Характеристики азота и проблемы измерения давления

Азот (N₂), один из наиболее часто используемых инертных газов в промышленности, обладает уникальными физическими и химическими свойствами, которые предъявляют особые требования к приборам измерения давления. Во-первых, азот (N₂) при стандартной температуре и давлении представляет собой бесцветный газ без запаха, плотность которого несколько ниже плотности воздуха (1,25 г/л против 1,29 г/л у воздуха), что означает необходимость учета газодинамических характеристик при измерении расхода в трубопроводе. Во-вторых, азот химически чрезвычайно стабилен и редко вступает в реакции с другими веществами. Хотя это снижает риск коррозии, традиционные датчики, основанные на химических реакциях или адсорбции, также неэффективны.


В промышленных процессах диапазоны давления азота значительно варьируются: от низкого давления, получаемого с помощью воздухоразделительного оборудования (возможно, всего несколько кПа), до высокого давления в резервуарах для хранения (до 40 МПа и более). Температура азота может варьироваться от криогенного жидкого азота при -196 °C до нескольких сотен градусов Цельсия в высокотемпературных процессах. Эти экстремальные условия эксплуатации требуют измерительного оборудования с исключительной адаптируемостью к окружающей среде и стабильной работой.


Особого внимания заслуживает тот факт, что азот под высоким давлением может вести себя неидеально, отклоняясь от уравнения состояния идеального газа. Это требует от приборов измерения давления точной компенсации температурных эффектов. Кроме того, в отраслях с высокими требованиями к чистоте, таких как производство полупроводников и фармацевтика, измерительное оборудование должно обеспечивать отсутствие загрязнений, исключая потенциальную дегазацию материала или эффекты адсорбции.

Технические преимущества датчиков давления серии SH308-M

Датчики давления серии H308-M — идеальный выбор для измерения давления N2

Датчик давления серии SH308-M использует монокристаллический кремниевый резонансный сенсорный чип и передовую технологию MEMS, что идеально соответствует строгим требованиям измерения азота.

Его основные технические преимущества отражены в следующих аспектах:

✔ Лучшие в мире показатели избыточного давления

Датчик давления оснащен уникальным монокристаллическим кремниевым датчиком с пределом перегрузки до 50 МПа, что значительно превосходит показатели традиционных емкостных датчиков на основе диффузионного кремния или керамических датчиков https://www.silverinstruments.com/ceramic-pressure-sensor.html. В азотных системах, подверженных колебаниям давления или случайным ударам, эта превосходная защита от перегрузки эффективно предотвращает повреждение датчика. Технические характеристики изделия показывают, что даже в азотных системах с диапазоном давления 40 МПа (5800 фунтов на кв. дюйм) датчик обеспечивает стабильность избыточного давления ±0,1% полной шкалы/МПа, что особенно важно для резервуаров и трубопроводов высокого давления для хранения азота.

✔ Исключительная температурная адаптация датчика давления N2

Серия SH308-M работает в диапазоне температур от -40°C до +85°C (с фторуглеродным маслом: от -10°C до +60°C) и может храниться при температуре от -40°C до +90°C. Этот широкий температурный диапазон позволяет использовать прибор в различных условиях: от испарения жидкого азота до высокотемпературной обработки азота. Примечательно, что влияние температуры окружающей среды составляет всего ±0,1% полной шкалы/10°C, что означает, что дрейф показаний практически не будет наблюдаться даже при резких перепадах температуры азота.

✔ Непревзойденная долгосрочная стабильность

Монокристаллический кремниевый датчик демонстрирует минимальные эффекты ползучести и гистерезиса, достигая долговременной стабильности ±0,2% ВПИ/год. Для непрерывно работающих азотных систем (таких как воздухоразделительные установки или системы защитного газа) это приводит к значительному снижению частоты калибровки и затрат на техническое обслуживание. Для сравнения, традиционные тензодатчики обычно демонстрируют на порядок более высокий дрейф.

✔ Гибкие возможности конфигурации технологического соединения

Изделие предлагает различные типы измерения давления (манометрическое, абсолютное), различные технологические соединения (G1/2, NPT1/2, M20×1,5 и т.д.) и различные материалы диафрагмы (SUS316L, Hastelloy C-276 и т.д.). Для работы с азотом сверхвысокой чистоты доступна опция установки диафрагмы из позолоченной стали 316L, что полностью исключает риск загрязнения материала, вызванного дегазацией. Модульная конструкция позволяет SH308-M идеально адаптироваться к особым требованиям различных азотных систем.

✔ Цифровые датчики давления азота

SH308-M оснащён цифровым дисплеем с подсветкой для контроля давления в режиме реального времени и поддерживает аналоговый выход 4–20 мА + HART для универсальной совместимости. Опционально он может быть оснащён интерфейсом MODBUS RTU (RS485) для лёгкой интеграции в цифровые системы управления. Этот универсальный датчик сочетает в себе локальную считываемость данных с возможностью удалённой связи, обеспечивая удобство и гибкость для промышленной автоматизации.
Мы также прилагаем документы по настройке MODBUS RTU(RS485) для датчиков давления N2 >> СКАЧАТЬ

Типичные области применения SH308-M в азотных системах

1. Мониторинг системы разделения воздуха с использованием азота

В системах адсорбции с переменным давлением (PSA) или мембранного разделения азота SH308-M позволяет точно измерять изменения давления в адсорбционной колонне (обычно в диапазоне 0–1 МПа). Его динамический диапазон 100:1 позволяет использовать один и тот же датчик в различных рабочих условиях, от запуска до полной нагрузки, а высокая точность 0,075% обеспечивает точный анализ содержания кислорода. Встроенная система температурной компенсации автоматически корректирует колебания температуры окружающей среды, гарантируя круглосуточную и непрерывную работу.

2. Мониторинг безопасности резервуаров для хранения азота под высоким давлением

Для резервуаров с азотом высокого давления до 40 МПа защита от избыточного давления 50 МПа модели SH308-M обеспечивает двойную гарантию безопасности. Степень защиты IP67 обеспечивает устойчивость к суровым условиям окружающей среды, а мембрана из хастеллоя устойчива к возможным следам коррозионных примесей. Благодаря протоколу HART операторы могут удалённо отслеживать динамику изменения давления и оперативно выявлять отклонения от нормы.

3. Контроль сверхчистого азота в полупроводниковой промышленности

В производстве полупроводников позолоченная диафрагма из стали 316L в модели SH308-M полностью соответствует стандартам SEMI F20 для дегазации металлических ионов. Высокая точность 0,1% в сочетании с малым временем отклика 0,25 секунды обеспечивает точное управление расходом азота в критически важных процессах, таких как литография и травление. Локальное управление тремя кнопками позволяет быстро проводить калибровку на месте без частого снятия крышки, что может привести к загрязнению.

4. Системы испарения жидкого азота

Хотя SH308-M не может напрямую измерять температуру жидкого азота -196 °C, он исключительно хорошо работает в трубопроводах с низкотемпературным азотом (от -50 °C до 0 °C). Версия с фторуглеродным маслом стабильно работает при температуре -10 °C, а его выдающиеся показатели статического давления (N/A) обеспечивают постоянство измерений при различных давлениях насыщенных паров.

Рекомендации по выбору и установке

Учитывая специфику применения азота, мы рекомендуем следующие принципы конфигурации SH308-M:

1. Выбор диапазона давления:

Выберите диапазон, в 1,5 раза превышающий максимальное рабочее давление системы, но не более 40 МПа. Например, для рабочего давления 10 МПа выберите диапазон 0–16 МПа.
Ниже приведен список всех диапазонов датчиков давления N2 и URL-адресов:

2. Выбор материала диафрагмы:

- Стандартный промышленный азот: Стандартная нержавеющая сталь 316L
- Азот со следами коррозионных компонентов: Хастеллой C-276
- Требования сверхвысокой чистоты: позолоченная сталь 316L

3. Типы технологических соединений:

- Системы высокого давления: 1/2"NPT(F), M20* 1,5 или G1/2
- Требуется частая разборка: санитарные соединения Tri-Clamp (требуется специальный заказ)

4. Выходная мощность, необходимая для датчиков давления n2

-Хотя все наши датчики давления n2 с выходом 4-20 мА, но вам нужно указать, нужен ли вам MODBUS MODBUS, HART для ваших применений.

5. Специальные возможности:

- Высокотемпературный азот: выберите радиатор (R1/R2/R3)
- Присутствует вибрация: отрегулируйте время демпфирования (регулируется в диапазоне 0–99,9 секунд)

Замечания по установке:

- Избегайте установки передатчиков в местах, где жидкий азот может напрямую контактировать с
- Для применения в условиях высокого давления рекомендуется крепление с помощью U-образных болтов на трубах диаметром 50 мм.
- Сигнальные кабели должны находиться на расстоянии не менее 15 см от силовых кабелей, избегая параллельной прокладки.

Техническое обслуживание и калибровка

Модульная конструкция SH308-M обеспечивает чрезвычайно простое обслуживание:
1. Ежедневные проверки требуют только проверки дрейфа нуля (можно откалибровать локально с помощью трех кнопок)
2. Ежегодная комплексная проверка работоспособности (рекомендуется использовать стандартное устройство с точностью как минимум в 3 раза выше)
3. Замена жидкости каждые 3–5 лет (в зависимости от условий эксплуатации)

Используя HART-коммуникаторы или программное обеспечение для конфигурирования, инженеры могут:

- Удаленная диагностика состояния датчиков
- Отрегулируйте время демпфирования для оптимизации динамического отклика
- Установка токов срабатывания сигнализации (регулируется в диапазоне 3,6–22,8 мА)
- Просмотр критических параметров, таких как совокупное время работы

Это преимущество обеспечивает SH308-M исключительную экономическую эффективность при измерении азота. Несмотря на то, что первоначальные инвестиции несколько выше, его долговременная стабильность, минимальные требования к обслуживанию и длительный срок службы обеспечивают значительно более низкую совокупную стоимость владения (TCO).

Заключение
Датчик давления серии SH308-M с резонансной технологией на основе монокристаллического кремния и инновационной МЭМС-конструкцией идеально подходит для решения различных задач измерения азота. Он обеспечивает стабильные, точные и надёжные данные измерений, будь то в резервуарах сверхвысокого давления, в производстве сверхчистых полупроводников или в условиях резких перепадов температур. Благодаря гибким возможностям настройки и простоте обслуживания, SH308-M, несомненно, является идеальным выбором для контроля давления в азотных системах.

Пользователям, стремящимся к максимальной надежности и минимальным затратам на жизненный цикл, мы настоятельно рекомендуем SH308-M в качестве основного компонента систем измерения азота. Посетите официальный сайт Silver Instruments или свяжитесь с местными дистрибьюторами, чтобы получить персональные консультации по выбору и техническую поддержку, адаптированные для конкретных условий применения.