Тенденция развития датчиков давления

Тенденция развития датчиков давления

Рынок датчиков давления постепенно сдвигается в сторону улучшенных технических, метрологических и функциональных характеристик приборов. Каждый год такая тенденция на рынке средств автоматизации ускоряется. Это объясняется разработкой и представлением со стороны производителей более совершенных приборов, возрастающими со стороны потребителей требованиями, созданием современных систем управления технологическими процессами с использованием новейших мировых достижений.

Рис.1. Серия датчиков давления Rosemount, предлагаемая ПГ "Метрам".

Технический уровень датчиков давления Rosemount характеризуется:

-  высокими параметрами основной погрешности;

-  наличием микропроцессора внутри прибора, цифрового выходного сигнала;

-  широким динамическим диапазоном измерений;

-  гарантированными значениями стабильности измерений;

-  малыми температурными и от влияния статического давления погрешностями;

-  возможностью применения в высокоточных технологических процессах и коммерческом учете дорогостоящих
продуктов;

-  легкостью интеграции в любую систему управления.

Понимая, что относительно высокая стоимость датчиков давления Rosemount является для потребителей определяющей, ПГ "Метран" предлагает перед принятием окончательного решения о выборе датчика давления и размещением заказа внимательно проанализировать все факторы, позволяющие сделать оптимальный выбор датчика для Вашего технологического процесса (см. раздел "КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ").

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

для реальных условий эксплуатации и на перспективу

При выборе датчика следует оценить:

- измеряемую (рабочую среду);

- максимальное приближение рабочего давления к верхнему
пределу измерений выбранного датчика;

- общую (суммарную) погрешность измерений;

-  стабильность характеристик;

-  динамическую характеристику (быстродействие);

-  перегрузочные характеристики;

-  материалы;

-  легкость интеграции в системы управления;

-  стабильность производственного процесса.

1.    Измеряемые среды.

Датчики давления Rosemount способны работать с любыми измеряемыми средами в широком температурном диапазоне, учитывающем условия эксплуатации на территории России, стран СНГ и Балтии.

Важной особенностью датчиков является возможность работы под водой на глубине 15-30 м. Актуальность проблемы очевидна, если датчики устанавливаются в районах, подверженных воздействию паводковых вод, а также при обустройстве морских платформ и других подобных применений. Такие датчики комплектуются специальными кабелепроводами и кабелем, обеспечивающими необходимую защиту (в т.ч. взрывозащиту).

Степень защиты от пыли и влаги до IP68 (стандартное исполнение IP65).

2. Максимальное  приближение  рабочего
давления к верхнему пределу измерений датчика.

Специалистам, подбирающим прибор для конкретного технологического процесса, важно учитывать метрологические зависимости для расчета погрешностей. Должно быть понятно, что идеальный случай работы прибора для уменьшения погрешностей измерений, когда Pmax/Pi = 1, т.е. давление технологического процесса (Pi) должно быть максимально приближенно к верхнему пределу диапазона измерений (Ртах) выбираемого датчика.

Пример:

1.  Измеряемое (рабочее) давление Pi = 4 кПа.

2.  Выбранные варианты Ртах датчика давления 3051 CD:
Pmaxl = 6,22 кПа  и Ртах2= 62,2 кПа
Соотношение Pmax1/Pi = 6,22/4 = 1,55
Соотношение Pmax2/Pi = 62,2/4 = 15,5

Из примера видно, что только за счет правильного выбора верхнего предела измерений датчика можно уменьшить погрешность измерений в 10 раз.

3.    Общая (суммарная) погрешность прибора.

На российском рынке представлено множество датчиков давления с одними и теми же стандартными характеристиками приборов. При первичном выборе обычно потребитель обращает внимание на значение основной погрешности, которое указывается практически всеми производителями приборной продукции. Потребитель ждет реальной отдачи от вложенных средств. Но, согласно стандартам приборостроения, основная погрешность определяется в нормальных условиях, которые чаще всего не соответствуют параметрам реального рабочего процесса, поэтому при эксплуатации метрологические характеристики средства измерений значительно (порой в 5-10 раз) хуже, чем публикуемые значения основной погрешности. Это приводит к разочарованию потребителей, поэтому для датчиков с высокими ценовыми и метрологическими характеристиками введена общая погрешность приборов (рис.2), которая определяет качество датчиков давления в условиях реального технологического процесса и дает возможность Заказчику выбрать действительно наилучший по точности датчик, реально ощутив необходимость повышенных финансовых затрат на приобретение дорогостоящего оборудования.

Долговременная стабильность	Рис.2
Другие влияния (вибрация, изменение напряжения питания и т.п.)
Влияние статического давления
Влияние температуры окружающей среды
Основная погрешность

Для датчиков перепада давлений введено новое понятие обобщенная техническая характеристика (ОТХ),

в которую входят:

-  основная погрешность (у₀);

-  дополнительная погрешность от влияния температуры
окружающей среды (у_т);

-  дополнительная  погрешность от влияния  рабочего
(статического) давления (у_р).

Все эти данные приводятся в рекламно-технических материалах производителя. В случае их отсутствия производитель не гарантирует потребителю нормальную работу датчика в реальных условиях эксплуатации.

Значения погрешностей нормируется со знаком "±". В наихудшем случае, когда все погрешности совпадают по знаку:

ОТХ = у₀ + у_т + у_р

На практике такое совпадение влияния факторов встретить крайне трудно, поэтому для наиболее вероятной оценки (из теории математической статистики) для расчета ОТХ применима формула:

Рис.3. Сравнение частоты калибровок.

Пример расчета составляющих погрешности и ОТХ для модели 3051 CD со следующими техническими данными:

-  Ртах = 62,2 кПа;   Pi = 10 кПа;

-  температура окружающей среды 50°С;

-  температура нормальных условий 20°С;

-  статическое давление 6,9 МПа.

1. Основная    допускаемая     приведенная
погрешность  по  табл.2  для   кода  диапазона  2   при
Ртах > Pi > Ртах/10

у_о = ±0,075%

2. Дополнительная  погрешность от изменения
температуры на каждые 10°С определяется формулой (см.
раздел "Воздействие влияющих факторов" (табл.4).

у_т = ±(0,0223 + 0,0045Ртах/Р1)Кт (%), где   Кт  -   коэффициент  изменения  температуры  от нормальной; в примере Кт = 30°С/10°С = 3

у_т = ±(0,0223+0,0045 (62,2/10))-3 = ±0,15%

3. Дополнительная  погрешность от изменения
статического давления  на каждый   1   МПа  (см.  раздел
"Воздействие влияющих факторов"

у_р = ±0,0145/1 МПа-Кр (%),

где Кр - коэффициент изменения статического давления на каждый 1 МПа; в примере Кр = 6,9 МПа/1 МПа = 6,9

у_р= ±0,0145-6,9 = ±0,1%

4. ОТХ =  ±(0,075 + 0,15  + 0,1)  =  ±0,325% -
пессимистичный вариант.

ОТХ = ±Л/0,075²+0,15²+0,1²=±Л/0,0056+0,0225+0,01 = ±0,195% (реальный вариант).

Если Вы затрудняетесь рассчитать ОТХ по приведенным в рекламно-технических материалах данным, обратитесь к техническому специалисту ПГ "Метран", и он обязательно поможет.

4. Стабильность характеристик во времени