Kompletny przewodnik po wyborze dyfuzyjnego przetwornika ciśnienia z krzemu
Eksperckie doradztwo w zakresie zastosowań pomiarów przemysłowych
Przegląd
Przetworniki ciśnienia klasyfikuje się według technologii pomiaru, w tym krzem dyfuzyjny, ceramiczny, pojemnościowy i monokrystaliczny. Spośród nich, przetworniki ciśnienia z krzemu dyfuzyjnego są najszerzej stosowane w różnych branżach. Znane ze swojej solidnej wydajności, niezawodności i opłacalności, idealnie nadają się do monitorowania i kontroli ciśnienia w przemyśle naftowym i gazowym, przetwórstwie chemicznym, produkcji stali, energetyce, inżynierii środowiska i innych dziedzinach.
Przetworniki te umożliwiają pomiary ciśnienia względnego, bezwzględnego i podciśnienia — nawet w warunkach korozyjnych, wysokiego ciśnienia lub niebezpiecznych.
Jak jednak rozwinęła się ta technologia i jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze odpowiedniego modelu?
Początki technologii krzemu rozproszonego
W latach 90. XX wieku firma NovaSensor (USA) wprowadziła na rynek nową generację czujników z krzemu dyfuzyjnego, wykorzystując zaawansowane technologie mikroobróbki i łączenia krzemu.
Zasada jest prosta, ale skuteczna: ciśnienie procesowe jest izolowane przez membranę i przenoszone przez uszczelniony olej silikonowy na wrażliwą membranę silikonową. Po przeciwnej stronie, jako odniesienie, stosowane jest ciśnienie atmosferyczne. Ta różnica powoduje odkształcenie membrany – jedna strona rozciąga się, a druga ściska. Wbudowane tensometry wykrywają to odkształcenie i przetwarzają je na precyzyjny sygnał elektryczny.
8 kluczowych parametrów doboru dyfuzyjnego przetwornika ciśnienia krzemowego
1. Charakterystyka medium
Właściwości chemiczne i fizyczne płynu procesowego mają bezpośredni wpływ na kompatybilność czujnika.
Odpowiedni:Gazy, oleje, czyste ciecze — zazwyczaj obsługiwane za pomocą standardowych czujników ze stali nierdzewnej 316L.
Nieodpowiedni:Media silnie żrące, lepkie lub krystalizujące — mogą zatkać lub uszkodzić czujnik.
Zalecenia:
- Lepkie/krystalizujące płyny (np. zawiesiny, syropy): Aby zapobiec zatykaniu, należy stosować przetworniki z membraną płaską.
- Zastosowania higieniczne (np. przemysł spożywczy, farmaceutyczny): Wybierz modele z membraną spłukującą Tri-Clamp (≤4 MPa dla bezpiecznego montażu).
- Ciężkie media (np. błoto, bitum): Należy stosować bezkomorowe membrany płuczące o minimalnym ciśnieniu roboczym ~2 MPa.
⚠️ Uwaga: Nie dotykaj ani nie rysuj membrany czujnika – jest ona niezwykle delikatna.
2. Zakres ciśnienia
Standardowy zakres pomiarowy: –0,1 MPa do 60 MPa.
Aby zapewnić bezpieczeństwo i dokładność, zawsze wybieraj nadajnik o ciśnieniu nieznacznie wyższym od maksymalnego ciśnienia roboczego.
Odniesienie do jednostki ciśnienia:
1 MPa = 10 barów = 1000 kPa = 145 psi = 760 mmHg ≈ 100 metrów słupa wody
Ciśnienie manometryczne a ciśnienie absolutne:
- Ciśnienie manometryczne: odniesione do ciśnienia atmosferycznego otoczenia.
- Ciśnienie absolutne: odnosi się do idealnej próżni.
Uwaga: W regionach położonych wysoko w górach należy używać przetworników ciśnienia z odpowietrznikami (z rurkami odpowietrzającymi), aby kompensować lokalne ciśnienie atmosferyczne, gdy dokładność ma znaczenie (
3. Zgodność temperaturowa
Typowy zakres roboczy: –20°C do +80°C.
W przypadku mediów o wysokiej temperaturze (do 300°C) należy wziąć pod uwagę:
- Żebra chłodzące lub radiatory
- Zdalne separatory membranowe z kapilarami
- Rurka impulsowa do izolowania czujnika od bezpośredniego ciepła
4. Zasilacz
Zasilanie standardowe: DC 24V.
Większość modeli akceptuje napięcie stałe 5–30 V, ale należy unikać sygnałów wejściowych o napięciu poniżej 5 V, aby zapobiec niestabilności sygnału.
5. Typy sygnałów wyjściowych
- 4–20 mA (2-żyłowy): standard branżowy dla transmisji na duże odległości i odpornej na zakłócenia
- 0–5 V, 1–5 V, 0–10 V (3-żyłowy): idealny do zastosowań o krótkim zasięgu
- RS485 (cyfrowy): Do komunikacji szeregowej i systemów sieciowych
6. Wątki połączenia procesowego
Typowe typy wątków:
- M20×1,5 (metryczny)
- G1/2, G1/4 (BSP)
- M14×1,5
Dopasuj rodzaj gwintu do norm branżowych i wymagań mechanicznych swojego systemu.
7. Klasa dokładności
Typowe poziomy dokładności:
- ±0,5% FS – standard
- ±0,3% FS – dla wyższej precyzji
⚠️ Unikaj określania dokładności ±0,1% FS dla nadajników z krzemu dyfuzyjnego. Nie są one zoptymalizowane pod kątem pracy z ultraprecyzją na tym poziomie. Zamiast tego, do takich zastosowań należy używać modeli z krzemu monokrystalicznego.
8. Połączenia elektryczne
Wybierz w zależności od potrzeb instalacyjnych:
- DIN43650 (Hirschmann): Dobre uszczelnienie, powszechnie stosowane
- Wtyczka lotnicza: łatwa instalacja i wymiana
- Przewód kablowy bezpośredni: kompaktowy i odporny na wilgoć
Do użytku na zewnątrz wybierz obudowę typu 2088, która zapewnia lepszą ochronę przed warunkami atmosferycznymi.
Rozważania dotyczące przypadków szczególnych
P1: Czy mogę zmierzyć stężenie amoniaku?
Tak, ale tylko z odpowiednimi materiałami (np. membraną Hastelloy, uszczelkami PTFE). Ponadto amoniak reaguje z olejem silikonowym – jako płyn wypełniający należy użyć oleju fluorowanego.
P2: Co z mediami łatwopalnymi i wybuchowymi?
Unikaj standardowego oleju silikonowego. Używaj olejów fluorowanych (np. FC-70), które zapewniają lepszą stabilność chemiczną i odporność na wybuch.
Wniosek
Dzięki swojej sprawdzonej niezawodności, wszechstronności i opłacalności, dyfuzyjne krzemowe przetworniki ciśnienia pozostają rozwiązaniem powszechnie stosowanym w wielu gałęziach przemysłu.
Staranny dobór uwzględniający medium, ciśnienie, temperaturę, rodzaj przyłącza i dokładność gwarantuje optymalną wydajność i długoterminową trwałość.
Potrzebujesz pomocy w wyborze odpowiedniego modelu?
Opowiedz nam o swojej aplikacji — pomożemy Ci znaleźć idealne dopasowanie.
Czas publikacji: 03-06-2025