Все про датчики тиску з 4-20 мА

Що таке датчик тиску 4-20 мА?

Датчик тиску з виходом 4-20 мА – це пристрій для вимірювання тиску, що використовується на заводах або в інших місцях, який перетворює значення тиску на сигнал електричного струму в діапазоні від 4 до 20 міліампер. Цей аналоговий сигнал (який відрізняється від цифрових датчиків тиску ) показує виміряний тиск пропорційно фактичному виміряному значенню. Наприклад, 4 мА зазвичай означає відсутність тиску (0 фунтів на квадратний дюйм) або найнижчий тиск, а 20 мА означає найвищий тиск, який може обробляти датчик тиску (або найвище значення, яке користувач хоче використовувати). Цей стандартизований аналоговий вихід означає, що датчики тиску 4-20 мА можуть працювати з будь-яким програмованим логічним контролером (ПЛК), розподіленою системою керування (РСК) або системою збору даних у будь-якій галузі, що досить сильно відрізняється від механічних манометрів, які зазвичай не можуть мати аналогових виходів від цих манометрів.
Стандарт 4-20 мА став найважливішою частиною промислового обладнання, оскільки має багато переваг. Сигнали струму 4-20 мА не зазнають впливу падінь напруги, які виникають, коли з'єднувальні дроти дуже довгі. Це відрізняється від сигналів напруги, що перетворюються на датчики тиску (такі як 0-5 В постійного струму). Крім того, живий нуль при 4 мА дозволяє системним операторам розрізняти справжні нульові показники від обірваного дроту або несправного передавача, які показували б 0 мА. Ця діагностична функція робить датчики тиску 4-20 мА необхідними для використання в критично важливих для безпеки умовах у нафтогазовій промисловості, водоочисній промисловості, фармацевтичній промисловості та на виробничих підприємствах.

Чому нам подобається використовувати перетворювачі тиску з петлею 4-20 мА?

Інженери використовують перетворювачі тиску 4-20 мА, оскільки вони мають багато експлуатаційних та економічних переваг. По-перше, ці аналогові датчики тиску дозволяють різним заводам контролювати тиск (або негативний тиск, диференціальний тиск, змішаний тиск або вакуумний тиск) у режимі реального часу, що дозволяє технікам з контрольно-вимірювальних приладів заводу проводити прогнозне технічне обслуговування та уникати дорогих відмов обладнання та незапланованих простоїв. У багатьох застосуваннях для контролю процесів підтримка правильного рівня тиску або DP забезпечує нормальну роботу виробничої лінії, відсутність дефектів виробленої продукції, якомога нижче споживання енергії та дотримання всіх правил.

На сучасних заводах багато польових приладів повинні бути здатними працювати в суворих умовах, таких як екстремальні температури, високий номінальний тиск, вібрація, електромагнітні перешкоди та агресивні середовища. Конструкція датчика тиску 4-20 мА вирішує ці проблеми, використовуючи антикорозійні матеріали для вологих деталей, такі як нержавіюча сталь, тантал, сплав хастеллой, герметично закриту електроніку та роз'єми промислового класу (такі як занурювальний датчик тиску IP65, IP67 або навіть IP68 4-20 мА). Топологія струмової петлі також краще захищає від шуму, ніж системи на основі напруги, тому сигнали залишаються чіткими навіть у промислових умовах з високим рівнем електричного шуму.

Також, оскільки датчик тиску в контурі 4-20 мА легко встановити, час, необхідний для його налаштування, та вартість обслуговування нижчі. Стандартні двопровідні датчики тиску потребують лише джерела живлення та самого пристрою. Ті самі два дроти передають як живлення, так і сигнал. Ця простота означає, що витрати на встановлення нижчі, підключення менш складне, ніж у 3- або 4-провідних польових приладах, а також набагато легше усунути несправності, коли вони виникають.

Як працюють датчики тиску з петлею 4-20 мА

Більшість датчиків тиску 4-20 мА використовують або ємнісний монокристалічний кремній, або п'єзорезистивні технології вимірювання. Коли тиск згинає діафрагму, п'єзорезистивні датчики тиску використовують кремнієву діафрагму з тензодатчиками, які змінюють опір. Зміна опору перетворюється на точний аналоговий вихідний струм 4-20 мА, який безпосередньо пов'язаний з прикладеним тиском або перепадом тиску (DP). Ця технологія вимірювання тиску є дуже точною, зазвичай в межах ±0,25% від повної шкали або може досягати кращої точності. Вона також має хорошу температурну стабільність і швидкий час відгуку, що робить її чудовим інструментом для вимірювання динамічного тиску.

Ще однією поширеною ідеєю в перетворювачах тиску 4-20 мА є технологія ємнісного вимірювання. Ці датчики тиску вимірюють, як змінюється ємність між діафрагмою, яка вимірює тиск, та нерухомим електродом. Ємнісні датчики чудово підходять для вимірювання низького тиску, такого як 1 кПа або 5 фунтів на квадратний дюйм, з високою точністю та зберігають стабільні показники з часом. Вони також краще працюють у ситуаціях, коли статичний тиск занадто високий, що робить їх ідеальними для використання, коли час від часу трапляються піки тиску.

Датчик диференціального тиску 4-20 мА

Диференціальний датчик тиску з виходами 4-20 мА вимірює різницю тиску між двома технологічними підключеннями. Вони часто використовуються для вимірювання витрати, перевірки фільтра та вимірювання рівня в закритих резервуарах. Ці спеціалізовані датчики використовують або два чутливі елементи, або один елемент з окремими портами високого та низького тиску, щоб визначити різницю та надсилати сигнал 4-20 мА, пропорційний різниці.

Переваги датчика тиску 4-20 мА з дисплеєм

Датчик тиску 4-20 мА з дисплеєм поєднує традиційний аналоговий вихід з локальним цифровим зчитуванням, що значно спрощує його використання. Вбудований дисплей дозволяє технікам перевіряти вимірювання безпосередньо на місці встановлення без необхідності використання додаткових діагностичних інструментів. Ця функція дуже зручна для техніків з контрольно-вимірювальних приладів під час введення в експлуатацію, усунення несправностей та регулярного технічного обслуговування, оскільки вона скорочує час, необхідний для пошуку проблем у процесі.

Здебільшого ці вдосконалені датчики тиску (DP) мають РК- або світлодіодні екрани, які відображають значення тиску в інженерних одиницях, таких як PSI, бар, МПа, ммH2O, кПа або в спеціальних одиницях тиску. Більшість цифрових датчиків тиску з дисплеєм мають кнопкову конфігурацію, яка дозволяє технікам змінювати демпфування, зміщення нуля та діапазон у польових умовах, не відключаючи пристрій від мережі. Деякі нові датчики тиску 4-20 мА з дисплеями також мають діагностичні функції, які показують мінімальні та максимальні зареєстровані значення, стан тривог та коди помилок, що пришвидшує усунення несправностей.

Електронний дисплей датчика тиску особливо корисний у місцях, до яких важко дістатися або які занадто малі для розміщення дисплея системи керування. Оператори можуть швидко візуально перевірити стан під час обходів, одразу виявляючи проблеми, не повертаючись до диспетчерських чи не дістаючи портативних комунікаторів.

Загальні діапазони тиску: 4–20 мА 0–10 бар і вище для датчиків тиску

Для різних промислових застосувань потрібні різні діапазони тиску. Наприклад, датчик тиску 4-20 мА 0-10 бар (близько 0-145 PSI) є одним з найпоширеніших для загальних промислових процесів, систем стисненого повітря та гідравлічних контурів. Тиск 10 бар також добре підходить для багатьох застосувань пари низького тиску, мереж водопостачання та пневматичних систем. Однак, ми беремо лише приклад для 10 бар, ми також пропонуємо тиск 100 psi, 200 psi, 10 МПа або максимум 700 бар. Більшість китайських виробників датчиків тиску продають ці абсолютно нові датчики тиску або DP з різними типами з'єднань для тиску, такими як різьба 1/2”NPT, G-подібна різьба, тризатискні та фланцеві з'єднання, тому вони можуть працювати з різними трубопровідними системами.

Датчики тиску 0-100 PSI (близько 0-7 бар) є такими ж популярними та поширеними. Вони працюють із поширеними налаштуваннями тиску в системах опалення, вентиляції та кондиціонування повітря, моніторингу насосів та керування компресорами. Гідравлічні системи, газові установки високого тиску та ливарні машини використовують вищі діапазони тиску, такі як 0-1000 PSI або 0-6000 PSI. Перевага стандартизованої технології датчиків тиску 4-20 мА полягає в тому, що вихідний сигнал залишається незмінним незалежно від діапазону тиску. Це спрощує інтеграцію систем та заміну приладів.

Вакуумні та складні датчики діапазону додають можливість вимірювати як вакуум, так і позитивний тиск, що важливо для холодильних систем, дистиляційних колон та вакуумного пакування. Ці спеціалізовані прилади для вимірювання тиску також можуть підтримувати той самий вихідний струм 4-20 мА під час вимірювання діапазонів тиску, таких як від -1 до +3 бар або від -14,7 до +15 PSI, або від -5000 до +5000 мм вод. ст. для вимірювання складного тиску.

Загальні застосування датчиків тиску петлі 4-20 мА: моніторинг тиску води, оливи та пари

Датчик тиску води 4-20 мА

Датчики тиску води з петлею 4-20 мА мають широке застосування на муніципальних водоочисних станціях, розподільчих мережах, зрошувальних системах та системах автоматизації будівель. Ці датчики тиску води 4-20 мА контролюють тиск на нагнітальній лінії насоса, в системі фільтрації та розподільній лінії, щоб забезпечити постійну подачу води та виявлення витоків. Вони керують циклами зворотного промивання, забезпечують використання правильної кількості хімікатів та запобігають роботі насосів усуху на водоочисних станціях. Щоб підтримувати чистоту, контролюючи системи очищення на місці (CIP) та лінії передачі продукції, у харчовій промисловості використовуються санітарні датчики тиску води, виготовлені з полірованої нержавіючої сталі та з'єднання Tri-Clamp.

Датчики тиску оливи з виходом 4-20 мА

Датчики тиску оливи з виходом струму 4-20 мА є важливими частинами гідравлічних систем, контурів змащення та нафтопереробних заводів. Ці датчики тиску захищають дорогі гідравлічні деталі мобільного обладнання та виробничих машин, контролюючи тиск у системі та вмикаючи сигналізацію, коли він перевищує безпечний рівень або опускається нижче мінімального рівня, що може означати відмову насоса або витік. Датчики тиску оливи, виготовлені з нержавіючої сталі, які не виходять з ладу під впливом вуглеводнів, використовуються на нафтопереробних та нафтохімічних заводах для вимірювання тиску в трубопроводах сирої нафти, дистиляційних колонах та резервуарних парках для зберігання продукції. Датчики тиску оливи використовуються в морських, енергетичних та автомобільних випробувальних системах, щоб переконатися, що тиск змащення достатньо високий, щоб уникнути серйозного пошкодження обладнання.

Датчики тиску парового контуру 4-20 мА

Датчики тиску пари дуже важливі для виробництва електроенергії, обробки хімікатів, стерилізації продуктів харчування та опалення цілих районів. Ці високотемпературні датчики тиску можуть витримувати температуру пари понад 200°C (400°F), оскільки вони мають спеціальну конструкцію, таку як охолоджувальні елементи, дистанційні ущільнення або капілярні системи, що захищають чутливу електроніку від екстремального нагрівання. Для підтримки правильного робочого тиску системи керування котлами використовують датчики тиску пари. Це забезпечує безпеку та ефективність роботи та запобігає небезпечним ситуаціям надмірного тиску. Фармацевтичні заводи та заводи з виробництва медичного обладнання використовують датчики тиску пари в автоклавах та стерилізаційному обладнанні. Ці пристрої гарантують, що тиск завжди правильний, що гарантує ефективність циклів стерилізації та відповідність стандартам безпеки, встановленим урядом.

Що потрібно знати про ціну датчика тиску 4-20 мА

Ціна на датчики тиску 4-20 мА може дуже відрізнятися залежно від їхніх характеристик, принципів роботи, специфікацій, точності та рівня якості. Різні компанії виробляють датчики тиску початкового рівня 4-20 мА вартістю до 100 доларів. Зазвичай вони мають базові функції та достатньо точні для некритичного використання. Ці доступні та дешеві датчики тиску вартістю 100 доларів зазвичай не мають електронного дисплея та протоколу HART, мають обмежені діапазони тиску та базові функції.

Датчики тиску або перепаду тиску мають кращі функції, коштують від 100 до 300 доларів, є точнішими (від ±0,5% до ±0,25%), виготовлені з нержавіючої сталі, з цифровим керуванням.

дисплей для безпосереднього зчитування або налаштувань, може працювати в ширшому діапазоні температур і статичного тиску, а також є більш стабільним з часом. Ці перетворювачі добре працюють у більшості промислових умов, де важливі точність і надійність, але відсутні екстремальні умови. Преміальні перетворювачі вартістю понад 300 доларів США пропонують кращу точність (±0,1% або краще 0,075%), сертифікати для вибухонебезпечних зон (сертифіковані ATEX), розширену діагностику та будівельні матеріали, які можна використовувати в агресивних або санітарних умовах.

Ціна датчика тиску 4-20 мА також включає сертифікати та дозволи. Пристрої, сертифіковані для вибухонебезпечних середовищ (ATEX, IECEx, CSA), санітарних застосувань (3-A, EHEDG) або відповідно до директив щодо обладнання під тиском, коштують дорожче, оскільки вони повинні пройти багато випробувань та оформлення документів. Розглядаючи нові датчики тиску 4-20 мА, не обмежуйтеся початковою ціною покупки. Натомість зверніть увагу на загальну вартість володіння, яка включає встановлення, калібрування та обслуговування. Це пояснюється тим, що прилади вищої якості часто забезпечують кращу довгострокову цінність завдяки меншій кількості збоїв та довшим інтервалам калібрування.

5 поширених запитань про датчик тиску 4-20 мА (FAQ)

1. Яка різниця між датчиком тиску та перетворювачем тиску?

Між цими двома термінами є невеликі відмінності, хоча вони часто використовуються як взаємозамінні. Датчик тиску 4-20 мА перетворює тиск на електричний сигнал. З іншого боку, передавач тиску має додаткову схему, яка формує сигнал, щоб зробити його сильнішим і стабільнішим при 4-20 мА. Обидва пристрої виконують одну й ту ж функцію в промисловості: вони вимірюють тиск і видають стандартний вихідний струм, який можуть зчитувати системи керування. Стандарт 4-20 мА є галузевим стандартом для застосувань керування процесами, оскільки він працює майже з усіма ПЛК та системами DCS.

2. Чи можна використовувати датчик тиску, який коштує менше 100 доларів, для промислових цілей?

Дешеві **передавач тиску 4-20 мА вартістю до 100 доларів** можна використовувати для моніторингу не дуже важливих об'єктів, для шкіл або для короткострокових установок. Однак для важливих промислових процесів, які потребують високої точності, довгострокової надійності та відповідності вимогам безпеки, найкраще купувати передавач середнього або високого класу. Кращі пристрої є точнішими (±0,25% або краще), краще підтримують температуру, мають довговічні корпуси з нержавіючої сталі та сертифікати, необхідні для небезпечних зон. Подумайте про загальну вартість володіння. Дешевий передавач, який зламається, може коштувати набагато більше у втраченому часі та продуктах, ніж гроші, які ви заощадили, коли купували його.

3. Коли я отримаю датчик тиску 4–20 мА з дисплеєм?

Передавач тиску в контурі з цифровим дисплеєм дуже корисний для технічного обслуговування та усунення несправностей. Вбудований дисплей дозволяє технікам перевіряти значення вимірювань тиску безпосередньо в польових умовах, не маючи проблем із підключенням діагностичних інструментів або зверненням до диспетчерської для перевірки проблеми. РК-дисплей також корисний під час введення в експлуатацію датчиків, проведення регулярних перевірок або спроби перевірити та відремонтувати щось. Багато перетворювачів з дисплеями також дозволяють змінювати налаштування в польових умовах натисканням клавіші, відображати діагностичну інформацію, таку як значення мінімального/максимального тиску, а також відображати стан тривоги або виконувати налаштування нуля. Передавач тиску з локальним дисплеєм може заощадити багато часу та зробити роботу ефективнішою в місцях, де важко дістатися до дисплеїв системи керування, наприклад, у віддалених установках або невеликих приміщеннях.

4. Який діапазон тиску мені слід обрати для мого використання?

Найпоширенішим діапазоном є датчик тиску 4-20 мА 0-10 бар (0-145 PSI), який підходить для більшості промислових процесів, систем стисненого повітря та мереж водопостачання. Виберіть датчик з повним діапазоном, який у 1,5-2 рази перевищує ваш максимальний очікуваний тиск для конкретних застосувань. Це забезпечить вам додаткову безпеку. У муніципальних системах датчики тиску води зазвичай працюють у діапазоні 0–10 бар або 0–100 PSI. У гідравлічних системах датчики тиску оливи можуть працювати в діапазоні 0–250 бар (0–3600 PSI) або вище. **Датчики тиску пари зазвичай повинні мати можливість працювати за високих температур і мати діапазони тиску, що відповідають умовам у котлі. Для пари низького тиску це зазвичай 0–16 бар (0–232 PSI), а для промислових процесів зазвичай вище.

5. Як мені визначити справедливу ціну на датчик тиску 4-20 мА?

Ціна датчика тиску 4-20 мА залежить від низки факторів, таких як його точність, матеріали, сертифікати та додаткові функції. Моделі початкового рівня, що коштують менше 100 доларів, добре підходять для базових завдань, які не є дуже важливими. Датчики середнього класу (100–300 доларів) мають промислову продуктивність з точністю ±0,25–0,5%, виготовлені з нержавіючої сталі та стабільні з часом, що робить їх придатними для більшості застосувань. Датчики преміум-класу (вартістю понад 300 доларів) мають кращу точність (±0,1%), сертифікати для вибухонебезпечних зон (ATEX, CSA), допуски для санітарного використання (3-A, EHEDG) та розширену діагностику. Розглядаючи нові датчики тиску 4-20 мА, не звертайте уваги лише на початкову ціну покупки. Натомість подумайте про загальну вартість володіння, яка включає складність їх встановлення, частоту калібрування, очікуваний термін служби та тривалість простоїв, які вони можуть спричинити. Навіть якщо спочатку це коштує дорожче, надійний і точний передавач часто вартує більше в довгостроковій перспективі.