Преобразователь давления — это датчик с микропроцессорным преобразованием давления в токовый выходной сигнал, с помощью которого измеряется давление жидких и газоообразных сред в различных отраслях промышленности. Измеренные значения передаются посредством токового сигнала 4-20 мА и наложенным на него цифровым протоколом HART версии 6 или 7. Если имеется индикатор, то результат измерения отображается на дисплее с возможностью выбора различных единиц измерения.
Преобразователи давления ЭМИС-БАР, варианты исполнения
В продуктовой линейке АО «ЭМИС» данный тип приборов представлен в различных исполнениях для измерения избыточного, абсолютного, гидростатического и дифференциального (перепада) давления.
Для применения в пищевой отрасли датчики изготавливаются с открытой мембраной из нержавеющей стали (присоединение М44, М44W), исполнение ЭМИС–БАР 113. В качестве заполняющей жидкости используется кокосовое масло или иное пищевое масло. Быстроразъемное гигиеническое присоединение к процессу позволяет осуществлять мойку в соответствии с требованиями СанПиН: наружную и циркуляционную мойку, удаление нагара и жировых загрязнений, дезинфекцию. По желанию заказчика электронный блок прибора тоже может быть изготовлен из нержавеющей стали, что обеспечивает устойчивость к химически агрессивным моющим средствам.
Также нержавеющая сталь в материале оболочки электронного корпуса ЭМИС-БАР применяется в морском исполнении в соответствии с требованиями Российского морского регистра судоходства или в специальном рудничном исполнении с уровнями взрывозащиты RO, RV, RVia.
Преобразователи давления ЭМИС имеют погрешность от 0,04%, что соответствует мировым стандартам КИПиА. При этом имеется сертифицированный ряд погрешностей: 0,04.. 0,065.. 0,074.. 0,086.. 0,1..2,5. Это является важным эксплуатационным фактором, сокращающим затраты на поверку. Заполняя опросный лист, заказчику достаточно указать нужный класс точности с учетом доступной метрологической базы. Нет необходимости приобретать приборы, которые не получится откалибровать имеющимися в наличии эталонами или калибраторами. Гораздо важнее на практике тот факт, что межповерочный интервал ЭМИС-БАР составляет 6 лет.
Фото: сборка преобразователей давления ЭМИС-БАР
Пьезорезистивные преобразователи давления, принцип действия
Принцип действия датчиков ЭМИС-БАР основан на изменении сопротивления пьезорезистивной ячейки из монокристаллического кремния при деформации под воздействием измеряемого давления . Измеряемое давление воздействует на разделительную мембрану, после чего через заполняющую жидкость в специальном канале сенсора передается гидравлическим способом в камеру измерительной ячейки и приводит к деформации измерительной мембраны из монокристаллического кремния .
В ней сформированы полупроводниковые резисторы моста Уитстона. При деформации кристалла, сопротивление плеч мостовой схемы меняется, что приводит к разбалансу измерительного моста. Электронный блок прибора преобразует напряжение разбаланса моста в выходной аналоговый сигнал.
Разделительная мембрана прибора может быть изготовлена из различных материалов на выбор заказчика: сталь 316L, сталь 316L с золотым напылением, тантал, сплав Хастеллой С-276 (Alloy C-276), Монель 400 (Alloy 400). Чтобы защитить сенсор от воздействия агрессивной среды, вязкой среды или высокой температуры применяются разделители сред мембранные (РСМ).
Разделитель сред мембранный
Разделители сред мембранные (РСМ) - это отдельные устройства для защиты от агрессивных условий эксплуатации. Они имеют свою разделительную мембрану и заполненные разделительной жидкостью полости для передачи давления на мембрану самого датчика. РСМ подбираются в зависимости от особенностей технологического процесса. Например, для работы на вязких жидкостях применяется открытая мембрана. Для высоких температур – мембрана на капиллярной линии. Также капиллярные линии используются при измерении уровня в закрытых сосудах, где необходимо компенсировать избыточное давление газовой подушки над продуктом. При расчете необходимой длины капиллярной линии стоит учитывать, что один метр капиллярной линии существенно снижает температуру, так как это стальной капилляр с внутренним диаметром 1,6 мм.
Воздействие сред с высокой температурой или химически агрессивных жидкостей и газов зависит от материала, толщины мембраны, типа и размера является разделительная мембрана.
Отметим, что ЭМИС-БАР с РСМ могут эксплуатироваться на рабочей среде с температурой от -110 до +400 °C (в зависимости от типа датчика). Зависит от типа применяемой заполняющей жидкости в капиллярах и разделителе сред. Жидкость выбирается техническими специалистами АО «ЭМИС» на базе информации о диапазоне рабочих и расчетных температур процесса.
При этом нужно помнить, что благодаря конструкции разделителя сред и способу монтажа РСМ к датчику, возможен ремонт, замена разделителя сред вышедшего из строя. Единственное ограничение - данный ремонт или замена не производится в полевых условиях. Необходима отправка комплекта в адрес производителя.
Фото: преобразователь давления ЭМИС-БАР с РСМ
Преобразователи давления измерительные с выходными сигналами 4–20 мА + HART 7
ЭМИС-БАР имеют выходные сигналы 4–20 мА + HART 7 (соответствует NAMUR NE 43). Заказчики датчиков ЭМИС бесплатно получают DD и FDT/DTM файлы Посредством НАRT-протокола (версии 6 или7) прибор передает информацию в цифровом виде по двухпроводной линии связи совместно с токовым сигналом 4–20 мА. Это наиболее распространенный протокол связи, применяемый на промышленных объектах, что позволяет без труда встраивать преобразователи давления ЭМИС-БАР в системы автоматизации, в том числе на замену конкурентным зарубежным аналогам.
Цифровой сигнал с датчика может принимать и обрабатывать любое устройство с поддержкой HART–протокола. Необходимо отдельно отметить, что версии цифрового протокола HART с 5-ой по 7-ую прямо и обратно совместимы. Нет никаких препятствий в использовании протокола HART разных версий между полевыми датчиками и системой управления верхнего уровня или локальными контроллерами или регуляторами.
Цифровой выход используется для связи с портативным HART–коммуникатором или с ПК через стандартный последовательный интерфейс и дополнительный HART–модем.
С помощью HART возможно удаленно настраивать датчик, выбирать основные параметры, считывать показания и осуществлять другие операции.
Также полученные значения выводятся на ЖКИ индикатор, который работает в диапазоне температур от -42 до +85°C.
Дополнительно можно вывести на ЖКИ-индикатор показания датчика температуры в электронном блоке датчика, а по протоколу HART можно передать показания датчика температуры в измерительной ячейке датчика. Температуру измерительной ячейки можно использовать для мониторинга температуры в термочехле или термобоксе.
Преобразователь давления с беспроводной системой связи
Одним из преимуществ датчиков ЭМИС-БАР является возможность автономной работы и передачи данных по беспроводной сети стандарта LoRaWAN. При этом обеспечивается связка технологии LoRaWAN и HART.
Считывание параметров датчика осуществляется по HARТ, а их передача - по выходному сигналу LoRaWAN. Специальное программное обеспечение IOT EMIS data производит регистрацию и обработку данных.
Отметим, что это полностью законченное беспроводное автономное решение в составе датчика ЭМИС-БАР и преобразователя - передатчика ЭМИС-СИСТЕМА 800.
Автономная работа без замены встроенного источника питания составляет 8 лет, максимальная дальность передачи сигнала – 15 километров.
Фото: ЭМИС-БАР с преобразователем-передатчиком ЭМИС-СИСТЕМА 800.
Подключение преобразователя давления, монтаж
Прибор подключается по протоколу HART через нагрузочный резистор с сопротивлением в пределах 250 – 500 Ом, при этом необходимо учитывать полярность. Обращаем внимание, что напряжение должно быть не меньше 15,8 и не больше 45 В.
Монтаж датчика можно производить как на месте подключения, так и с помощью кронштейна. Зачастую кронштейн закрепляют к стене, раме или монтажной трубе (вертикальной или горизонтальной диаметром 50–60 мм) с помощью скоб. Кронштейны могут быть из окрашенной углеродистой стали «CS» или нержавеющией стали AISI316 - «S», также различается форма кронштейна - прямой «H»или угловой «А» (итоговые опции выглядят как HCS, ACS или AS, HS) зависит от требований проекта.
Если при установке преобразователя дифференциального давления требуется повернуть его относительно вертикали, то перед вводом в эксплуатацию следует произвести калибровку нуля.
Фото: Монтаж преобразователей разности давления ЭМИС-БАР с помощью кронштейна на монтажной трубе
Также при монтаже и подключении к процессу необходимо учитывать рекомендации по расположению патрубков отбора давления.
Подробнее способ подключения и монтажа описан в руководстве по эксплуатации на прибор.
Преобразователи давления ЭМИС-БАР на объектах эксплуатации
ЭМИС-БАР востребованы во всех отраслях промышленности: химической, горнодобывающей, нефтегазовой, в энергетическом комплексе, пищевой индустрии, и других.
Всего на данный момент в эксплуатации находится не менее 50 000 датчиков давления ЭМИС-БАР в самых разлных условиях эксплуатации.
В частности, 38 датчиков ЭМИС установлены на Березниковском содовом заводе на различных технологических процессах. Например, они применяются для измерения давления масла на подшипниках турбины турбокомпрессора при перекачке газа после содовых и известковых печей на станцию карбонизации.
Фото: ЭМИС-БАР на Березниковском содовом заводе
В энергетическом секторе ЭМИС-БАР применяются в комплексах учета газа, пара, жидкости и тепловой энергии, а также в автоматизированных системах контроля. Они используются для измерения давления разрежения в топке, уходящих газов в дымоходе, газообразного и жидкого топлива перед горелками, воды в выходном коллекторе котла, воздуха перед горелками (с принудительной подачей воздуха) и прочих технологических операциях.
В своих отзывах заказчики отмечают метрологическую стабильность приборов даже в сложных условиях эксплуатации. «Преобразователь разности давления ЭМИС-БАР установлен на котле-утилизаторе ЭБ-1 для технического учета расхода пара непрерывной продувки высокого давления. Температура окружающего воздуха летом доходит до +85°С. При таких условиях эксплуатации, высокая стабильность нуля.
Преобразователи избыточного давления ЭМИС-БАР установлены на нулевой отметке котла-утилизатора ЭБ-1 , где осуществляют контроль давления воды на всасе насоса низкого давления. Особенность работы данных датчиков в том, что, имеется расширенный диапазон от -1 до 3 кгс/см2, жёсткий запуск насоса с резким изменением давления. И опять, стабильность работы, нуль не "плывёт ". Срок эксплуатации на данном месте порядка 7 лет. Датчики компании АО "ЭМИС" подтверждают высокое качество изготовления, измерения, надёжности. Отображение на ЖК-экране приборов качественное, информативное», - говорится в отзыве метрологической службы Челябинской ТЭЦ.
Фото: ЭМИС-БАР на ЧТЭЦ-4
Преобразователи давления ЭМИС успешно эксплуатируются в энергетическом комплексе: на объектах АО «Интер РАО – Электрогенерация» - Гусиноозерской ГРЭС, Пермской ГРЭС, Черепетской ГРЭС, Сочинской ТЭС, объектах АО «СИБЭКО» - Красноярской ТЭЦ, ТЭЦ, ТЭЦ, на тепловых станциях ПАО на ТЭС ПАО "Форвард Энерго" (ранее ПАО «ФОРТУМ») Урала и Западной Сибири, а также других тепловых электростанциях.
В числе крупнейших реализованных проектов – изготовление партии ЭМИС-БАР для системы водоочистки на Амурском газохимическом комплексе (АГХК). Для данного международного EPС-проекта было изготовлено 34 датчика перепада давления и 243 датчика избыточного давления с унифицированным выходным сигналом 4-20 HART.
Фото: партия ЭМИС-БАР для Амурского ГХК
Преобразователи давления в специальном пищевом исполнении эксплуатируются на предприятиях АО «РУСАГРО», пивоваренной компании «БАЛТИКА», АО «РОССПИРТПРОМ», ГК «ПРОДИМЕКС» , ООО «КУБАНЬМАСЛО-ЕМЗ», ПАО «ГРУППА «ЧЕРКИЗОВО» и других.
Чтобы оставить заявку, заполните опросный лист и направьте его на электронную почту sales@emis-kip.ru.