Nyomástávadók típusai

A nyomástávadó egyszerű önálló bevezetése

A nyomástávadó, mint szabványos jellel rendelkező nyomásérzékelő, egy olyan eszköz, amely egy nyomásváltozót fogad, és arányosan szabványos kimeneti jellé alakít. A mérőcella-érzékelő által érzékelt gáz, folyadék stb. fizikai nyomásparamétereit szabványos elektromos jelekké (például 4-20 mADC stb.) alakítja át, hogy másodlagos eszközöket, például jelző riasztásokat, regisztrálókat, szabályozókat stb. biztosítson méréshez, kijelzéshez és folyamatszabályozáshoz.

A nyomástávadók osztályozása

A nyomástávadókat, amelyekről beszélünk, általában a következő elv szerint osztják fel:
Kapacitív nyomástávadók, ellenállásos nyomástávadók, induktív nyomástávadók, félvezető nyomástávadók és piezoelektromos nyomástávadók nagyfrekvenciás méréshez. Ezek közül a rezisztív nyomástávadók a leggyakrabban használtak. A kapacitív nyomástávadó a Rosemount 3051S távadóját képviseli a csúcskategóriás termékek képviselőjeként.

A nyomástávadók a nyomásérzékeny alkatrészek szerint fém, kerámia, diffúz szilícium, monokristályos szilícium, zafír, porlasztott film stb. típusúak lehetnek.

• A fém nyomástávadók pontossága gyenge, de a hőmérsékletre gyakorolt ​​hatása csekély, így széles hőmérsékleti tartományú és alacsony pontossági követelményekkel rendelkező területeken alkalmazhatók.
• A kerámia nyomásérzékelők nagyobb pontossággal rendelkeznek, de jobban befolyásolják őket a hőmérséklet. A kerámiák előnye az ütésállóság és a korrózióállóság is, amelyek felhasználhatók a válaszadás területén.
• A diffúz szilícium nyomásátviteli pontossága nagyon magas, és a hőmérséklet-eltolódás is nagy, ezért használat előtt általában hőmérséklet-kompenzációra van szükség. Ezenkívül a hőmérséklet-kompenzáció után sem mérhető 125°C feletti nyomás. Szobahőmérsékleten azonban a diffúz szilícium érzékenységi együtthatója ötszöröse a kerámiáénak, ezért általában nagy pontosságú mérések területén használják.
• Az egykristályos szilícium nyomástávadó a legpontosabb érzékelő az ipari gyakorlatban. Ez a diffúz szilícium továbbfejlesztett változata. Természetesen az ára is javult. Jelenleg a japán Yokogawa a képviselő a monokristályos szilícium nyomás területén.
• A zafír nyomástávadó nem érzékeny a hőmérsékletváltozásokra, és magas hőmérsékleti viszonyok között is jó működési tulajdonságokkal rendelkezik; a zafír rendkívül erős sugárzásállósággal rendelkezik; nincs pn-eltolódás; a legrosszabb üzemi körülmények között is normálisan működik, és megbízható. Nagy teljesítményű, jó pontosságú, minimális hőmérsékleti hibával és magas összköltség-teljesítmény jellemzi.
• A porlasztásos vékonyrétegű nyomástávadó nem tartalmaz ragasztót, és nagyobb hosszú távú stabilitást és megbízhatóságot mutat, mint a ragacsos nyúlásmérő bélyeges érzékelő; kevésbé befolyásolja a hőmérséklet: 100 ℃-os hőmérsékletváltozás esetén a nullapont-eltérés mindössze 0,5%. Hőmérséklet-teljesítménye messze meghaladja a diffúziós szilícium nyomásérzékelőét; ráadásul közvetlenül érintkezhet általános korrozív közegekkel.

Különböző típusú nyomástávadók alapelvei

• A kapacitív nyomástávadó elve.

Amikor a nyomás közvetlenül a mérőmembrán felületére hat, a membrán kismértékű deformációt hoz létre. A mérőmembránon található nagy pontosságú áramkör ezt a kismértékű deformációt a nyomással és a gerjesztőfeszültséggel arányos, nagymértékben lineáris feszültségjellé alakítja, majd egy dedikált chip segítségével ezt a feszültségjelet ipari szabványú 4-20 mA-es áramjellé vagy 1-5 V-os feszültségjellé alakítja.

• A diffúz szilícium nyomástávadó elve

A mért közeg nyomása közvetlenül hat az érzékelő membránjára (általában egy 316L-es membrán), aminek következtében a membrán a közeg nyomásával arányos mikroelmozdulást hoz létre, megváltoztatja az érzékelő ellenállásának értékét, és egy Wheatstone-áramkörrel érzékeli. Ez a változás, és ennek a nyomásnak megfelelő szabványos mérési jel átalakítása és kimenete.

• A monokristályos szilícium nyomástávadó elve

A piezorezisztív nyomásérzékelők az egykristályos szilícium piezorezisztív hatását használják fel. Rugalmas elemként egykristályos szilícium lapkát használnak. Amikor a nyomás változik, az egykristályos szilícium feszültséget hoz létre, így a közvetlenül rá szórt feszültségellenállás a mért nyomással arányos változást hoz létre, majd a megfelelő feszültségkimeneti jelet a hídkapcsolás állítja elő.

• A kerámia nyomástávadó elve

A nyomás közvetlenül a kerámia membrán elülső felületére hat, ami a membrán enyhe deformációját okozza. A vastagréteg-ellenállás a kerámia membrán hátuljára van nyomtatva, és a varisztor piezorezisztív hatása miatt egy Wheatstone-hídhoz (zárt híd) van csatlakoztatva. A híd egy nagymértékben lineáris feszültségjelet generál, amely arányos a nyomással és a gerjesztőfeszültséggel. Általában légkompresszorok nyomásmérésére használják, több kerámiát használnak.

• A nyúlásmérős nyomástávadó elve

A leggyakrabban használt nyúlásmérő bélyeges nyomástávadók a fém ellenállású nyúlásmérők és a félvezető nyúlásmérők. A fém ellenállású nyúlásmérő egyfajta érzékeny eszköz, amely a vizsgálati darabon fellépő feszültségváltozást elektromos jellé alakítja. Kétféle nyúlásmérő létezik: huzalos nyúlásmérő és fémfólia nyúlásmérő. A nyúlásmérőt általában egy speciális ragasztóval szorosan rögzítik a mechanikus nyúlásmérő mátrixhoz. Amikor a mátrix feszültségváltozásnak van kitéve, az ellenállás-nyúlásmérő is deformálódik, így a nyúlásmérő ellenállásának értéke megváltozik, és így az ellenállásra kapcsolt feszültség is megváltozik. A nyúlásmérős nyomástávadók viszonylag ritkák a piacon.

• Zafír nyomástávadó

A zafír nyomástávadó a feszültségállóság elvén működik, nagy pontosságú szilícium-zafír érzékeny alkatrészeket alkalmaz, és a nyomásjelet egy dedikált erősítő áramkörön keresztül szabványos elektromos jellé alakítja.

• Porlasztásos filmnyomás-távadó

A porlasztásos nyomásérzékeny elem mikroelektronikai technológiával készül, és egy szilárd és stabil Wheatstone-hídat képez a rugalmas rozsdamentes acél membrán felületén. Amikor a mért közeg nyomása hat a rugalmas rozsdamentes acél membránra, a másik oldalon lévő Wheatstone-híd a nyomással arányos elektromos kimeneti jelet állít elő. Jó ütésállóságának köszönhetően a porlasztott fóliákat gyakran használják gyakori nyomáshatásoknak kitett esetekben, például hidraulikus berendezéseknél.

Nyomástávadó kiválasztásának óvintézkedései

• Távadó nyomástartományának értékének kiválasztása:

Először határozza meg a rendszerben mért nyomás maximális értékét. Általánosságban elmondható, hogy olyan távadót kell választani, amelynek nyomástartománya körülbelül 1,5-szer nagyobb, mint a maximális érték, vagy hagyja, hogy a normál nyomástartomány a nyomástávadón essen. A normál tartomány 1/3~2/3-a is egy gyakori módszer.

• Milyen nyomásközeg:

A viszkózus folyadékok és iszapok eltömíthetik a nyomáscsatlakozókat. Az oldószerek vagy korrozív anyagok tönkretehetik a távadóban lévő, ezekkel a közegekkel közvetlenül érintkező anyagokat.
Az általános nyomástávadó anyaga, amely a közeggel érintkezik, 316-os rozsdamentes acél. Ha a közeg nem korrozív a 316-os rozsdamentes acélra nézve, akkor alapvetően minden nyomástávadó alkalmas a közeg nyomásának mérésére;
Ha a közeg korrozív a 316-os rozsdamentes acélra, kémiai tömítést kell használni, és közvetett mérést kell alkalmazni. Ha szilikonolajjal töltött kapilláris csövet használnak a nyomás vezetésére, az megakadályozhatja a nyomástávadó korrózióját és meghosszabbíthatja a nyomástávadó élettartamát.

• Mekkora pontosságra van szüksége a jeladónak:

A pontosságot a következők határozzák meg: nemlinearitás, hiszterézis, megismételhetetlenség, hőmérséklet, nulla eltolás skála és hőmérséklet. Minél nagyobb a pontosság, annál magasabb az ár. A diffúz szilícium nyomástávadó pontossága általában 0,5 vagy 0,25, míg a kapacitív vagy monokristályos szilícium nyomástávadó pontossága 0,1 vagy akár 0,075.

• A távadó folyamatcsatlakozása:

A nyomástávadókat általában csövekre vagy tartályokra szerelik fel. Természetesen egy kis részüket áramlásmérőkkel együtt szerelik fel és használják. A nyomástávadóknak általában háromféle beépítési formája van: menetes, peremes és bilincses. Ezért a nyomástávadó kiválasztása előtt a folyamatcsatlakozást is figyelembe kell venni. Ha menetes, akkor meg kell határozni a menet specifikációját. Karimák esetén figyelembe kell venni a névleges átmérő karimájának specifikációját.

Nyomástávadó iparági bevezetése

Világszerte körülbelül 40 ország foglalkozik érzékelők kutatásával és gyártásával, amelyek közül az Egyesült Államok, Japán és Németország a legnagyobb érzékelőtermeléssel rendelkező régió. A három ország együttesen a világ érzékelőpiacának több mint 50%-át teszi ki.

Napjainkban hazámban a nyomástávadó piac egy érett, magas piaci koncentrációval rendelkező piac. A domináns pozíciót azonban a külföldi országok képviselik, amelyeket az Emerson, a Yokogawa, a Siemens stb. képvisel. A márkás termékek a piaci részesedés mintegy 70%-át teszik ki, és abszolút előnyt élveznek a nagy és közepes méretű mérnöki projektekben.

Ez hazám korai „technológiai piac” stratégiájának következményeinek köszönhető, amely súlyosan érintette hazám állami tulajdonú vállalatait, és egykor csődhelyzetben is volt, de ugyanakkor néhány gyártó, akiket Kína magánvállalatai képviselnek, csendben megjelenik és megerősödik. Kína jövőbeli nyomástávadó piaca tele van új ismeretlenekkel.