Преобразователи давления: принцип работы, типы и применение

Преобразователь давления используется для измерения давления жидкостей, газов и пастообразных сред в резервуарах и трубопроводах. Этот прибор преобразует механическое воздействие в электрический сигнал. Результаты измерений отображаются на экране устройства, сохраняются в памяти или отправляются в автоматизированные системы управления технологическими процессами. 

Датчик преобразования давления нужен для контроля процессов изготовления продукции, сигнализации о выходе за пределы заданного диапазона и других целей. Производители предлагают различные модели для промышленности, которые отличаются принципом действия и техническими характеристиками. Разберемся в них подробнее. 

Типы преобразователей давления

Используемые на предприятиях, в ЖКХ и других сферах измерительные преобразователи давления бывают нескольких типов в зависимости от вида получаемых данных:

• Абсолютное — показывают давление среды относительно вакуума;
• Избыточное — определяют величину отклонения по сравнению с атмосферным давлением;
• Дифференциальное — с их помощью можно измерить разницу между двумя контрольными точками;
• Разрежения — приборы для определения значений ниже атмосферного давления. 

Многие устройства имеют универсальное назначение, которое зависит от диапазона определяемых величин. Например, если прибор может показывать значения от – 1 до 24 бар, оно подойдет и для контроля избыточного давления, и для замера вакуума. 

Принцип действия преобразователя давления

Для трансформации давления среды в электрический сигнал используют разные физические процессы и законы. В зависимости от них устройства делятся на несколько групп.

Преобразователи давления работают по таким принципам:

Средство измерения состоит из двух электродов, один из которых имеет вид мембраны. Она деформируется под воздействием измеряемой среды, в результате чего расстояние между контактами изменяется. Это приводит к колебаниям значения емкости. Таким образом генерируется нужный электрический сигнал. 

Эти устройства показывают минимальную погрешность и имеют высокую чувствительность. Они сохраняют точность замеров в течение всего срока эксплуатации. 

В качестве рабочего элемента установлен тензометрический резистор. Его сопротивление увеличивается в зависимости от оказываемого внешнего давления. Газ, жидкость или другая среда давит на мембрану, а по значению сопротивления прибор определяет давление. 

Эти приборы дешевле емкостных, отличаются надежностью и могут делать замеры в широком диапазоне. 

Преобразователь измеряемого давления представляет собой пьезоэлемент, который генерирует электрический импульс при механическом воздействии на него. Это надежные и стабильные измерительные устройства с высокой скоростью срабатывания. Чаще всего используются в системах, где необходимо быстро определять нужные значения и реагировать на их изменения. 

У этих моделей установлен резонатор, который из-за внешнего воздействия создает колебательные движения определенной частоты. По изменениям колебаний можно определить давление жидкости или газа. 

Основные технические параметры

Эффективность использования этих измерительных приборов зависит от правильности выбора преобразователя для конкретной сферы применения. Важны следующие факторы:

• Тип измеряемого давления — покупатель может выбрать устройства, которые определяют абсолютное или относительное давление, перепады между крайними значениями, вакуум.
• Диапазон — подбирать устройство необходимо с учетом минимального и максимального значения, которое может определить прибор. Кроме того, важен шаг измерения и допустимая погрешность. 
• Условия эксплуатации — преобразователь будет работать правильно, если учесть при его покупке температуру воздуха в месте монтажа, воздействие влаги и агрессивных веществ, запыленность. 
• Материал мембраны — его подбирают с учетом консистенции и агрессивных свойств измеряемой среды, а также особенностей технологического процесса. Например, может быть важна устойчивость к химическим веществам, инертность или гигиеничность. 
• Место установки — в некоторых местах важны габариты устройства, если оно будет слишком большим, его не поставишь в условиях ограниченного пространства. 
• Протокол обмена данными — при подключении а АСУ ТП важен интерфейс разъема и стандарт, по которому устройство будет передавать информацию к электронным блокам управления или серверу. 

Производители предлагают приборы с такими техническими характеристиками:

• Температура окружающей среды от – 40°С до +130°С;
• Температура измеряемой среды от – 10°С до + 100°С;
• Диапазон давлений от 1 до 400 бар;
• Сопротивление вакуума 10 мбар;
• Защита от внешних воздействий по стандартам IP54, IP68;
• Возможность эксплуатации с агрессивными средами — морской водой, маслом, керосином;
• Погрешность до 0,1%, опционально доступны варианты с точностью до 0,075%.

Датчики могут иметь средства самодиагностики и оснащаются памятью, в которой сохраняются результаты проводимых замеров. Они полностью соответствуют требованиям ГОСТ Р и других нормативов, касающихся средства измерения. 

Для удобного считывания результатов замеров используются различные средства визуализации. Наиболее распространенный вариант — цифровой ЖК-дисплей на корпусе устройства. 

Применение преобразователей давления

Различные преобразователи давления нужны для контроля технологических процессов на предприятиях. Благодаря универсальности этих измерительных приборов они широко распространены в различных сферах производства:

• Химическая и нефтехимическая промышленность;
• Выпуск транспортных средств, летательных аппаратов;
• Изготовление продуктов питания, медицинских препаратов;
• Металлургические заводы и производство стройматериалов;
• Энергетический сектор. 

Кроме того, преобразователи могут использоваться в жилищно-коммунальном хозяйстве для контроля параметров воды и теплоносителя, подаваемых потребителям. 

Чаще всего преобразователи подбирают проектировщики системы управления технологическими процессами при подготовке проектной документации. Нужные характеристики приборов указываются в спецификации к ПД.

Приобретать измерительные устройства нужно только у надежных поставщиков, которые гарантируют их точность, предоставляют необходимые сертификаты и паспорта качества.