Как подобрать преобразователь давления для станка, чтобы обеспечить точность измерений и устойчивость к ударным нагрузкам? При выборе необходимо комплексно оценить рабочее давление гидравлической системы, мгновенные пиковые значения и условия монтажа. Если выбрать слишком малый диапазон, датчик может часто работать с перегрузкой; если слишком большой — снизится разрешающая способность в эффективном диапазоне измерений.

I. Сначала определите задачу измерения в гидравлической системе станка

Точки измерения давления в гидравлической системе станка различаются. В основной масляной магистрали важно контролировать давление питания системы, в контуре зажима — проверять давление зажима, а в контуре смазки может быть важнее убедиться, что подача масла нормальна при низком давлении. Диапазоны давления и цели контроля для разных точек отличаются, поэтому не следует автоматически применять одну и ту же модель.

Перед выбором соберите гидравлическую схему, данные о настройке предохранительного клапана, нормальном рабочем давлении и допустимом диапазоне его колебаний. Также уточните измеряемую среду, температуру масла, место установки и интерфейс сигнала системы управления. При модернизации оборудования дополнительно проверьте диапазон измерений, питание и способ подключения исходного датчика.

Также следует различать индикацию давления, мониторинг процесса и замкнутое управление. Если прибор нужен только для наблюдения за состоянием системы, выберите подходящий класс точности с учетом требований оборудования. При управлении усилием зажима, поддержании давления или блокировке технологического процесса необходимо дополнительно рассчитать погрешность измерений и быстродействие, а также определить действия при отказе.

II. При выборе диапазона учитывайте и рабочее давление, и пиковые значения

Предварительно определите диапазон по нормальному рабочему давлению

Диапазон измерений должен охватывать изменения давления при нормальной работе оборудования и предусматривать разумный запас. Для предварительного инженерного выбора в качестве ориентира можно использовать диапазон примерно в 1,2–1,5 раза выше максимального нормального рабочего давления, а затем уточнить его с учетом фактических пиков, требований к управлению и характеристик продукции. Это соотношение не является обязательным стандартом для всех систем.

Например, если максимальное нормальное рабочее давление гидравлической системы станка составляет 16 MPa, то по указанному соотношению предварительно можно рассмотреть верхний предел диапазона около 19,2–24 MPa, а затем сравнить со стандартными диапазонами, например 0–25 MPa. Однако если при переключении направления потока возникают высокие пики давления, необходимо также проверить допустимую перегрузку и способность изделия выдерживать динамическое давление.

Не следует без необходимости увеличивать диапазон. Например, при классе точности 0,5%FS, если погрешность указана относительно полной шкалы, предел погрешности изделия с диапазоном 0–25 MPa составляет около ±0,125 MPa, а изделия с диапазоном 0–40 MPa — около ±0,2 MPa. При выборе также уточните у производителя определение точности и дополнительные погрешности, например температурную.

Проверьте устойчивость к скачкам давления по измеренным пиковым значениям

Быстрое переключение гидравлического клапана, достижение поршнем крайнего положения, запуск и остановка насоса, а также инерция жидкости в трубопроводе могут вызывать кратковременные пики давления. Обычный манометр или экран с низкой частотой обновления не всегда позволяет зафиксировать такие пики. При необходимости используйте датчик давления и оборудование для сбора данных с достаточным быстродействием и проведите испытания при типичных режимах работы и в нештатных условиях.

Отдельно проверьте номинальный диапазон изделия, допустимое давление перегрузки и разрушающее давление. Номинальный диапазон соответствует нормальному диапазону измерений; допустимая перегрузка означает, что изделие выдерживает давление при оговоренных условиях, но не гарантирует точных измерений за пределами диапазона; разрушающее давление — предельный показатель безопасности, а не параметр для нормальной эксплуатации.

При частых пульсациях и ударах уточните у поставщика ресурс при циклических нагрузках, допустимые пиковые значения, их длительность и условия испытаний. Даже если отдельный пик не превышает заявленное значение допустимой перегрузки, повторяющиеся нагрузки в течение длительного времени могут повлиять на стабильность нуля и срок службы.

III. При оценке ударостойкости нельзя учитывать только один параметр

Различайте скачки давления и механическую вибрацию

Скачки давления воздействуют на чувствительную мембрану и место технологического присоединения; механические удары и вибрация возникают из-за корпуса станка, насосного агрегата и механизмов перемещения. Для этих двух видов нагрузки применяются разные единицы измерения и методы испытаний. Поэтому по классу механической ударостойкости нельзя напрямую судить, какие скачки давления в гидравлической системе выдержит изделие.

Если позволяет место установки, можно использовать демпфер или дросселирующую конструкцию, подходящие для рабочей среды и давления, чтобы снизить воздействие высокочастотных пульсаций на датчик. Демпфирование замедляет изменение сигнала. В системах замкнутого управления и быстрого обнаружения неисправностей необходимо оценить задержку отклика, чтобы чрезмерная фильтрация не привела к потере важной информации.

По возможности устанавливайте датчик вдали от источников сильной вибрации, обеспечьте надежную опору трубопровода и надлежащую фиксацию кабеля. Для оборудования с высокими пиковыми нагрузками или неизвестными условиями эксплуатации сначала выясните, нет ли проблем в самой гидравлической системе. Не следует пытаться скрыть неисправность только увеличением диапазона датчика или установкой дополнительного демпфера.

Что еще проверить перед установкой?

Сначала проверьте тип и размер резьбы, способ уплотнения и глубину установки, чтобы избежать монтажа с усилием или несовместимости уплотнителя. Материалы деталей, контактирующих со средой, и уплотнителей должны быть совместимы с гидравлическим маслом, присадками и моющей средой. Для специальных сред предоставьте производителю сведения об их составе и диапазоне температур.

Затем проверьте температуру среды и окружающего воздуха. Диапазон температурной компенсации и допустимый диапазон рабочих температур — не одно и то же: работа оборудования в пределах допустимых температур не означает, что во всем этом диапазоне сохраняется заявленная точность при нормальной температуре.

Наконец, проверьте электрическое подключение. Сигнал 4～20mA подходит для передачи на большие расстояния, но необходимо также проверить напряжение питания, нагрузочную способность и способ подключения. Для сигналов напряжения, например 0～5V, оцените длину кабеля и уровень помех. Сигнальный кабель следует прокладывать вдали от преобразователей частоты и силовых кабелей двигателей, а экранирование и заземление выполнять согласно требованиям проекта системы.

IV. Для разных точек измерения выбирайте подходящие изделия отдельно

Помимо контроля давления в масляных магистралях станка иногда требуется измерять уровень масла в баке. Хотя в обоих случаях могут использоваться чувствительные к давлению элементы, для измерения давления в магистрали и гидростатического измерения уровня требуются разные диапазоны, конструкции и способы установки. Их нельзя напрямую заменять друг другом только на основании совпадения выходного сигнала.

Например, китайский преобразователь уровня BH93420II — взрывозащищенный датчик уровня с ЖК-дисплеем предназначен для измерения уровня. Согласно предоставленным данным, диапазон составляет от 0～0.5m до 200m водяного столба, а выходной сигнал может быть 4～20mA, 1～5V или 0～5V. По показателю механической ударостойкости этого изделия нельзя судить о его способности выдерживать скачки давления в гидравлической системе станка.

При выборе изделия для бака также проверьте плотность жидкости, температуру, материалы деталей, контактирующих со средой, и способ установки. Для взрывоопасных зон необходимо подтвердить наличие сертификата и маркировки взрывозащиты у конкретной заказанной конфигурации, а также ее применимость в данной зоне. Конкретные конструктивные особенности и функции следует уточнять по конфигурации фактической модели и технической документации.

V. Подтверждение выбора и приемка на месте эксплуатации

После выбора подходящих моделей проверьте их по пунктам: «диапазон, пиковые значения, точность, температура, присоединение, сигнал, степень защиты» и запросите у поставщика техническую документацию на соответствующие модели. Для особых ударных нагрузок или высокочастотных циклов рекомендуется предоставить данные о форме волны давления, частоте срабатывания и ожидаемом сроке службы.

После установки в безопасных условиях проверьте нулевую точку, герметичность и выходной сигнал, а также проследите за показаниями при нормальном запуске и остановке оборудования, переключении направления потока и поддержании давления. Если предусмотрены блокировки управления, в соответствии с планом безопасности оборудования проверьте пороги сигнализации, обнаружение обрыва линии и обработку неисправностей. Недостаточно убедиться только в нормальной индикации при статических условиях.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. предлагает продукцию и технические услуги в области промышленных датчиков и контрольно-измерительного оборудования. Для уточнения конфигурации подходящего преобразователя давления предоставьте компании гидравлическую схему станка, рабочее давление, измеренные пиковые значения, температуру среды, тип присоединения и требования к сигналу контроллера.