Такие приборы представляют собой измерительные устройства с чувствительными элементами, изменяющими физические параметры в зависимости от давления окружающей среды.
В отличие от манометров, которые только измеряют давление и демонстрируют показания на шкале, датчики для контроля давления еще и преобразуют полученную величину в унифицированный сигнал или цифровой код, который передается по сети технической системы и используется для регулирования всего процесса.
Таким образом, в датчиках обязательно предусматривают не только приемник давления (чувствительный элемент), а и устройства вывода информационного сигнала. И все места стыков и соединений защищаются герметичными соединениями.
Классификация датчиков давления
Датчики давления классифицируют по нескольким признакам. Первый из них — измеряемая характеристика:
- Абсолютное давление — показатель в измеряемой среде относительно абсолютного нуля (вакуума).
- Избыточное давление — уровень увеличения давления в среде относительно барометрического (в земной атмосфере).
- Разрежения — степень уменьшения давления относительно барометрического.
- Давления/разрежения: можно измерять как увеличение, так и уменьшение относительно показателей атмосферного давления.
- Разности давлений (дифференциальные): замеряют, насколько различаются показатели в двух разных средах или в 2 удаленных точках процесса.
- Гидростатического: измеряют разность между полным и динамическим давлением, используются для трубопроводов.
Еще одна классификация — по методу измерения давления:
- Высота жидкости в колонне. По такому принципу работают манометры с откалиброванной шкалой, заполненные водой или ртутью. Водные считаются более чувствительными и точными.
- Упругая деформация. Метод основан на таком соответствии: степень деформации упругого материала прямо пропорциональна прикладываемому усилию (давлению).
- Электрические методы. По такому принципу работают тензодатчики: изменение размера сказывается на электрическом сопротивлении проводника.
Типы датчиков давления
В зависимости от всех этих характеристик выделяют следующие типы датчиков давления:
- Упругие датчики зачастую используются для измерения давления жидкости. Представляют собой прибор с жидкостью в отсеке с одной упругой стенкой. эта эластичная “мембрана” отклоняется при изменении показаний, и на основании этих отклонений высчитывается величина. Такие приборы чувствительные и хрупкие, сбиваются при воздействии вибраций.
- Трубки Бурдона: внутрь трубки подается давление, что вызывает ее упругую деформацию (эллипс или овал в сечении стремится принять форму круга, а свободный конец трубки перемещается). Чаще всего по такому принципу работают манометры со стрелочным циферблатом. Это — портативные модели, нетребовательные в обслуживании, но работающие с низкой точностью и подходящие только для статических измерений.
- Сильфоны: устройства цилиндрической формы со складками, деформируются при сжатии и расширении. Такие приборы подключаются к переключателям и могут использоваться только при давлениях ниже 200 Па.
- Мембраны и диафрагмы представляют собой резиновые, металлические, пластиковые или кожаные диски. Отличаются чувствительностью к резким изменениям давления, а также подходят для измерения низких величин, менее 2-7Па. Также могут применяться в агрессивных средах.
- Электрические датчики устанавливаются наравне с упругими, увеличивая точность измерения и обеспечивая передачу электрического сигнала на контрольный пункт.
- Емкостные, состоящие из параллельных пластин-конденсаторов, соединенных с металлической диафрагмой. также в конструкции есть электроды, запитанные от высокочастотного генератора. Подходят для измерения в пределах 2,5-70 МПа.
- Индуктивные, с ферромагнитным сердечником, обмотками и упругим элементом. Сердечник перемещается при изменении давления, и напряжение между обмотками тоже меняется. В зависимости от степени калибровки напряжения и типа упругого элемента диапазон измеряемых значений может колебаться в пределах 250Па — 70 МПа.
- С магнетосопротивлением. Представляют собой конструкцию с ферромагнитным сердечником, пластиной и гибким элементов. При их перемещении изменяется магнитный поток цепи. Чувствительность измерений в этом случае составляет 0,35 МПа.
- Пьезоэлектрические с датчиком-кристаллом, который формирует электрический заряд в тот момент, когда воспринимает давление. Есть прямая зависимость между изменением этих величин, поэтому устройство получается чувствительное, с быстрым срабатыванием (низким временем отклика). Чувствительность в этом случае тоже на уровне, в пределах 0,1МПа, а верхний предел измерений — 100 МПа.
- Потенциометрические оснащаются рычагом, прикрепленным к упругому датчику. Когда упругий элемент деформируется, рычаг перемещается по потенциометру, и тем самым обеспечивается измерение сопротивления. Такие датчики работают с низкой чувствительностью и не подходят для постоянного использования в ответственных процессах.
- Тензометрический: изменения давления определяются путем расчета колебаний сопротивления мостовой схемы Уитстона. Чувствительность датчиков остается высокой только в случае стабильной температуры процессов. Диапазон измерений — до 1400 МПа с чувствительностью 1,4-3.5 МПа.
- Вибрационные (с виброэлементом). В этом случае измеряются изменения резонансной частоты вибрирующих элементов, а сам датчик расположен в изолированном цилиндре под вакуумом. Такие устройства подходят для измерения стабильных величин без резких скачков и практически не подвержены воздействию температур. Допустимый диапазон измерений — до 0,3 МПа.
- Дифференциального давления: измеряется разность давления, и эта величина преобразуется в передаваемый сигнал. Используется в паре с емкостным элементом или с диафрагмой, считается минимально инвазивным. Чувствительность измерений и их диапазон зависит от того, какие именно электрические и упругие элементы используются в конструкции. Чаще всего такие устройства используются для измерения перепадов величин.
- Вакуумные или вакуумметры работают при давлении ниже атмосферного, в вакууме или при чрезвычайно низких величинах.
- Тепловые, работают по принципу вакуумметров, когда газовая теплопроводность изменяется из-за давления. Принцип используемый в данном типе датчиков заключается в изменении газовой теплопроводности под действием давления. Такие чувствительные элементы работают только при низких давлениях.
- Приборы ионизации могут быть с горячим либо с холодным катодом (отличаются по принципу испускания электронов). Такие устройства считаются очень чувствительными и подходят для измерения дробных долей.
Также выпускаются приборы с разной степенью чувствительности. Некоторые работают с минимальной погрешностью, но требуют больше времени для проведения измерений. Их целесообразно использовать там, где показатели давления в системе стабильны. Если же эта величина сильно изменяется за короткий промежуток времени, то решают “пожертвовать” точностью в пользу скорости проведения измерений.
Области применения датчиков давления
Датчики давления как устройства, преобразующие измеряемую величину в унифицированный цифровой сигнал, могут использоваться в сфере ЖКХ, на производстве (химическом, пищевом, нефтехимическом, в машиностроении, металлургии, судостроении, энергетике) и для проведения лабораторных экспериментов.
В жилищно-коммунальных хозяйствах и в быту такие устройства монтируются в системы теплового учета и автоматического контроля инженерных сетей. Большинство моделей универсальны и рассчитаны на использование в жидких, газообразных и химически агрессивных средах. В системах контроля за технологическими процессами (в фильтрах, насосах, открытых и закрытых емкостях) часто используются датчики дифференциального давления, а приборы, измеряющие разность давления, широко применяются на предприятиях энергетической отрасли.
Датчик давления на производство
Датчики давления играют ключевую роль в различных промышленных процессах, обеспечивая контроль и управление параметрами технологических систем. Их применение на производстве можно разделить на несколько основных областей:
1. Контроль процессов
-
Химическая и нефтехимическая промышленность: Датчики давления используются для мониторинга давления в резервуарах, трубопроводах и реакторах, чтобы предотвратить взрывы, утечки и обеспечить безопасные условия эксплуатации. Например, в реакторах высокого давления важно поддерживать определённый уровень давления для оптимизации химических реакций.
-
Энергетика: В паровых котлах и турбинах измерение давления пара является критическим для поддержания эффективности и безопасности оборудования. Датчики помогают контролировать давление в котле, предотвращая его превышение допустимых норм.
2. Управление системами
-
Водоснабжение и канализация: Датчики давления помогают контролировать давление в водопроводах и насосных станциях, обеспечивая равномерное распределение воды и предотвращая аварии, вызванные перепадами давления.
-
Пневматические и гидравлические системы: В этих системах датчики давления используются для контроля и регулирования давления рабочих жидкостей и газов, что позволяет поддерживать стабильную работу оборудования, такого как гидравлические прессы, подъёмники и прочие механизмы.
3. Безопасность и охрана труда
-
Системы аварийной защиты: В ряде производств датчики давления играют ключевую роль в системах аварийного отключения оборудования при превышении допустимых параметров. Это особенно важно на предприятиях, работающих с опасными веществами или в условиях высокого давления.
-
Контроль утечек: Датчики давления также используются для обнаружения утечек газа или жидкости в трубопроводах, что позволяет оперативно реагировать на возникшие проблемы и предотвращать аварии.
4. Металлургия и машиностроение
-
Плавильные и прокатные станки: В металлургии контроль давления в системах подачи газа или масла к оборудованию необходим для обеспечения качества продукции и безопасности производственного процесса.
-
Производство автомобилей: В машиностроении датчики давления используются в системах контроля и управления производственными линиями, например, для проверки герметичности и давления в различных компонентах, таких как шины и гидравлические системы.
5. Пищевая и фармацевтическая промышленность
-
Стерилизация и пастеризация: Датчики давления необходимы для контроля процессов стерилизации и пастеризации, где точное поддержание давления и температуры критично для качества продукции.
-
Упаковочные линии: В производственных линиях, особенно в фармацевтике, датчики давления используются для контроля герметичности упаковки и обеспечения качества продукции.
Применение датчиков давления в производстве не ограничивается перечисленными областями. Они являются важным элементом в любом технологическом процессе, где необходимо контролировать давление, обеспечивая безопасность, эффективность и качество производства
Критерии выбора датчиков давления
При подборе подходящего устройства обязательно учитывают:
- место установки, тип технологического процесса и оборудования;
- диапазон измерений;
- тип и температура транспортируемой среды;
- тип унифицированного выходного сигнала;
- необходимая точность проведения измерений (чем ответственнее технологический процесс, тем выше нужна точность).
Компания «Измеркон» предлагает наиболее востребованные датчики давления, задатчики, регистраторы, сенсоры и преобразователи давления с высокой точностью. Также здесь можно приобрести цифровые манометры.
Все это — продукция швейцарской компании KELLER. Такое оборудование высокой точностью, стабильностью, надежностью электрических разъемов и технологических присоединений. Для подбора подходящего измерительного устройства в соответствии с требованиями технологического процесса и оборудования достаточно оставить онлайн-заявку или заказать обратный звонок.