Первичные преобразователи

Первичные преобразователи. Датчики

Первичные приборы, датчики или первичные преобразователи предназначены длянепосредственного преобразования измеряемой величины в другую величину, удобную для измерения илииспользования. Выходными сигналами первичных приборов, датчиков являются как правилоунифицированные стандартизованные сигналы, в противном случае используются нормирующие преобразователи (см. рис.1).

Различают генераторные, параметрические и механические преобразователи:

1. Генераторные осуществляют преобразование различных видов энергии в электрическую, то есть они генерируют электрическую энергию (термоэлектрические, пьезоэлектрические, электрикинетические, гальванические и др. датчики).
2. К параметрическим относятся реостатные, тензодатчики, термосопротивления и т.п. Данным приборам для работы необходим источник энергии.
3. Выходным сигналом механических первичных преобразователей (мембранных, манометров, дифманометров, ротаметров и др.) является усилие, развиваемое чувствительным элементом под действием измеряемой величины.

Рисунок 1 — Основные структурные схемы подключения первичных преобразователей

Пояснения к рисунку 1. Первичный преобразователь, датчик Д может иметь выходнойунифицированный сигнал см.рис.1.8.а и неунифицированный сигнал см.рис.1.8.б. Во втором случаеиспользуют нормирующие преобразователи НП.

Нормирующий преобразователь НП выполняет следующие функции: преобразует нестандартныйнеунифицированный сигнал (например, mV, Ом) в стандартный унифицированный выходной сигнал;осуществляет фильтрацию входного сигнала; осуществляет линеаризацию статической характеристикидатчика; применительно к термопаре, осуществляет температурную компенсацию холодного спая.

Нормирующий преобразователь НП применяется, также в следующих случаях: когда необходимоподать сигнал измеряемой величины на несколько измерительных или регулирующих приборов; а такжекогда необходимо передать сигнал на большие расстояния, например сигнал от термопары передается намалые расстояния — до 10м, а унифицированный сигнал постоянного тока может передаваться на большиерасстояния — до 100м.В современных промышленных регуляторах нормирующий преобразователь НП как правилоявляется обязательной составной частью входного устройства регулятора.

Первичные преобразователи для измерения температуры:

П о термодинамическим свойствам, используемым для измерения температуры, можно выделитьследующие типы термометров:

• термометры расширения, основанные на свойстве температурного расширения жидких и твердых тел;
• термометры газовые и жидкостные манометрические;
• термометры конденсационные;
• электрические термометры (термопары);
• термометры сопротивления;
• оптические монохроматические пирометры;
• оптические цветовые пирометры;
• радиационные пирометры.

Первичные преобразователи для измерения давления:

П о принципу действия:

• жидкостные (основанные на уравновешивании давления столбом жидкости);
• поршневые (измеряемое давление уравновешивается внешней силой, действующей на поршень);
• пружинные (давление измеряется по величине деформации упругого элемента);
• электрические (основанные на преобразовании давления в какую-либо электрическую величину).

По роду измеряемой величины:

• манометры (измерение избыточного давления);
• вакуумметры (измерение давления разряжения);
• мановакуумметры (измерение как избыточного давления, так и давления разряжения);
• напорометры (для измерения малых избыточных давлений);
• тягомеры (для измерения малых давлений, разряжений, перепадов давлений);
• тягонапорометры;
• дифманометры (для измерения разности или перепада давлений);
• барометры (для измерения барометрического давления).

Первичные преобразователи для измерения расхода пара, газа и жидкости:

П риборы, измеряющие расход, называются расходомерами. Эти приборы могут быть снабженысчетчиками (интеграторами), тогда они называются расходомерами-счетчиками. Такие приборы позволяютизмерять расход и количество вещества.

Классификация преобразователей для измерения расхода пара, газа и жидкости:

• Механические: Объемные: ковшовые, барабанного типа, мерники. Скоростные: по методу переменного или постоянного перепада давления, напорные трубки, ротационные.
• Электрические: электромагнитные, ультразвуковые, радиоактивные.

Первичные преобразователи для измерения уровня:

П од измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотностиотносительно какой-либо горизонтальной поверхности, принятой за начало отсчета. Приборы, выполняющиеэту задачу, называются уровнемерами.Методы измерения уровня: поплавковый, буйковый, гидростатический, электрический и др.

Особенности уровнемеров

По функциональности устройства делятся на два типа: сигнализаторы, позволяющие отслеживать определенную точку заполнения (макс. или мин.) и уровнемеры, предназначенные для беспрерывного мониторинга. Сфера применения приборов определяется принципом их действия (в основе может быть акустика, оптика, гидростатика, электропроводность). Также они бывают контактные или бесконтактные.

Выбирая современные уровнемеры, учитывают цели, для которых будут проводиться измерения. Также принимают во внимание вид измеряемой жидкости – ее плотность, категорию опасности и прочие характеристики. Принцип действия уровнемера подбирается с учетом материала емкости. Приборы могут работать с аналоговым сигналом, в качестве реле или как радар.

При подборе обязательно учитывают санитарные нормы, устойчивость к механическим воздействиям, вибрациям, химикатам, возможность эксплуатации во взрывоопасной среде (в зависимости от особенностей проходящих техпроцессов).

Датчики и преобразователи уровня

Датчики уровня и их типы

Датчик уровня – это устройство для контроля количества жидких или сыпучих продуктов по поверхности их уровня в какой-то ёмкости. Датчик уровня устроены так, что дают возможность непрерывного измерения уровень различных контролируемых веществ, как-то жидкости – кислоты, вода, нефтепродукты, щелочи и так далее, а также сыпучие материалы, например, зерно, цемент, мука, песок, щебень и т.п.

Датчики уровня обычно оснащены аналоговым выходным сигналом, что даёт возможность заводить показания с них на какой-либо вторичный прибор. Также в них имеется протокол-Нart, позволяющий подключить одновременно до пятнадцати датчиков посредством Hart-модема или MultiCONT-контроллера, получая при этом существенно больше информации с датчиков уровня. Кроме того, в них имеется возможность подключения их по RS485.

Основные типами датчиков уровня, на сегодняшний день, являются следующие типы:

• ёмкостные;
• поплавковые;
• ультразвуковые;
• лазерные;
• гидростатические.

Также датчики уровня, в зависимости от сферы применения и своей стоимости, подразделяются ещё на:

• контактные со средой измерения, как-то штыревые, тросовые, коаксиальные, поплавковые и пр.;
• бесконтактные, как-то микроволновые, радарные, ультразвуковые и т.п.

Самыми недорогими датчиками уровня, представленными в настоящее время, являются именно поплавковые датчики уровня, которые отлично выдерживают пену и пузырьки в контролируемых жидкостях, а также пригодны для замеров уровня в вязких жидкостях.

Сигнализаторы уровня, как дискретное измерение

Сигнализаторы уровня, или иначе называемые – переключатели или предельные выключатели, являются устройствами, предназначенными для сигнализации о достижении граничных пределов при измерении.

Так обычно в сигнализаторах уровня используется три вида уровней:

• верхний, для контроля от переполнения ёмкости;
• нижний, для уведомления об опустошении контролируемой ёмкости;
• а также промежуточные, для контрольных измерений промежуточных точек уровня.

Сигнализаторы уровня полностью, как и датчики уровня, пригодны для контроля предельных значений уровня, как сыпучих материалов, так и различных жидкостей. Для оповещения о достижении какого-либо граничного уровня, в сигнализаторах уровня имеются до пяти встроенных реле, что даёт возможность контроля пяти каких-либо граничных значений. По своему принципу действия сигнализаторы уровня подразделяются на следующие:

• вибрационные;
• магнитные;
• кондуктивные;
• поплавковые;
• ротационные;
• емкостные.

Преобразователи уровня

Уровнемеры – преобразователи уровня являются приборами для промышленного назначения для контроля уровня сыпучих веществ или жидкости в хранилищах, резервуарах и технологических аппаратах.

Измерительный преобразователь уровня, иначе говоря уровнемер, представляет собой средство измерения, которое преобразует контролируемую физическую величину «уровень» в сигнал, пригодный для последующей передачи, регистрации или обработки. Таковой выдаваемых преобразователем уровня сигнал не является непосредственно воспринимаемым для наблюдателя. Преобразователь уровня выдаёт на выходе унифицированный сигнал, как-то, например, пневматический, электрический или иной, который пропорционален происходящим изменениям при контроле уровня.

По своему принципу действия преобразователи уровня подразделяются на следующие:

• электрические;
• механические;
• акустические;
• гидростатические;
• радиоактивные;
• радиоволновые.

Уважаемые клиенты!

Обращаем Ваше внимание, что дни с 30 марта по 30 апреля 2020 г являются нерабочими.

Мы делаем все возможное для выполнения бизнес-процессов, связанных с оформлением заказов и поставок оборудования.

Для Вашего удобства в нерабочие дни продолжает полноценное функционирование интернет-офис totalkip.ru, где доступны возможности формирования заявок и выставления счетов на оплату.

При обращении к нам по телефону или email Вы так же, как и ранее получите необходимую консультацию и помощь в оформлении заказа от менеджеров по работе с клиентами.

При этом все офисы структурных подразделений будут недоступны к посещению, отгрузки товара самовывозом приостанавливаются до завершения нерабочего периода (предварительно 01.05.2020).

Отправка заказов курьерской службой Даймэкс и ТК Деловые Линии осуществляются по графику. Подробности уточняйте по телефону или по email [email protected].

Благодарим за понимание и надеемся на скорейшее возобновление работы в штатном режиме!

Описание принципов действия контактных уровнемеров

Лотовые уровнемеры – электромеханические устройства, измерение уровня основано на оценке длины выпускаемого троса или ленты, отматываемой от базовой начальной точки до касания измерительным грузом поверхности сыпучего материала.

Микроволновые рефлексные преобразователи уровня основаны на оценке уровня по величине времени, необходимого для прохождения зондирующего электромагнитного импульса по измерительному щупу, представляющему собой волновод, до границы раздела сред или поверхности продукта и возврата отраженного импульса назад к излучателю. Оценка положения границы раздела сред так же может производиться по величине остаточной энергии импульса, прошедшего границу раздела. Волновая технология, в силу невосприимчивости процессов распространения импульса к условиям окружающей среды, привлекательна для применения в сложных условиях технологического процесса: при высоких температурах и давлении, запыленности, бурлении, пенообразовании и т.п.

Ёмкостные контактные уровнемеры используют принцип изменения величины электрической ёмкости между зондом прибора и стенками резервуара (или между двумя зондами) при изменении диэлектрической проницаемости среды по мере заполнения резервуара продуктом. Эти устройства весьма критичны к особенностям конструкции резервуара и возникновению сопутствующих процессов типа пено- и газообразования в резервуаре.

Гидростатические преобразователи уровня основаны на измерении гидростатического давления столба жидкости на чувствительный элемент датчика. Оценка уровня (высоты столба жидкости) производится путем преобразования деформации упругого элемента датчика, под действием давления, в электрический сигнал. Преобразователи врезного типа размещаются в стенках или днище резервуара. Преобразователи погружного типа используют погружной кабель и капиллярную трубку для связи с атмосферой.

Магнитные преобразователи содержат поплавок с постоянным магнитом, движущийся по направляющей, внутри которой размещены магнитоуправляемые контакты, подключающие или отключающие фрагменты электронной схемы, по которым и оценивается с соответствующей дискретностью величина уровня жидкости, заполняющей резервуар.

Магнитострикционные преобразователи так же имеют в основе конструкции магнитный поплавок, движущийся по направляющей, внутри которой расположен волновод. Волновод периодически возбуждается импульсами электромагнитного поля, создаваемыми катушкой индуктивности, запитанной от импульсного источника тока. При взаимодействии полей магнита и волновода возникает магнитострикционный эффект, порождающий ультразвуковую волну, которая детектируется специальным преобразователем. По времени прохождения волны можно судить о расстоянии, пройденной ею, а, значит, и об уровне заполнения резервуара жидкостью.

Байпасные преобразователи используют для измерений отводную (байпасную) трубку, представляющую собой сообщающийся с основным резервуаром сосуд. В трубке располагается поплавок с поляризованным магнитом. Измерение уровня производится, по сути, в отводной трубке, без непосредственного контакта с основным содержимым резервуара. Результаты измерений легко визуализируются. Измерения могут осуществляться магнитным или магнитострикционным способами, имеющими весьма высокую точность. Поскольку связь с внешней средой осуществляется посредством магнитного поля, без непосредственного контакта с технологическим продуктом, этот способ удобен для применения в производствах со строгими санитарно-гигиеническими требованиями: в пищевой, фармацевтической промышленности и т.п.

Приборы для измерения давления. Виды и работа. Применение

Характеристикой давления является сила, которая равномерно воздействует на единицу площади поверхности тела. Эта сила оказывает влияние на различные технологические процессы. Давление измеряется в паскалях. Один паскаль равен давлению силы в один ньютон на площадь поверхности в 1 м 2 . Применяют приборы для измерения давления.

Виды давления

• Атмосферное давление образуется атмосферой Земли.
• Вакуумметрическое давление – это давление, не достигающее величины атмосферного давления.
• Избыточное давление – это величина давления, превосходящая значение атмосферного давления.
• Абсолютное давление определяется от величины абсолютного нуля (вакуума).

Виды и работа

Приборы, измеряющие давление, называются манометрами. В технике чаще всего приходится определять избыточное давление. Значительный интервал измеряемых величин давлений, особые условия измерения их во всевозможных технологических процессах обуславливает разнообразие видов манометров, которые имеют свои различия по конструктивным особенностям и по принципу работы. Рассмотрим основные из применяемых видов.

Барометры

Барометром называют прибор, измеряющий давление воздуха в атмосфере. Существует несколько видов барометров.

Ртутный барометр действует на основе перемещения ртути в трубке по определенной шкале.

Жидкостный барометр работает по принципу уравновешивания жидкости давлением атмосферы.

Барометр-анероид работает на изменении размеров металлической герметичной коробки с вакуумом внутри, под действием давления атмосферы.

Электронный барометр является более современным прибором. Он преобразовывает параметры обычного анероида в цифровой сигнал, отображающийся на жидкокристаллическом дисплее.

Жидкостные манометры

В этих моделях приборов давление определяется высотой столба жидкости, которое выравнивает это давление. Жидкостные приборы для измерения давления чаще всего выполняют в виде 2-х стеклянных сосудов, соединенных между собой, в которые залита жидкость (вода, ртуть, спирт).

Рис-1

Один конец емкости соединен с измеряемой средой, а второй открыт. Под давлением среды жидкость перетекает из одного сосуда в другой до выравнивания давления. Разность уровней жидкости определяет избыточное давление. Такими приборами замеряют разность давлений и разрежение.

На рисунке 1а изображен 2-х трубный манометр, измеряющий вакуум, избыточное и атмосферное давление. Недостатком является значительная погрешность измерения давлений, имеющих пульсацию. Для таких случаев применяют 1-трубные манометры (рисунок 1б). В них один край сосуда большего размера. Чашка соединена с измеряемой полостью, давление которой передвигает жидкость в узкую часть сосуда.

При замере берется во внимание только высота жидкости в узком колене, так как жидкость изменяет свой уровень в чашке незначительно, и этим пренебрегают. Чтобы произвести замеры малых избыточных давлений используют 1-трубные микроманометры с трубкой, наклоненной под углом (рисунок 1в). Чем больше наклон трубки, тем точнее показания прибора, вследствие увеличения длины уровня жидкости.

Особой группой считаются приборы для измерения давления, в которых движение жидкости в емкости действует на чувствительный элемент – поплавок (1) на рисунке 2а, кольцо (3) (рисунок 2в) или колокол (2) (рисунок 2б), которые связаны со стрелкой, являющейся указателем давления.

Рис-2

Преимуществами таких приборов является дистанционная передача и их регистрация значений.

Деформационные манометры

В технической области приобрели популярность деформационные приборы для измерения давления. Их принцип работы заключается в деформации чувствительного элемента. Эта деформация появляется под действием давления. Упругий компонент связан со считывающим устройством, имеющим шкалу с градуировкой единицами давления.

Деформационные манометры делятся на:

• Пружинные.
• Сильфонные.
• Мембранные.

Рис-3

Пружинные манометры

В этих приборах чувствительным элементом является пружина, соединенная со стрелкой передаточным механизмом. Давление воздействует внутри трубки, сечение старается принять круглую форму, пружина (1) пытается раскручиваться, в результате стрелка передвигается по шкале (рисунок 3а).

Мембранные манометры

В этих приборах упругим компонентом является мембрана (2). Она прогибается под давлением, и воздействует на стрелку с помощью передаточного механизма. Мембрану изготавливают по типу коробки (3). Это увеличивает точность и чувствительность прибора из-за большего прогиба при равном давлении (рисунок 3б).

Сильфонные манометры

В приборах сильфонного типа (рисунок 3в) упругим элементом является сильфон (4), который выполнен в виде гофрированной тонкостенной трубки. В эту трубку воздействует давление. При этом сильфон увеличивается в длину и с помощью механизма передачи передвигает стрелку манометра.

Сильфонные и мембранные виды манометров используют для замеров незначительных избыточных давлений и вакуума, так как упругий компонент имеет небольшую жесткость. При применении таких приборов для измерения вакуума они получили название тягомеров. Прибор, измеряющий избыточное давление, является напоромером, для измерения избыточного давления и вакуума служат тягонапоромеры.

Приборы для измерения давления деформационного типа имеют преимущество в сравнении с жидкостными моделями. Они позволяют производить передачу показаний дистанционно и записывать их в автоматическом режиме.

Это происходит вследствие преобразования деформации упругого компонента в выходной сигнал электрического тока. Сигнал фиксируется приборами измерений, которые имеют градуировку по единицам давления. Такие приборы имеют название деформационно-электрических манометров. Широкое использование нашли тензометрические, дифференциально-трансформаторные и магнитомодуляционные преобразователи.

Дифференциально-трансформаторный преобразователь

Рис-4

Принципом работы такого преобразователя является изменение силы тока индукции в зависимости от величины давления.

Приборы с наличием такого преобразователя имеют трубчатую пружину (1), которая передвигает стальной сердечник (2) трансформатора, а не стрелку. В итоге изменяется сила индукционного тока, подающегося через усилитель (4) на измерительный прибор (3).

Магнитомодуляционные приборы для измерения давления

В таких приборах усилие преобразуется в сигнал электрического тока вследствие передвижения магнита, связанного с упругим компонентом. При движении магнит воздействует на магнитомодуляционный преобразователь.

Электрический сигнал усиливается в полупроводниковом усилителе и поступает на вторичные электроизмерительные устройства.

Тензометрические манометры

Преобразователи на основе тензометрического датчика работают на основе зависимости электрического сопротивления тензорезистора от величины деформации.

Тензодатчики (1) (рисунок 5) фиксируются на упругом элементе прибора. Электрический сигнал на выходе возникает вследствие изменения сопротивления тензорезистора, и фиксируется вторичными устройствами измерения.

Электроконтактные манометры

В схемах сигнализации, системах авторегулирования технологических процессов, приборах тепловой защиты популярными стали электроконтактные манометры. На рисунке изображена схема и вид прибора.

Упругим компонентом в приборе выступает трубчатая одновитковая пружина. Контакты (1) и (2) выполняются для любых отметок шкалы прибора, вращая винт в головке (3), которая находится на внешней стороне стекла.

При уменьшении давления и достижении его нижнего предела, стрелка (4) с помощью контакта (5) включит цепь лампы соответствующего цвета. При возрастании давления до верхнего предела, который задан контактом (2), стрелка замыкает цепь красной лампы контактом (5).

Классы точности

Измерительные манометры разделяют на два класса:

1. Образцовые.
2. Рабочие.

Образцовые приборы определяют погрешность показаний рабочих приборов, которые участвуют в технологии производства продукции.

Класс точности взаимосвязан с допустимой погрешностью, которая является величиной отклонения манометра от действительных величин. Точность прибора определяется процентным соотношением от максимально допустимой погрешности к номинальному значению. Чем больше процент, тем меньше точность прибора.

Образцовые манометры имеют точность намного выше рабочих моделей, так как они служат для оценки соответствия показаний рабочих моделей приборов. Образцовые манометры применяются в основном в условиях лаборатории, поэтому они изготавливаются без дополнительной защиты от внешней среды.

Пружинные манометры имеют 3 класса точности: 0,16, 0,25 и 0,4. Рабочие модели манометров имеют такие классы точности от 0,5 до 4.

Применение манометров

Приборы для измерения давления наиболее популярные приборы в различных отраслях промышленности при работе с жидким или газообразным сырьем.

Сертификаты и свидетельства

Как официальный представитель фирмы-производителя, мы поставляем оборудование с предоставлением свидетельств о первичной поверке, паспортов и всех необходимых российских сертификатов и разрешений — остерегайтесь нелегальных поставщиков!

Сертификаты соответствия, свидетельства об утверждении типа и брошюры доступны в электронном виде в разделе «Сертификаты и брошюры«.

Гидрокомпоненты Servi Group

Компания Servi Group обладает обширным опытом в сфере управления движением и мощностью. Servi Group производит клапаны, клапанные блоки, гидроцилиндры, мембранные и поршневые аккумуляторы и гидравлические силовые установки.

• Подробнее о Гидрокомпоненты Servi Group

• Подробнее о Servi Group гидравлические компоненты

ПРИМЕНЕНИЕ: ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ В АСУ, В КОМПЛЕКСАХ УЧЕТА

Преобразователи давления зачастую применяются в составе автоматизированных систем управления технологическим процессом. При этом требуется максимально широкий диапазон измерений. При поступлении сигнала об отклонении от нормы, автоматика решает, как поступить. Возможно срабатывание выключателей и других регулирующих приборов.

Еще одной областью применения являются узлы учета энергоресурсов. В частности, преобразователи «ЭМИС»-БАР» в составе комплексов учета служат для приведения расхода среды к стандартным условиям.

Например, такое оборудование установлено на заводе «Трубодеталь». «В период с июля 2018 года по февраль 2019 года службой КИПиА АО «Трубодеталь» был получен и установлен в опытную эксплуатацию на узел учета энергоресурсов датчик давления «ЭМИС»-БАР» с полным диапазоном измерения от -0,1 до 1,6 МПа.

Особенно, хотелось бы отметить его стабильность и точность показаний, безусловную встраиваемость в архитектуру действующей на предприятии системы сбора технологических данных, высокую визуализацию, интуитивность и практическое удобство дисплея, а также эргономичность самого прибора и безотказность в условиях низких (до -44 градусов по Цельсию) температур окружающей среды», — написал в своем отзыве заказчик.

Всего на сегодняшний день преобразователи «ЭМИС»-БАР» применяются более чем на 80 промышленных предприятиях страны. В их числе ведущие компании нефтегазовой отрасли, «Сургутская ГРЭС», «ММК» и другие. Самая крупная поставка состоялась в рамках переоснащения парка средств измерения ПАО «МОСЭНЕРГО»: на объектах компании установлены 400 датчиков, в том числе в составе узлов учета.

Приведенные выше характеристики преобразователей «ЭМИС»-БАР» и результаты реальной эксплуатации за год продаж вызвали гордость производителя и заслужили признание у заказчиков. Однако, ЗАО «ЭМИС» не планирует останавливаться на достигнутых результатах, создавая для своих заказчиков только лучшее.

Компания в настоящее время ведет НИОКР по обновлению серии датчиков давления. В качестве целей с середины текущего года коллективом инженерного центра «ЭМИС» взяты амбициозные задачи по достижению улучшенных технических характеристик:

• повышения класса точности до 0,025%;
• уменьшения погрешности от перенастройки, зависимость погрешности от перенастройки, % ВПИ ( ДИ — 0,015+0,0025*r при 10≤r≤100);
• ускорения времени отклика до 90мс.
• улучшения долговременной стабильности 0,01% за 1 год (0,1% за 10 лет).

Обращаем внимание, что в настоящее время действует складская программа, позволяющая гарантировать короткие сроки отгрузки (до 8 рабочих дней) для приборов ТМ «ЭМИС» стандартного исполнения.

Чтобы оставить заявку, заполните опросный лист и направьте его на электронную почту [email protected]

Если у вас остались вопросы по преобразователям, вы можете задать их инженерам компании “ЭМИС”: