Приборы контроля высоких давлений - ABCD42.RU

Приборы контроля высоких давлений

Курсовая работа: Приборы контроля высоких давлений

Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М.Губкина

на тему «Приборы контроля высоких давлений».

Выполнила: Шевцова Ю.

2. Основная часть

2.1. Манометры сопротивления………………………………………………….3

2.2. Пьезоэлектрические манометры…………………………………………….6

3. Заключительная часть

3.1. Сравнительная характеристика манометров………….………………. 7

Давление является основным рабочим параметром, точность и надежность измерения которого определяет ценность результатов экспериментальных исследований в гидро- и газодинамике; качество технологических процессов в химической, пищевой и бумажной промышленности; оптимальные режимы работы объектов в ракетной технике и авиации, энергетике и транспорте; эффективность систем добычи и переработки нефти и нефтепродуктов.

Электрические приборы используются главным образом для специальных целей, например при измерениях сверхвысоких давлений, глубокого вакуума или давлений, пульсирующих с высокой частотой. Действие этих приборов основано на преобразовании давления в электрический параметр, функционально связанный с давлением. Находят применение следующие электрические приборы: манометры сопротивления, пьезоэлектрические манометры, тепловые манометры, электронные (или ионизационные), радиоактивные вакуумметры.

Манометры сопротивления

Манометры сопротивления применяют для измерения высоких и сверх высоки давлений, достигающих 3 000 МПа.

Принцип действия этих манометров основан на изменении электрического сопротивления проводников (например, манганина) в зависимости от приложенного давления.

Изменение сопротивления проводника ∆Rв зависимости от приложенного давления Рможно представить в виде уравнения

R = KRP (1)

где К постоянная, характеризующая свойства материала проводника

(для манганина K- 0,22 10* -10 м 2 /Н); R начальное сопротивление про­водника, Ом.

Конструкция датчика манометра сопротивления показана на рис.1. Давление по каналу 1 подводится к полости 2, сверху закрытой гайкой 3с прокладками 4.Внутри гайки проходят два металлических стержня 5, несущие фарфоровый или эбонитовый каркас катушки 6,фиксируемый гайками 7, к которым подключены концы манганиновой обмотки катушки. Для её подключения к мосту (обычно автоматическому электронному уравновешенному) пользуются гайками-зажимами 8.Стержни изолированы от корпуса гайки эбонитовыми втулками 9и прокладками 10.

Чувствительный элемент манометра представляет собой бифилярную катушку 6с сопротивлением 180-200 Ом из манганиновой проволоки диаметром 0,05 мм. Точность измерения давления манганиновым манометром зависит от точности измерения сопротивления катушки, качества калибровки и точности определения калибровки.

Рис. 1. Датчик манометра сопротивления Рис. 2. Схема тензометра метрического

Принцип действия другого чувствительного элемента манометра электрического сопротивления (тензометрического преобразователя) (рис. 2.) состоит в преобразовании усилия или пропорциональной ему деформации в изменение сопротивления проволоки, наклеенной на поверхностьтела, которое подвергается деформации. Тензометр представляет собой тонкую проволоку 1(диаметром от 0,01-0,05 мм), наклеенную на изоляционное основание 2(бумагу или пластмассу). В качестве материала для проволоки используют манганин, нихром, константан и др. К концам проволоки припаивают выводы. В таком виде тензометр наклеивают на поверхность детали, подвергающуюся деформации. При измерении давления изменение сопротивления определяют по формуле (1), где К— коэффициент тензочувствительности. Сопротивление Rчувствительного элемента составляет 80-600 Ом при температуре 20 °С.

Диапазон измерений достигает до 170000 атм., причем до 10000 атм. соблюдается линейность показаний. Погрешность измерения обычно достигает ±0,7 % от верхнего предела измерений.

Кроме проволочных, получили распространение полупроводниковые тензорезисторы, изготавливаемые из кремния и германия. Сопротивление полупроводниковых тензорезисторов от 5*10 -2 : до 10 кОм.

Современная технология позволяет изготавливать полупроводниковые тензорезисторы непосредственно на кристаллическом элементе, выполненном из кремния или сапфира. Упругие элементы из кристаллических материалов обладают упругими свойствами, приближающимися к идеальным. Сцепление тензорезистора с мембраной за счет молекулярных сил позволяет отказаться от использования клеящих материалов и улучшить метрологические характеристики преобразователей.

На рис. 3. показана схема тензорезисторный преобразователь разности давлений с унифицированным токовым выходным сигналом типа «Сапфир». Мембранный тензомодуль 4представляет собой металлическую мембрану, к которой прочно прикреплена сапфировая мембрана с напыленными четырьмя кремниевыми тензорезисторами, образующими плечи мостовой схемы. Тензомодуль закреплён на основании 2и отделён от измеряемой среды двумя разделительными металлическими мембранами 1и 3. Полости между тензомодулем и мембранами заполнены полиметилсилаксоновой жидкостью.

Измеряемая разность давлений P1-P2воздействует на тензомодуль через указанные мембраны и жидкость. Через герметичный вывод 5тензомодуль подключается к встроенному электронному устройству 6. С помощью этого устройства изменение сопротивления тензорезисторов преобразуется в унифицированный токовый выходной сигнал (0 5, 0-20 или 4 20 мА) который передаётся по искробезопасной двухпроводной линии дистанционной передачи к блоку питания 7. Последний устанавливается во взрывобезопасном помещении и обеспечивает питание первичного преобразователя по двухпроводной линии. По этой же линии одновременно передается выходной токовый сигнал. Наряду с указанной функцией блок питания повышает мощность выходного сигнала до уровня, необходимого для подключения внешней нагрузки Rн и формирует заданный уровень выходного сигнала (0-5, 0-20 или 4-20 мА).

Диапазон измерений колеблется от 1000 атм. до 10000 атм. Погрешность измерения обычно не превышает ±1 % от верхнего предела измерений.

Рис. 3. Схема тензорезисторных измерительных преобразователей с унифицированным токовым выходным сигналом

Пьезоэлектрические манометры

В пьезоэлектрических манометрах используется пьезоэлектрический эффект: образование на поверхности пластинки из некоторых кристаллов (кварц, турмалин, сегнетовая соль, титанат бария и др.) электрических зарядов при сжатии или растяжении. В большинстве случаев для изготовления пьезоэлектрических датчиков применяют кварц из-за его механической прочности и постоянства пьезоэлектрической константы в интервале температур от 0 до 500 °С.

Величина электрического заряда q, образующегося на пластинке, определяется уравнением

где F- сила, приложенная к пластинке, Н; K — пьезоэлектрическая постоянная, к/Н, для кварца К= 0,21*10 -11 , для титаната бария К= 0,12-10 *-9 .

На рис. 4. показана схема датчика пьезоэлектрического манометра. Цилиндрический корпус 1 закрыт с двух сторон крышками 2 и 3, причём нижняя крышка имеет ниппель с резьбой и каналом для соединения с пространством, где измеряется давление. В нижней части корпуса помещена металлическая мембрана 4,на которой установлена шайба 5. На шайбу положена кварцевая пластинка 6с шайбой 7. Ещё выше располагается также кварцевая пластина с шайбой 8, которая прижимается верхней крышкой через шарик 9. Кварцевые пластины расположены так, что положительные заряды приложены к шайбам 5 и 8, а отрицательные к шайбе 7. Заряд с шайбы 7снимается через электрод 10, выходящий наружу через янтарный изолятор.

Рис. 4. Датчик пьезоэлектрического манометра

Для измерения пьезоэлектрических зарядов применяют электрометры или электрометрические усилители (усилители с большим входным сопротивлением) с выходом на обычный измерительный прибор. Пьезоэлектрические манометры с кварцевыми чувствительными элементами имеют верхние пределы измерений 2,5-500 МПа и применяются для измерения быстро изменяющихся давлений. Классы точности 1,5; 2,0.

Сравнительная характеристика манометров

Проведем сравнительную характеристику представленных манометров. Начнем сравнение с манометров одинакового принципа действия, но отличающиеся чувствительными элементами- манометры сопротивления.

К общим преимуществам относится линейность характеристики R=f (Р),малая инерционность, возможность размещения в труднодоступных местах.

Преимущества манометров с проволочным чувствительным элементом:

1. широкий диапазон измерений до 170000 атм.

2. очень высокая точность измерений до 0,7%

3. простота и надежность конструкции

4. не используются дорогостоящие материалы

5. простота в обслуживании

1. зависимость от температуры

2. сложные измерительные приборы: мостовые схемы, в одно плечо которых включается измерительный тензометр, а в смежное плечо — компенсационный тензометр

3. низкая чувствительность

Перейдем к анализу полупроводниковых тензорезисторов.

Преимущества полупроводниковых тензорезисторов:

1. Упругие элементы из кристаллических материалов обладают упругими свойствами, приближающимися к идеальным

2. не используются клеящие материалы

3. улучшенные метрологические характеристики преобразователей

4. высокая чувствительность

5. показания не зависят от температуры окружающей среды

6. достаточно широкий диапазон измерений от 1000 атм до 10000 атм.

1. сложность конструкции

2. использование дорогостоящих материалов

3. сложность в обслуживании

Перейдем теперь к анализу пьезоэлектрических манометров.

1. высокая точность измерений

2. применяются для быстроменяющихся давлений

3. незначительная зависимость данных от температуры окружающей среды

4. используются доступные материалы

5. надежность в использовании

1. сложность конструкции

2. недостаточно широкий диапазон измерений до 100МПа

В данной работе нужно выбрать манометр высокого давления для его использования при проведении гидравлического разрыва пласта (ГРП). При выборе манометра стоит учитывать особенности при проведении ГРП: для образовании трещины и прокачки проппанта требуется достаточно высокие давления. Закрытие трещины возможно проконтролировать только по графику изменения давления, поэтому приборы, измеряющие давления, должны иметь высокую чувствительность, чтобы зафиксировать даже незначительные изменения. Так как ГРП это дорогостоящий и сложный процесс, поэтому любые данные должны быть максимально точные, а значит, точность приборов должна быть очень высокая. А так же стоит учитывать, что приборы должны быть просты в обслуживании, использовании и не быть очень дорогостоящими. Следовательно, из перечисленных параметров необходимых для манометров высокого давления при проведении ГРП и учитывая перечисленные достоинства и недостатки выше приведенных манометров, стоит выбрать манометр сопротивления с полупроводниковыми тензорезисторами.

Читайте также  Принцип системности в психологии

Список литературы

1. К.И. Хансуваров «Техника измерения давления расхода количества и уровня жидкости газа и пара» М.: Издательство стандартов, 1989.-283с.

2. И.В. Бутусов «Автоматические контрольно-измерительные и регулирующие приборы» 3 изд, перераб. и допол. Л.: -Гостехиздат, 1963.-624с

3. С.С. Денисов «Электронные приборы контроля и автоматизации в нефтяной промышленности»М.: Недра, 1967.-299с.

Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды и работа

Приборы для измерения давления, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы.

Виды давления

  • Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
  • Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
  • Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
  • Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).
Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:
  • Пружинные.
  • Сильфонные.
  • Мембранные.

Рис-3

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности
Измерительные манометры разделяют на два класса:
  1. Образцовые.
  2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Виды датчиков для контроля давления и область их использования

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 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

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.
Читайте также  Проявление сил инерции на Земле

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.

В зависимости от всех этих характеристик выделяют следующие типы датчиков:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Электрические датчики устанавливаются наравне с упругими, увеличивая точность измерения и обеспечивая передачу электрического сигнала на контрольный пункт.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Вакуумные или вакуумметры работают при давлении ниже атмосферного, в вакууме или при чрезвычайно низких величинах.
  15. 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.
  16. 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

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.

Критерии выбора

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, 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.

Семь критериев выбора датчика давления

Промышленные датчики давления предназначены для измерения давления и последующего преобразования давления контролируемой среды (жидкости или газа) в унифицированный выходной сигнал. Приборы получили широкое распространение в технологических процессах и применяются в различных областях промышленности: пищевая, фармацевтическая, бумажная и д.р.

Существует множество видов датчиков давления, каждый из которых отличается по назначению, специфике применения и конструктивным особенностям. В этой статье мы расскажем, как из огромного количества вариантов выбрать подходящую модель.

Как выбрать датчики давления — 7 основных критериев

На самом деле критериев выбор куда больше семи — именно поэтому рынок датчиков давления не ограничивается парой десятков вариантов, а предлагает сотни различных моделей, от экономичных приборов для нужд ЖКХ до интеллектуальных настраиваемых датчиков с взрывозащитной оболочкой для нефте-газовой промышленности. Но, чтобы разобраться в назначении и пригодности конкретной модификации, понять подойдет ли она для решения задачи, достаточно при выборе учитывать 7 простых критериев:

  1. Тип измеряемого давления.
  2. Тип измеряемой среды.
  3. Диапазон измерений.
  4. Точность измерений (погрешность).
  5. Температура процесса (измеряемой среды).
  6. Выходной сигнал.
  7. Присоединение к процессу.

1. Тип измеряемого давления

По типу измеряемого давления выделяют датчики:

  • Абсолютного давления.
  • Гидростатического давления.
  • Дифференциального давления.
  • Избыточного давления.
  • Избыточного давление-разрежения.
  • Разрежения (вакуумметрического давления).

Датчики абсолютного давления предназначены для измерения величины давления относительно абсолютного вакуума.

Датчики гидростатического давления и змеряют давление столба жидкости, зависящее только от его высоты и от плотности самой жидкости.

Датчики дифференциального давления применяются для измере ния разности (перепада) давлений между двумя точками.

Датчики избыточного давления используются для измерения разницы между абсолютным давлением и относительным (абсолютным) атмосферным давлением.

Преобразователи избыточного давления-разряжения представляют собой сочетание датчиков избыточного и вакуумметрического давлений, т.е. измеряют как давление, так и разрежение.

Преобразователи вакуумметрического давления (разряжения) предназначены для измерения давления меньше атмосферного, т.е. там, где существует разрежение относительно атмосферы.

2. Тип измеряемой среды

Датчики давления могут использоваться для работы с неагрессивными и агрессивными газами и жидкостями, пищевыми, вязкими и абразивными средами, маслами, нефтепродуктами и т.д. Специфика контролируемой среды предполагает особые конструктивные решения датчиков, например, при наличии частиц грязи потребуется использование модификации с разделительной мембраной, которая будет защищать чувствительные элементы прибора от поломки и разрушения.

Читайте также  Становление и развитие менеджмента качества

3. Диапазон измерений

Диапазон измерений датчика давления — это максимальные и минимальные значения, при подаче которых устройство будет осуществлять измерения и преобразование в выходной сигнал. Поэтому необходимо выбирать датчик, диапазон измерений которого соответствует диапазону давления предполагаемых измерений. При этом нужно учитывать как нормальные условия применения, так и случайные колебания давления.

Выделяют датчики высокого и сверхвысокого давления, датчики низкого и сверхнизкого давления, и преобразователи среднего давления.

DMP 334 датчики высокого и сверхвысокого давления DPS+ датчики особо низких давлений

4. Точность измерений (погрешность)

Для ряда технологических процессов наиболее важным показателем является точность измерений. Поэтому точность — это основная характеристика любого датчика, определяющая погрешность его измерений. Погрешность измерений представляет собой величину максимального расхождения между показаниями реального и эталонного измерения, определяется как максимальное отклонение измеренной характеристики от действительной.

В основном точность датчиков давления составляет 0,5% от диапазона измеряемого давления. Для менее требовательных к точности процессов погрешность может составлять 1,25% диапазона. Также существуют высокоточные датчики давления, погрешность измерений которых не превышает 0,25% и 0,1%.

5. Температура процесса (измеряемой среды)

Каждый из датчиков давления имеет допустимые пороги рабочего температурного диапазона. И важно, чтобы температура процесса не выходила за пределы этих значений.

Например, в пищевой промышленности имеют место кратковременные процессы, занимающие от 20 до 40 минут (санитарная обработка), во время которых температура измеряемой среды может возрастать до 120-145°C. В этом случае необходимо использовать датчики, устойчивые к временному воздействию высоких температур, например датчики давления МИДА-ДИ-12П-12 и МИДА-ДИ-12П-072-К-150.

6. Выходной сигнал

По типу выходного сигнала датчики давления подразделяются на:

  • Модели с аналоговым выходным сигналом.
  • Исполнения с цифровым выходным сигналом.
  • Устройства с релейным выходным сигналом.

Унифицированный токовый сигнал 4…20 мА , где 4 мА соответствуют нижнему значению диапазона измерений, а 20 мА – верхнему является универсальным выходным сигналом для большинства датчиков давления. Помимо этого распространены датчики с токовым аналоговым выходным сигналом 0…20 мА, 0. 5 мА, 20. 0 мА и т.д. Также в промышленности встречаются датчики давления с выходным сигналом напряжения, например: 0. 1 В, 0. 10 В, 0. 5 В.

Датчики давления с цифровым выходным сигналом, помимо аналогового 4…20 мА, могут выпускаться с поддержкой протокола HART, RS-485 и RS-232.

Приборы с релейным выходным сигналом предназначены для замыкания-размыкания цепи при достижении определенного значения давления, тем самым посылая сигнал на вторичные приборы контроля и управления.

7. Присоединение к процессу

Присоединением датчика давления к процессу называется способ монтажа устройства для осуществления измерений — к трубопроводу, импульсной линии и т.д. По типу механического присоединения различают датчики:

  • С резьбовыми присоединениями.
  • С фланцевыми присоединениями.
  • Гигиеническими присоединениями.
  • Погружные.

Общепромышленные исполнения датчиков давления наиболее часто монтируются с использованием резьбовых соединений G1/2″ DIN 16288 и M20x1,5.

Заключение

Помимо 7 главных критериев при выборе датчиков давления необходимо учитывать и другие условия эксплуатации: перепады температуры, вибрации, ударов, помех по цепям питания, наличия взрывоопасных установок и т.д. На нашем сайте вы найдете широкий выбор преобразователей давления, датчиков и реле давления, манометров и метрологического оборудования. Только качественные датчики!

Как измерить давление без тонометра: подборка гаджетов, которые на это способны

Тонометры как класс устройств никуда не делись, и у них еще надолго хватит кредита доверия среди населения. Тем не менее на этот рынок выходят и смарт-девайсы, предлагая при этом массу дополнительных функций. Предлагаю посмотреть на концепты и реализованные устройства, у которых заявлена функция измерения давления.

Nokia Lumia Watch

Концепт был представлен в 2013 году. Часы должны были обладать сенсорным экраном с привычным для пользователей WP меню. Первоначальная их идея заключалась в том, чтобы дать возможность владельцам смартфонов Nokia управлять функциями телефона с часов.

Однако довольно быстро концепт оброс «подробностями» в виде различных сенсоров, в том числе датчиком пульса, высотомером, компасом, счетчиком калорий и шагомером, а также — датчиком давления.

Не исключено, что модель на Windows Phone 7 могла бы стать еще до Neptune Pine первым «смартфоном на запястье», из-за предложений научить ее поддерживать 4G LTE. На это же намекала и фронтальная камера для видеозвонков.

Samsung Simband

Был представлен годом позднее и разрабатывался на базе Gear S. За шесть месяцев до того Samsung представил платформу для мониторинга здоровья — SAMI (Samsung Architecture for Multimodal Interactions).

«Супер-трекер» должен был располагаться на запястье, а все датчики были вытеснены на ремешок. Среди них:

  • акселерометр
  • термометр
  • сенсоры биоимпеданса
  • сенсоры кожно-гальванической реакции
  • устройство для снятия электрокардиограммы
  • сенсор фотоплетизмографи

В добавок к этому Simband мог измерять артериальное давление и частоту сердечных сокращений, уровень углекислого газа или сахара в крови! В продаже модель не встречается.

W/me2. Проверено лично

ЭКГ и давление с высокой точностью умеет измерять новинка 2015 года — полизадачный браслет W/me2. Мы неоднократно представляли его аудитории Geektimes, и поэтому просто напоминаю, что трекер за 15 000 умеет:

  • Анализировать автономную нервную систему
  • «Превращаться в нагрудный пульсометр»
  • Измерять давление
  • Записывать ЭКГ
  • Включает систему дыхательных упражнений

Medgadgets — официальный дистрибьютор Rootilabs на территории России.

Почитать на Geektimes тут и тут.

Часы, наверное, больше известные по второй версии, в начале славного пути работали на Android 4.1 Jelly Bean, поддерживали Wi-fi соединение, обладали модулями GPS, NFC, Bluetooth 4.0.

Из здоровьесберегающих и контролирующих сенсоров включали:

  • Датчик пульса
  • Датчик давления
  • Определяли фазы сна
  • Контролировали настроение пользователя
  • Температуру тела

Они, конечно, слишком хороши, чтобы существовать, но вот официальный китайский сайт.

Healbe Gobe. Проверено лично

Отечественная разработка, ключевым коммерческим предложением которой являлось — неинвазивное определение количества потребленных калорий! Однако «магическая» технология Flow позволяла буквально творить чудеса, и Gobe определял пульс и давление, но — с неплохой погрешностью.

Собственно на основании Flow, или говоря проще сопротивления, датчик пытался считать все, что можно, однако, по отзывам многих людей недолго: железка вышла достаточно хрупкой. В одном из последних интервью было отмечено, что точность подсчета входящих калорий тяготеет к 84 %.

На официальном сайте браслет стоит $299.

Показанные на CES-2014 спортивные часы сохраняли в облаке все данные об активностях с помощью модуля Wi-fi, обладали стандартными функциями, типа счетчика калорий и шагомера, а также компасом и GPS. Питались они от встроенного аккумулятора емкостью 550 mAh, а работали на базе 600 Мгц процессора с архитектурой Cortex A8 и 256 Мб оперативки.

Благодаря ANT+ могли обмениваться информацией с другими сенсорами и биодатчиками, в том числе мониторами ЭКГ, ЧСС и датчиками давления, что не одно и то же, как измерить самостоятельно, но все-таки… Информация под рукой!

За скромным названием скрывается инновация трехлетней давности, работающая на основе датчика и пьезорезистивных волокон, которые вместе с этими датчиками и определяют контактное давление на кожу, силу тока и пульс.

Датчик, встроенный в браслет, обнаруживает любое движение или изменение давления и преобразует это изменение в электрический сигнал. Сигнал передается на измерительный прибор, который затем регулирует результаты измерения артериального давления в соответствии с изменением контактного давления браслета на кожу. Новость об этом тут.

Scanadu. Проверено лично

Компактный и легкий, отлично применимый в быту прибор для измерения нескольких параметров организма:

  • Давление
  • Пульс
  • Температура тела
  • Уровень кислорода в крови

Гаджет напоминает увеличенную раз в десять таблетку, которую необходимо зажать двумя пальцами и прислонить сенсорами ко лбу. В случае, если точка выбрана верно, то измерение всех параметров занимает около минуты, в ином случае, если рука дрогнет, процесс может быть слегка растягиваться. Стоимость 14 900 рублей.

Носимое в ухе устройство, которое является для вас и «персональным доктором» и «персональным тренером».

  • ЧСС
  • Уровень кислорода
  • Давление
  • Частота дыхания
  • Температура
  • Шаги
  • Калории
  • Расстояние

Для предзаказа можно посетить официальный сайт. Прочитать подробнее вы можете на нашем сайте.

На этом я завершаю свою подборку. Благодарю за внимание и
Берегите себя!

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: