Закрыть
Регистрация
Закрыть
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Регистрация

Проблемы в области измерения давления и пути их решения

Публикации по КИПиА

Проблемы в области измерения давления  и пути их решения 10.01.13 17:45
Одноклассники Facebook LJ Twitter В Контакте

Проблемы в области измерения давления и пути их решения  

Фетисов Александр

По материалам доклада на Международной научно-практической конференции «Измерения: Состояние, перспективы развития», сентябрь 2012 год.

     Я и мои коллеги разрабатываем датчики давления на протяжении многих лет. Сегодня мне хочется вспомнить, как шло развитие нашего приборостроения,  где мы находимся,  правильно ли мы все делали и посмотреть,  что необходимо сделать сейчас, по какому пути надо идти.  И главное - не сделать ошибки!

     В России измерение давления приборами  с токовым стандартным выходным сигналом началось с появления датчика давления «Сапфир»,  в котором в измерительном блоке в качестве первичного преобразователя использовались мембранно-рычажные тензопреобразователи (сенсоры) – для измерения низких давлений и мембранные сенсоры – для высоких давлений.

     Измерительный блок датчика «Сапфир» был удачной конструкцией и отвечал требованиям времени. Измерительный блок датчиков разности давлений состоял из двух измерительных гофрированных мембран и профильных упоров для них, сенсора и фланцев.

     Измерительный блок с мембранным сенсором (датчик избыточного и абсолютного давления) имел простую конструкцию:  сенсор размещался в штуцере динамической полости.

     Датчики «Сапфир» имели электронный аналоговый преобразователь одной конструкции для всех моделей.

     В течение многих лет данная констркуция считалась идеальной для мембранного измерительного блока  и не менялась более двадцати лет. Но в части электроники, конечно,  шли большие изменения: появлялись новые электронные компоненты,  разрабатывались выходные сигналы у датчиков с различными протоколами передачи данных,  повилась собственная диагностика параметров работы датчика, предусматривается  возможность диагностики технологического процесса,  внедряются беспроводные протоколы передачи цифровых данных (Wireless HART),  которые позволяют эксплуатировать датчики давления  в таких областях и  процессах,  где проводные соединения и кабельная передача информации  в принципе невозможны,  осуществлено  превращение проводного датчика в беспроводной.

     Такие значительные изменения электроники превратили новые поколения датчиков давления в, казалось бы, супер датчики,  но принципиальная конструкция измерительного блока оставалась на 100 % от приборов типа «Сапфир».

     Датчики давления стали выходить под разными брендами: «Метран», «Манометр», «Элемер» и др., но различались только электронным преобразователем.

     Например, Промышленная Группа «Метран» в 2000 году выпустила датчик давления «Метран-100» с выходными сигналами протокола HART, Modbus, с индикатором,  кнопками управления и диагностикой параметров датчик,а и уже менее чем через 2 года появились с такими же опциями датчики с брендами других известных российских компаний. Заказчикам даже не нужно было менять модели, все делалось «под копирку».

     Однако, реальные исполнения  конструкции датчиков отличались возможностями встроенной  электроники, сопутсвующим программным обеспечением и технологией использования:  – функциональностью,  - погрешностью, - диагностикой, - разными видами выходных сигналов, а также - сроком службы и - интервалом между поверками.

     Но абсолютно все датчики с конструкцией 2-х измерительных мембран типа «Сапфир» не были свободны от целого  ряда существенных недостатков.

     Датчики давлений низкого предела измерений (мембранно-рычажный сенсор): ДИ, ДА, ДВ, ДД отличают:

  • нестабильность выходного сигнала при изменении статического давления, т.к. объем заполняющей жидкости очень большой (более 4,5 см3),  а жесткость измерительных мембран не может быть абсолютно одинаковой,  то изменение статического давления даже на 10 -15 %  приводит к изменению погрешности датчика в разы.  Поэтому применение таких датчиков там, где необходимы точные измерения, например для коммерческого учета, было недопустимо,  не отвечало требованиям времени;
  • нестабильность после односторонних максимальных перегрузок давлением,  всегда требуется корректировка выходного сигнала, т. к. высокое перегрузочное давление вызывает остаточные деформации в мембране и сенсоре, изменяет положение измерительной мембраны и это обуславливает наличие погрешности выходного сигнала после снятия перегрузки;
  • значительная погрешность при изменении температуры.

      Датчики давлений с мембранным сенсором (ДИ, ДА) имеют низкий предел перегрузочного давления (не более 1,5 от максимального настроечного давления сенсора, что приводит к разрушению сенсора при гидроударах или технологических превышениях давления).

      Такие проблемы датчиков ДД, ДИ, ДВ, ДА невозможно исправить никакой электроникой, а эти характеристики – наиважнейшие.  Вышеприведенные проблемы измерительных блоков только метрологические,  но еще есть проблемы при изготовлении измерительных блоков: технологически конструкция измерительных блоков  датчиков типа «Сапфир» весьма трудоемка.



Возврат к списку