Датчик Перепада Давления

Датчик Перепада Давления

Одним из наиболее распространенных и наиболее полезных приборов для измерения давления в промышленности является преобразователь дифференциального давления . Это устройство определяет разницу в давлении между двумя портами и выдает сигнал, представляющий это давление по отношению к калиброванному диапазону. Преобразователи дифференциального давления могут быть основаны на любой из рассмотренных ранее технологий измерения давления, поэтому в этом разделе основное внимание уделяется применению, а не теории. Хорошие датчики давления вы можете приобрести на https://datchik-davleniya.ru/.

Конструкция и поведение передатчика DP

Преобразователи дифференциального давления, сконструированные для промышленных измерительных приложений, обычно состоят из прочного (кованого металла) корпуса, в котором размещается чувствительный элемент (элементы), увенчанного отсеком, в котором размещены механические и/или электронные компоненты, необходимые для преобразования измеренного давления в стандартный измерительный сигнал (см. например, 3-15 PSI, 4-20 мА, цифровые коды fieldbus):

 

На следующих фотографиях показаны две модели электронного преобразователя перепада давления: модель Rosemount 1151 и модель 3051:

 

На следующей фотографии показаны еще две модели электронных преобразователей перепада давления: Yokogawa EJA110 и Foxboro IDP10:

 

В каждом из этих примеров преобразователя дифференциального давления чувствительный к давлению элемент расположен в нижней половине устройства (конструкция из кованой стали), а электроника размещена в верхней половине (цветная круглая конструкция из литого алюминия). .

Независимо от производителя или модели, каждый перепад давления («DP», «d/p» илиДP) преобразователь имеет два порта измерения давления для измерения различных давлений технологической среды. Эти порты обычно имеют14дюймовая внутренняя резьба NPT для удобного подключения к процессу. Один из этих портов помечен как «высокий», а другой помечен как «низкий». Эта маркировка не обязательно означает, что порт «высокий» всегда должен находиться под более высоким давлением, чем порт «низкий». Эти метки представляют собой влияние любого увеличения давления жидкости, приложенного к этому порту, на направление изменения выходного сигнала.

 

Наиболее распространенным чувствительным элементом, используемым в современных датчиках перепада давления, является диафрагма. Одна сторона этой диафрагмы получает давление технологической жидкости из порта «высокий», а другая сторона получает давление технологической жидкости из порта «низкий». Любая разница давлений между двумя портами заставляет диафрагму изгибаться по сравнению с ее нормальным исходным (центральным) положением. Затем это изгибание преобразуется в выходной сигнал с помощью любого количества различных технологий, в зависимости от производителя и модели передатчика:

 

Концепция маркировки портов прибора дифференциального давления очень похожа на «инвертирующие» и «неинвертирующие» метки, применяемые к входным клеммам операционного усилителя:

 

«+» и «−символы ” не указывают на полярность входного(ых) напряжения(й); т.е. это не значит, что вход «+» должен быть более положительным, чем «−» вход. Эти символы просто обозначают различное направление, в котором каждый вход имеет тенденцию управлять выходным сигналом. Возрастающий потенциал, подаваемый на вход «+», приводит к положительному выходному сигналу операционного усилителя, в то время как возрастающий потенциал, подаваемый на «+».−вход управляет отрицательным выходом операционного усилителя. Сформулировав это в терминах, общих для систем управления с обратной связью, мы могли бы сказать, что «+» вход является прямым, а «−” вход обратного действия .

Точно так же метки «H» и «L» на портах преобразователя DP не означают величину входного давления; т.е. это не значит, что давление порта «H» должно быть больше, чем давление порта «L». Эти символы просто представляют различные эффекты на выходной сигнал, возникающие в результате давления, приложенного к каждому порту. Повышение давления, приложенного к «высокому» порту передатчика DP, приведет к повышению уровня выходного сигнала (вверх), в то время как возрастающее давление, приложенное к «низкому» порту передатчика DP, приведет к уменьшению выходного сигнала. уровень (вниз):

 

Как мы позже увидим, возможность произвольного подключения передатчика DP к процессу таким образом, чтобы он был либо прямого действия, либо обратного действия, является большим преимуществом.

В мире электроники мы имеем в виду способность дифференциального датчика напряжения (например, операционного усилителя) обнаруживать небольшие различия в напряжении, игнорируя при этом большие потенциалы, измеренные относительно земли, фразой подавление синфазного сигнала . Идеальный операционный усилитель полностью игнорирует общую величину напряжения на обеих входных клеммах, реагируя только на разницу напряжений между этими клеммами. Это именно то, что делает хорошо спроектированный прибор для измерения дифференциального давления, за исключением того, что вместо электрического напряжения используется давление жидкости. Прибор DP игнорирует манометрическое давление, общее для обоих портов, реагируя только на разницу давлений между портами.эти два порта. Другими словами, прибор дифференциального давления (в идеале) реагирует только на дифференциальное давление, игнорируя синфазное давление.

Чтобы проиллюстрировать это, мы можем соединить «высокий» и «низкий» порты преобразователя перепада давления вместе с помощью трубы или трубки, а затем одновременно подвергнуть оба порта воздействию источника давления жидкости, такого как сжатый воздух из воздушного компрессора. Если преобразователь находится в хорошем рабочем состоянии, он должен продолжать регистрировать нулевое дифференциальное давление, даже если мы изменяем величину статического давления, подаваемого на оба порта. Пока давление, прикладываемое к каждому порту, одинаково, чувствительная диафрагма преобразователя не должна испытывать нулевую результирующую силу, толкающую влево или вправо. Вся сила, приложенная к диафрагме со стороны давления жидкости «высокого» порта, должна быть точно нейтрализована (отменена) силой, приложенной к диафрагме со стороны давления жидкости «низкого» порта.

Электрической аналогией этого может быть подключение красного и черного щупов вольтметра к общей точке электрической цепи, а затем изменение величины напряжения между этой точкой и заземлением. Поскольку вольтметр регистрирует только разность потенциалов между своими измерительными выводами, и эти измерительные выводы теперь электрически общие друг с другом, величина синфазного напряжения между этой точкой цепи и заземлением не имеет значения с точки зрения вольтметра.:

 

В каждом случае дифференциальное измерительное устройство отбрасывает значение синфазного сигнала, регистрируя только величину разности (ноль) между его точками измерения.

Тот же принцип подавления синфазного сигнала проявляется в более сложных жидкостных и электрических цепях. Рассмотрим случай передатчика DP и вольтметра, которые используются для измерения дифференциальных величин в схеме «делителя»:

 

В каждом случае устройство дифференциального измерения реагирует только на разницу между двумя точками измерения, отбрасывая синфазное значение (97, 5 PSI для преобразователя давления, 97, 5 вольт для вольтметра). Просто чтобы сделать вещи интересными в этом примере, «высокая» сторона каждого измерительного прибора соединяется с точкой меньшего значения, так что измеренная разница является отрицательной величиной. Как и цифровые вольтметры, современные датчики перепада давления в равной степени способны точно измерять перепады отрицательного и положительного давления.

Яркий контраст между дифференциальным давлением и синфазным давлением для прибора DP виден в номинальном давлении, указанном на паспортной табличке преобразователя дифференциального давления модели 13A компании Foxboro:

 

Эта паспортная табличка говорит нам о том, что измерительный преобразователь имеет откалиброванный диапазон перепада давления 50 дюймов H.2O (50 дюймов водяного столба, что составляет всего около 1, 8 фунта на квадратный дюйм). Однако на паспортной табличке также указано, что датчик имеет максимальное рабочее давление (МРД) 1500 фунтов на квадратный дюйм. «Рабочее давление» относится к величине манометрического давления, общего для каждого порта, а не к дифференциальному давлению между портами. Принятие этих цифр за чистую монету означает, что этот преобразователь будет регистрировать нулевое значение (отсутствие перепада давления), даже если манометрическое давление, одинаково подаваемое на оба порта, составляет полные 1500 фунтов на квадратный дюйм! Другими словами, этот преобразователь дифференциального давления будет отклонять до 1500 фунтов на квадратный дюйм синфазного манометрического давления и реагировать только на небольшие перепады давления между портами (перепад 1, 8 фунтов на квадратный дюйм достаточен, чтобы стимулировать датчик к полной шкале выходного сигнала).

Технологии Разное