiedni, wraz z odpowiednim zakresem i sygnałem wyjściowym. W przypadku większości zapytań rekomendacja specyfikacji jest zwracana w ciągu jednego dnia roboczego.

[ Poproś o wycenę → ]

Skontaktuj się teraz

Referencje

• Międzynarodowe Towarzystwo Automatyki (ISA) - standardy i terminologia dotycząca oprzyrządowania procesowego i pomiaru ciśnienia.
• ASME B40.100, Manometry i przystawki do mierników, Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników.
• Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) - dane referencyjne dotyczące standardowych pomiarów ciśnienia atmosferycznego i próżni.
• Informacje techniczne dotyczące inżynierii Omega, podstawy pomiaru ciśnienia.
• Uwagi techniczne Emerson / Rosemount - typy referencyjne przetworników ciśnienia i konstrukcja czujników.