Ключевой принцип выбора для условий низкого перепада давления: сначала оцените эффективный сигнал, затем определите класс датчика

Измерение низкого перепада давления часто применяется для мониторинга сопротивления воздушных фильтров, контроля перепада давления в чистых помещениях, косвенного измерения расхода воздуха вентиляторами, контроля небольшого разрежения в топках, расчёта плотности жидкости и балансировки давления в герметичных сосудах. По сравнению с обычным измерением давления фактический сигнал в условиях низкого перепада давления обычно составляет лишь от нескольких сотен Па до нескольких кПа. Скопление жидкости в импульсных линиях, разность высот установки, температурный дрейф окружающей среды и колебания статического давления могут вызвать значительные погрешности измерения.

При выборе преобразователя дифференциального давления WIKA нельзя определять диапазон измерения только на основе «максимально возможного перепада давления». Более важно подтвердить перепад давления при нормальной работе, аварийный перепад, кратковременный пиковый перепад, а также статическое давление, одновременно действующее с обеих сторон. Для условий, при которых прибор длительно работает ниже 20% полного диапазона, даже если прибор отображает значение, его относительная погрешность, влияние дрейфа нуля и разрешение регулирования могут не соответствовать требованиям.

На практике нормальный рабочий перепад давления рекомендуется поддерживать в пределах от 40% до 80% установленного диапазона; при небольших колебаниях процесса допускается работа ближе к 80%; при наличии пусковых ударов, обратной продувки или быстрого переключения клапанов следует предусмотреть больший запас по перегрузке. В документации по выбору должны одновременно указываться диапазон дифференциального давления, одностороннее избыточное давление, максимальное статическое давление, температура среды и температура окружающей среды, чтобы не принимать «диапазон перепада давления» за «стойкость к давлению».

Рекомендации по подбору диапазона

Выбор конструкции датчика: точность низкого диапазона нельзя рассматривать без учёта условий статического давления

Низкий перепад давления не обязательно означает низкое давление. Например, при измерении падения давления 3 кПа на двух концах трубопровода с давлением 10 MPa преобразователь измеряет разность всего 3 кПа, но постоянно подвергается высокому общему статическому давлению. В этом случае необходимо уделить особое внимание максимальному рабочему статическому давлению соответствующей модели WIKA, пределу одностороннего избыточного давления, а также показателям влияния статического давления на нулевую точку и диапазон.

Для систем вентиляции, очистки и низкого давления газа можно в приоритетном порядке оценивать конструкции датчиков низкого перепада давления, подходящие для сухих чистых газов. Такие изделия обычно обладают высокой чувствительностью и подходят для малых перепадов давления от нескольких десятков Па до нескольких кПа. Для влажного воздуха, агрессивных газов, пара или сред, склонных к кристаллизации, материал мембраны, уплотнения и способ технологического присоединения должны рассматриваться как не менее важные критерии.

В условиях высокого статического давления, агрессивных или высокотемпературных процессов мембранная конструкция измерения дифференциального давления обычно является более надёжным решением, однако её система заполнения, длина капилляров и температура окружающей среды влияют на скорость отклика и стабильность нулевой точки. Технические специалисты должны, исходя из состояния среды, определить необходимость фланцевых мембран, выносных разделителей, промывочных колец или конденсационных сосудов, а не просто заменять прибор по размеру соединения.

Показатели точности следует оценивать по фактическому рабочему диапазону

При выборе оборудования для низкого перепада давления необходимо различать «точность по полному диапазону» и «абсолютную погрешность в фактической точке измерения». Например, для преобразователя с диапазоном от 0 до 10 кПа и точностью 0.5%FS теоретическая основная погрешность составляет приблизительно ±50 Па; при фактическом перепаде давления всего 500 Па эта погрешность уже эквивалентна 10% показания. Поэтому при регулировании низкого перепада давления недостаточно учитывать лишь процент точности — необходимо также пересчитывать абсолютное отклонение в Па или кПа.

Помимо основной точности следует также проверить повторяемость, долговременную стабильность, температурный дрейф и диапазон регулировки нулевой точки. Для контроля перепада давления в помещениях на уровне от 20 Па до 100 Па изменение нулевой точки на несколько Па уже может влиять на систему контроля доступа, блокировку приточно-вытяжной вентиляции или принятие решения по аварийному сигналу; для мониторинга фильтров долговременная стабильность обычно имеет больше практической ценности, чем чрезвычайно высокая мгновенная точность.

Если преобразователь необходимо подключить к PLC, DCS или системе автоматизации здания, следует подтвердить тип выхода: от 4mA до 20mA, сигнал напряжения, HART или другой протокол связи, а также проверить напряжение питания, нагрузку контура и единицы отображения. Для применений с низким перепадом давления рекомендуется выполнять калибровку нулевой точки на этапе ввода в эксплуатацию и повторно проверять нулевую точку на месте после стабильной работы системы.

Справочная информация по пересчёту погрешности при измерении низкого перепада давления

Условия монтажа определяют возможность долговременного стабильного измерения низкого перепада давления

Сигнал низкого перепада давления очень мал, поэтому дополнительное давление, возникающее при монтаже на объекте, нельзя игнорировать. При измерении газов точки отбора давления с обеих сторон следует по возможности располагать на одной высоте, длина импульсных линий должна быть близкой, а ситуация, когда одна линия значительно длиннее или имеет чрезмерное количество изгибов, должна быть исключена. Для задач измерения от 10 Па до 50 Па даже небольшая утечка воздуха, ослабление соединения или пережатие импульсной линии могут исказить данные.

В условиях работы с жидкостями и паром необходимо учитывать гидростатический перепад столба жидкости. Разность высот воды около 100mm может создавать перепад давления примерно 1kPa, поэтому уровни жидкости, уклон и условия конденсации в импульсных линиях с обеих сторон должны быть максимально одинаковыми. При измерении пара конденсационные сосуды должны устанавливаться попарно и поддерживаться на одинаковом уровне жидкости; при измерении жидкостей с примесями следует предусмотреть условия для продувки, промывки и технического обслуживания.

Место установки преобразователя следует выбирать вдали от зон сильной вибрации, теплового излучения, частой промывки и электромагнитных помех. Сигнальный кабель должен быть экранирован и заземлён в соответствии с требованиями объекта, а также находиться на разумном расстоянии от силовых кабелей. Для мест с выраженными пульсациями, таких как выход вентилятора или компрессора, в соответствии с характеристиками процесса можно применять демпфирование, буферизацию или программную фильтрацию, однако время фильтрации не должно быть слишком длительным, чтобы не повлиять на срабатывание сигнализации и блокировок.

Контрольный перечень для объекта с низким перепадом давления

Перед заказом необходимо уточнить наименование среды, наличие пыли или конденсата, нормальный и максимальный перепад давления, статическое давление с обеих сторон, максимальную и минимальную температуру, стандарт присоединения, направление установки и требования к защите. При применении во взрывоопасных зонах необходимо также одновременно подтвердить тип взрывозащиты, требования к сертификации и характеристики кабельного ввода; недопустимо временно заменять специальную модель обычной моделью.

При вводе в эксплуатацию рекомендуется сначала отключить или уравнять давление с обеих сторон и выполнить проверку нулевой точки; затем подать известный перепад давления либо сравнить показания с эталонным прибором, чтобы подтвердить соответствие выхода от 4mA до 20mA, отображаемого значения и инженерной величины в системе управления. Для моделей с регулируемым диапазоном после изменения диапазона необходимо повторно проверить установленные значения сигнализации, масштаб трендовых кривых и параметры пересчёта в системе верхнего уровня.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. может, с учётом конкретных условий эксплуатации, помочь определить диапазон низкого перепада давления, класс статического давления, материал, контактирующий со средой, и способ монтажа. После предоставления заводской таблички существующего прибора, технологической схемы, расположения точек отбора давления, параметров среды и требований к точности регулирования можно дополнительно подобрать подходящую конфигурацию преобразователя дифференциального давления WIKA и предоставить целевые рекомендации по подключению импульсных линий и калибровке на объекте.