Датчик давления карандашного типа

Компактный кремниевый пьезорезистивный датчик серии SH316

Компания Silver Automation Instruments производит серию SH316 — компактные датчики давления карандашного типа из нержавеющей стали, предназначенные для панелей, гидравлических коллекторов и сборочных установок, где полноразмерный фланцевый датчик просто не поместится.

Быстрый ответ

Серия SH316 представляет собой компактный датчик давления карандашного типа с кремниевым пьезорезистивным датчиком в корпусе из нержавеющей стали. Стандартный резьбовой корпус охватывает диапазон измерений от 0 до 7 кПа (около 1 psi) до 0–70 МПа (10 000 psi / 700 бар) с точностью ±0,2% или ±0,5% FSO и вариантами выходного сигнала 4–20 мА, 4–20 мА с HART, Modbus RS485 RTU, 0–5 В или 0–10 В.

Помимо стандартной резьбы, серия также поставляется в четырех специальных вариантах на той же платформе датчика: соединение типа «три-зажим» для канализационных линий, высокотемпературный радиатор (150/250/350°C) для горячих сред, мембранная диафрагма заподлицо для густых или волокнистых жидкостей и фланцевое уплотнение диафрагмы для работы в коррозионных или кристаллизующихся средах.

Что инженеры подразумевают под «карандашным» датчиком давления

В профессиональной среде термин «датчик давления карандашного типа» обычно означает небольшой по диаметру, резьбовой корпус, который устанавливается непосредственно в технологический порт, без капилляра, выносного уплотнения или громоздкого корпуса. Покупатели также ищут тот же продукт под названиями «компактный датчик давления», «датчик давления OEM» или «миниатюрный датчик давления». Все четыре термина указывают на одну и ту же идею: тонкий корпус из нержавеющей стали, резьбовое технологическое соединение и отсутствие лишнего пространства вокруг него.

Серия SH316 относится к этой категории. Чувствительный элемент и электроника размещены внутри корпуса из нержавеющей стали с шестигранной гранью для затяжки ключом, а общая длина составляет от 72 мм до 153 мм в зависимости от выбранного электрического соединения. Этого достаточно, чтобы установить датчик в гидравлический блок или панель управления, где фланцевый датчик G1/2 будет соприкасаться с соседними компонентами.

Как работают датчики давления карандашного типа

Внутри корпуса находится кремниевый пьезорезистивный датчик. Давление в процессе работы вызывает деформацию диафрагмы, эта деформация изменяет сопротивление мостовой схемы на кремниевом чипе, а электроника обработки сигнала преобразует это изменение в линейный выходной сигнал 4-20 мА, напряжение или цифровой сигнал. Поскольку чувствительный элемент является твердотельным, время отклика быстрое — 0,25 секунды, что важно при защите насоса от скачка давления или обнаружении пульсаций в гидравлической линии.

Точность составляет ±0,2% или ±0,5% от полного диапазона выходного сигнала, а долговременная стабильность — ±0,2% от верхнего предела диапазона в течение 12 месяцев. Температурный дрейф не превышает ±0,2% от полного диапазона на каждые 10°C, а температурная компенсация устройства осуществляется в диапазоне от 0 до 50°C. Перегрузочная способность достигает 200% от верхнего предела диапазона, поэтому кратковременный скачок напряжения за пределы установленного диапазона не повредит датчик. В случае отказа самого прибора функция диагностики переводит выходной сигнал в режим аварийного тока, что является небольшой деталью, значительно экономящей время на поиск и устранение неисправностей на загруженном предприятии.

Технические характеристики карандашного датчика давления

В таблице ниже описаны стандартные варианты с резьбовым корпусом. Специальные конфигурации, представленные ниже, сохраняют те же характеристики датчика и точность, изменяя только способ подключения к технологическому процессу или интерфейс диафрагмы.

Варианты выходной мощности, питания и подключения

Большинство используемых на практике датчиков давления карандашного типа работают от стандартного двухпроводного контура питания 4-20 мА, поскольку они подключаются непосредственно к существующей аналоговой входной плате ПЛК без дополнительной настройки. В тех случаях, когда технику необходимо проверять нулевое и диапазонное значения с помощью портативного коммуникатора, не поднимаясь к датчику, лучше подойдет версия 4-20 мА плюс HART.

Датчик давления карандашного типа с выходным сигналом 4-20 мА

Для предприятий, переходящих к прямой цифровой интеграции, выход Modbus RS485 RTU позволяет передатчику напрямую взаимодействовать с ПЛК или RTU по двухпроводной последовательной шине, сокращая количество аналоговых входных плат. В этой линейке мы предлагаем только Modbus RS485 RTU, а не Modbus TCP/IP, поэтому перед выбором убедитесь, что ваше главное устройство поддерживает RTU по RS485. Питание осуществляется от источника 10-32 В постоянного тока для стандартной версии и версии с выходным напряжением, не менее 18,5 В постоянного тока для HART и от источника 9-30 В постоянного тока для версии RS485.

Материалы и контактирующие с жидкостью детали

Стандартный материал диафрагмы — нержавеющая сталь SUS316L, которая подходит для большинства условий эксплуатации с водой, воздухом, гидравлическим маслом и слабыми химическими веществами. Для сред, воздействующих на 316L, таких как некоторые кислоты или солевые растворы с высоким содержанием хлоридов, доступны диафрагмы из сплава Hastelloy C-276, тантала или титана, установленные в том же компактном корпусе, поэтому габариты не меняются даже при изменении контактирующего материала. Уплотнение выполнено из фторкаучука (FKM), а материал технологического соединения — нержавеющая сталь SUS304 в стандартной комплектации, SUS316L — в качестве опции. Обратите внимание, что этот карандашный преобразователь давления имеет не взрывозащищенную конструкцию согласно стандартному каталогу, поэтому для работы во взрывоопасных зонах ATEX или IECEx обратитесь к нам за сертифицированным по ATEX преобразователем давления, а не предполагайте, что данная модель соответствует требованиям.

Специальные конфигурации для сложных задач

Стандартный резьбовой датчик SH316 хорошо работает с чистым газом, водой и гидравлическим маслом. Четыре специальные модификации позволяют расширить возможности той же сенсорной платформы для работы с санитарными, горячими, густыми и коррозионными средами без перехода на другое семейство передатчиков, поэтому точность, время отклика и время выполнения остаются близкими к стандартному устройству.

Датчик давления карандашного типа с трехзажимным соединением (код T)

Датчик давления карандашного типа с трехзажимным креплением

В этой версии резьба G1/4 или NPT заменена санитарным трехзажимным фитингом, что позволяет снимать датчик за считанные секунды для очистки или переставлять его между емкостями без инструментов. Размер зажима не указан в стандартном каталоге, поэтому, при запросе, сообщите нам желаемый размер, например, 1,5 дюйма или 2 дюйма. Области применения: линии CIP для молочной и пищевой промышленности, емкости для пивоварения и ферментации, емкости для смешивания косметических средств и промежуточные хранилища для фармацевтической продукции. Это механическое соединение с трехзажимным фитингом, само по себе не являющееся сертифицированной гигиенической конструкцией, поэтому перед использованием в валидированном процессе уточните у нас требования 3-A или EHEDG.

Карандашный датчик давления для высокотемпературных жидкостей

Стандартная электроника рассчитана только на компенсированный диапазон температур от 0 до 50 °C, поэтому при значительно более высокой температуре печатная плата может перегреться, если датчик расположен непосредственно на технологической поверхности. Высокотемпературный радиатор представляет собой ребристую удлинительную трубку между технологическим соединением и корпусом электроники, позволяющую теплу отводиться до того, как он достигнет чувствительного элемента. Доступны три класса: R1 для сред с температурой до 150 °C, R2 до 250 °C и R3 до 350 °C. Области применения: коллекторы насыщенного пара, контуры нагрева термомасла, камеры автоклавов и стерилизаторов, линии подачи горячей воды в котлы, а также трубопроводы для перекачки асфальта или битума.

Карандашный датчик давления с мембранной диафрагмой заподлицо с поверхностью

Стандартная диафрагма слегка утоплена внутри резьбы технологического соединения. На густых, липких или волокнистых средах этого небольшого углубления достаточно, чтобы задерживать продукт, что замедляет время отклика и, на линиях пищевой или фармацевтической промышленности, становится проблемой очистки. Конструкция с утопленной мембраной обеспечивает установку диафрагмы на одном уровне с поверхностью фитинга, поэтому нет углубления, в котором мог бы скапливаться материал. Она предлагается в комплекте с трехзажимным соединением или фланцевым диафрагменным уплотнением, поскольку оба варианта обеспечивают доступ к диафрагме на границе технологического процесса. Области применения: пищевые пюре и соусы, осадок сточных вод и загущенные суспензии, целлюлозно-бумажная масса, а также емкости для смешивания вязких клеев или смол.

Диафрагменное уплотнение с фланцевым соединением (код D)

Для сред, которые напрямую воздействуют на стандартную диафрагму из нержавеющей стали SUS316L или которые кристаллизуются и могут заклинить небольшой порт, вариант с диафрагменным уплотнением изолирует датчик за вторичной диафрагмой и заполняющей жидкостью, соединенными через фланцевое или резьбовое уплотнение, а не через прямую резьбу. Размер уплотнения, номинальная мощность фланца и заполняющая жидкость не фиксированы в стандартном каталоге, поэтому укажите их при запросе, а также необходимы ли вам прямое уплотнение или капиллярное дистанционное уплотнение. Области применения: реакторные сосуды и резервуары с мешалкой на химических заводах, работа с расплавленной серой и кристаллизующимся рассолом, линии расплава высоковязких полимеров и резервуары с концентрированными кислотами, где экзотический смачиваемый сплав необходим только в месте уплотнения.

Приложения

• Контуры управления технологическими процессами на модульных установках и комплектных блоках, где пространство для размещения панелей ограничено.
• Гидравлические системы и клапанные блоки, контроль давления в цилиндрах или коллекторах.
• Системы управления холодильным оборудованием и системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, включая давление всасывания и нагнетания компрессора.
• Машиностроение, интегрированное непосредственно в оборудование OEM-производителя, а не устанавливаемое после него.
• Насосы и компрессоры для защиты от работы всухую и контроля давления на выходе.
• Измерение гидростатического уровня в резервуарах и водосборниках с использованием диапазона от 0 до 70 МПа для соответствия глубине резервуара.

Чаще всего этот размер и тип указывают производители оборудования в Юго-Восточной Азии, устанавливающие гидравлические прессы и оборудование для литья под давлением, производители насосов в Австралии и Новой Зеландии, которым требуется датчик, поставляемый внутри корпуса насоса, а также производители мобильной техники на Ближнем Востоке и в Южной Америке, выпускающие компактные гидравлические силовые установки для строительной и горнодобывающей промышленности. Вышеупомянутые специальные конфигурации охватывают те же регионы, где стандартного резьбового корпуса недостаточно для линий пищевой, химической и других отраслей промышленности.

Почему стоит выбрать датчик давления карандашного типа?

Вот практическое обоснование. Во-первых, компактный корпус решает реальную проблему монтажа: громоздкие фланцевые преобразователи не вкручиваются в порт G1/4 на гидравлическом коллекторе, а этот — вкручивается. Во-вторых, одна линейка продукции охватывает диапазон от 70 мбар до 700 бар, поэтому команда закупщиков OEM-производителя может стандартизировать использование единой платформы преобразователя для нескольких диапазонов оборудования, вместо того чтобы хранить на складе пять разных марок.

Во-третьих, 200%-ная допустимая перегрузка и время отклика 0,25 секунды обеспечивают реальную защиту от скачков давления, возникающих в гидравлических и насосных системах, а не только от установившихся показаний при стендовых испытаниях. В-четвертых, поскольку материал диафрагмы, соединение и даже профиль диафрагмы могут изменяться без изменения корпуса, инженер-конструктор может выбрать одну и ту же платформу датчика для применения в системах водоснабжения, горячего пара и санитарной CIP-системе. Наконец, возможность выбора выходного сигнала (4-20 мА, HART, Modbus RS485 или напряжение) означает, что один и тот же физический передатчик может использоваться как со старой аналоговой панелью, так и с новым цифровым SCADA-проектом без перепроектирования крепления.

Типичный сценарий применения

Часто производители гидравлического оборудования запрашивают у нас датчик давления: OEM-производителю нужен датчик, который помещается в коллекторный блок с зазором менее 30 мм вокруг порта, должен выдерживать скачки давления от поршневого насоса и при этом должен передавать сигнал на ПЛК без дополнительного преобразователя сигнала. В такой ситуации мы обычно рекомендуем SH316 в диапазоне от 0 до 35 МПа, с диафрагмой из нержавеющей стали SUS316L, технологическим соединением G1/2 и выходом 4-20 мА, подобранный таким образом, чтобы диапазон точности охватывал рабочее давление с запасом в пределах 200% допустимой перегрузки.

Что касается специальных конфигураций, типичный запрос от предприятия по производству напитков или молочной продукции предполагает версию с трехзажимным креплением и утопленной мембраной, поскольку передатчик располагается непосредственно в контуре CIP и не может иметь углубления, где скапливаются остатки. Предприятия, использующие термомасло или пар, напротив, обычно запрашивают высокотемпературный радиатор R2 в паре со стандартным выходом 4-20 мА, поскольку панель уже имеет аналоговую проводку, и единственная реальная проблема заключается в охлаждении датчика.