Измерение давления — это фундаментальная технология для контроля технологических условий в резервуарах и трубопроводах. Так как среды различны по своим свойствам, для измерения давления применяются разные принципы: измерение абсолютного и избыточного давления, гидростатического или дифференциального давления.
При измерении абсолютного и манометрического давления мембраны под воздействием технологического давления прогибается. Эта сила передается через несжимаемое масло на кремниевый чип, где она преобразуется в электрический сигнал. Разница заключается в том, где находится опорная точка: абсолютное давление измеряется относительно вакуума, а манометрическое — относительно окружающего воздуха. Гидростатическое измерение уровня зависит от веса столба жидкости. Под действием силы тяжести давление на мембрану датчика увеличивается пропорционально высоте и плотности среды по мере увеличения уровня наполнения. При измерении дифференциального давления обычно в закрытом резервуаре регистрируются два значения давления. Преобразователь вычисляет разницу, чтобы определить уровень или давление в резервуаре.
Чтобы ознакомиться с принципами измерения давления, посмотрите видеоролик.
Краткий обзор преимуществ Cerabar, Ceraphant, Deltabar, Deltapilot и Waterpilot
- Непрерывное измерение давления и уровня жидкостей и газов
- Высокая точность измерений и долговременная устойчивость
- Надежная ударопрочная конструкция для сложных условий эксплуатации
- Универсальный модельный ряд датчиков для гибкой интеграции в систему
- Доказанная надежность в широком диапазоне промышленных применений
Ежедневно самые различные среды заливаются и сливаются по трубам в резервуары или из них (например, питьевая вода, фруктовые соки, масла и топливо, кислоты или рассолы). Поскольку эти среды могут иметь совершенно разные свойства, для их обнаружения существуют различные принципы измерения. Например, измерение абсолютного или избыточного, гидростатического, а также дифференциального давлений.
Первые научные данные об измерении давления были задокументированы в середине XVII века. Галилео Галилей проводил исследования с использованием насосов для преодоления разницы высот для целей ирригации. Эванджелиста Торричелли проводил исследования с ртутными столбами и обнаружил состояние вакуума. Блез Паскаль, узнав об этих экспериментах, продолжил исследования и смог определить вес воздуха. Такую силу Паскаль назвал давлением, и в честь него была названа единица СИ для давления. Давление является результатом воздействия силы на какую-либо область.
Приборы для измерения давления могут использоваться для определения абсолютного и избыточного давлений, а также для определения переменных давлений и уровней в резервуарах. Для начала давайте подробнее рассмотрим принцип работы этого метода измерения на примере абсолютного и избыточного давлений.
В трубе, заполненной жидкостью, давление можно измерять непрерывно. Взяв за пример керамический элемент, более подробно рассмотрим разницу между чувствительным элементом абсолютного и чувствительным элементом избыточного давления. В керамическом элементе на керамическую подложку наносится электропроводящий материал, образуя таким образом конденсатор. Под действием давления мембрана деформируется, что приводит к изменению емкости.
Чувствительный элемент абсолютного давления представляет собой закрытую систему, которая измеряет вакуум в атмосферной среде, при этом отображая атмосферное давление. В чувствительном элементе манометрического давления отверстие в основании позволяет выравнивать значение давления между атмосферной средой и внутренним пространством самого элемента.
Элемент измеряет значения, которые относятся к давлению окружающей среды. В атмосферной среде давление воздуха не указывается. При измерении гидростатического давления жидкость в резервуаре воздействует на мембрану датчика. Под действием силы тяжести давление увеличивается по мере того, как поднимается столб жидкости, т. е. уровень заполнения резервуара. Столб жидкости будет пропорционален уровню заполнения и плотности среды.
В открытом резервуаре давление постоянно выравнивается по отношению к окружающему воздуху. Поэтому газ, находящийся в верхней части резервуара, не влияет на процесс измерения уровня. Однако, помимо давления столба жидкости, на датчик также воздействует атмосферное давление. При выравнивании атмосферного давления датчик обозначается как датчик избыточного давления. Подробнее рассмотрим работу такого датчика. Контактный измерительный элемент выполнен на базе кремниевой технологии; он был специально разработан для измерения гидростатического уровня. На кремниевый чип воздействуют сопротивления в форме моста для измерения сопротивлений.
При подаче давления технологическая мембрана деформируется, что приводит к изменению величины сопротивления. В датчике несжимаемое масло передает давление от технологической мембраны на кремниевый чип, где происходит его анализ. При измерении дифференциального давления в закрытом резервуаре для измерения уровня атмосферное давление не имеет значения. Помимо давления столба жидкости, измеряется также напор над уровнем. Оба значения передаются в датчик по маслонаполненным капиллярным каналам. Преобразователь вычисляет разницу между двумя давлениями и на основании этого значения определяет уровень в резервуаре.
Приборы для измерения давления производства Endress+Hauser позволяют измерять давление и уровень как в стандартных условиях, так и в условиях высоких температур и высокого давления, а также при работе с агрессивными и абразивными средами. Для любого применения у нас найдется подходящее решение. Endress+Hauser.
