Selectiecriteria voor drukomvormers

Het kiezen van de juiste drukomvormer zorgt voor betrouwbare en nauwkeurige gegevensverwerving. Met de vele beschikbare typen kan het selecteren van de ideale drukomvormer complex zijn. Het is cruciaal om rekening te houden met verschillende parameters zoals drukbereik, nauwkeurigheid, mediacompatibiliteit en omgevingsomstandigheden. In dit artikel worden deze parameters in detail besproken om de gebruiker te helpen een weloverwogen beslissing te nemen bij het kiezen van een transducer. Lees ons artikel over de drukomvormer voor meer informatie over de werking van het apparaat.

Selectiecriteria

• Drukbereik
• Aansluitgrootte en spanning
• Lineariteit
• Procesmedia
• Type uitvoer
• Toepassing en meettype
• Temperatuurbereik
• Nauwkeurigheid
• Resolutie
• Responstijd
• Installatieomgeving
• Ontwerpkenmerken
• Multi olie
• FAQs

Drukbereik

Het is cruciaal om het bereik van een drukomvormer te bepalen. Het bereik verwijst naar de maximale en minimale druk die de transducer nauwkeurig kan meten. Er zijn twee belangrijke parameters waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van het bereik:

• Nauwkeurigheid: Het bereik moet laag zijn voor de beste nauwkeurigheid (wordt later besproken), waarbij de normale werkdruk ergens in het midden van dat bereik valt.
• Overdrukbeveiliging: Het is cruciaal om te bedenken wat er kan gebeuren als de druk buiten het normale werkbereik komt door fouten, ontwerpfouten of testfouten. Om hiertegen beschermd te zijn, is het essentieel om de benodigde overdrukbeveiliging te specificeren, zodat de transducer drukken buiten het normale bereik aankan zonder beschadigd te raken.

Voorbeeld

Overweeg om een omvormer te kiezen voor een hydraulisch systeem dat werkt bij 2000 psi (137,8 bar).

• Nauwkeurigheid: Kies een drukomvormer met een bereik rond deze 2000 psi (137,8 bar) voor optimale nauwkeurigheid. Een omvormer met een bereik van 1500 psi (103,4 bar) tot 2500 psi (172,3 bar) zou bijvoorbeeld een nauwkeurige aflezing geven voor de typische werkdruk. Dit komt omdat de werkdruk zich in het midden van het bereik van de transducer bevindt, waar deze veranderingen in druk het beste kan detecteren en meten.
• Overdrukbeveiliging: Het is essentieel om na te denken over wat er kan gebeuren in een abnormale situatie, bijvoorbeeld als een klep vast komt te zitten waardoor de druk stijgt tot 206,8 bar (3000 psi). De omvormer moet deze overdruksituatie aankunnen zonder beschadigd te raken. Een omvormer met voldoende bescherming tegen overdruk, bijvoorbeeld tot 4000 psi, is een goede keuze.

In dit geval kan de ideale drukomvormer voor dit systeem variëren van 1500 psi tot 2500 psi voor optimale nauwkeurigheid en bescherming tegen overdruk tot 4000 psi.

Aansluitgrootte en spanning

De aansluitmaat bepaalt hoe de transducer in het systeem past. Het is belangrijk om te zorgen voor compatibiliteit met bestaande onderdelen en een veilige en lekvrije verbinding. Door een omvormer met het juiste spanningsbereik te kiezen, ben je verzekerd van een goede werking en integratie met je voedingssysteem. Zorg dat de gemeten schroefdraadmaat van de transducer overeenkomt met de apparatuur of fittingen om lekkage te voorkomen en een betrouwbare verbinding te garanderen.

Lineariteit

Lineariteit in drukomzetters verwijst naar het vermogen van het apparaat om een uitgang te produceren die recht evenredig is met de ingangsdruk. Eenvoudiger gezegd, als de druk wordt verdubbeld, moet de output van de transducer ook verdubbelen, uitgaande van perfecte lineariteit. In praktische toepassingen kan er echter een kleine mate van niet-lineariteit zijn tussen de ingangs- en uitgangswaarden. Een niet-lineariteit tussen 0,2 en 0,5% betekent bijvoorbeeld dat de gemeten waarden maximaal 0,5% van het totale meetbereik kunnen afwijken.

Procesmedia

De onderdelen van de drukomvormer die in direct contact komen met de procesvloeistof worden 'bevochtigde onderdelen' genoemd. De bevochtigde onderdelen van de transducer moeten compatibel zijn met de gebruikte media. Overwegingen met betrekking tot procesmedia zijn onder andere:

• Compatibiliteit: Kies materialen die compatibel zijn met de specifieke procesvloeistof om corrosie of verontreiniging te voorkomen.
• Hoge nikkellegeringen: Overweeg voor corrosieve vloeistoffen zoals zeewater het gebruik van legeringen met een hoog nikkelgehalte vanwege hun uitstekende corrosiebestendigheid.
• RVS: Roestvrij staal 304 en 316 en 17-4 worden vaak gebruikt voor drukmeters in verschillende toepassingen vanwege hun corrosiebestendigheid en sterkte.
• Sanitair: Hygiënische industrieën (zoals de voedingsmiddelen-, dranken- en farmaceutische industrie) gebruiken drukopnemers met sanitaire fittingen om de reinheid te garanderen en de opbouw van bacteriën te voorkomen. Dankzij de sanitaire fittingen kan de transducer snel en eenvoudig gereinigd worden, ofwel door hem handmatig te demonteren of via een geautomatiseerd reinigingsproces.

Type uitvoer

Drukomzetters kunnen verschillende uitgangen hebben, elk met unieke eigenschappen en voordelen:

• Ratiometrische uitvoer: Het uitgangssignaal verandert proportioneel met de voeding. Het is gunstig als de voeding van het systeem niet stabiel is, omdat het de nauwkeurigheid van de uitvoer helpt te behouden.
• mV/V-uitgang: Dit is een millivolt per volt uitgang. Het is de eenvoudigste en goedkoopste uitvoeroptie en is onversterkt, wat betekent dat het een ruw signaal rechtstreeks van het sensorelement levert. Dit type uitgang is geschikt voor transmissies over korte afstanden en wordt vaak gebruikt in gecontroleerde omgevingen.
• Versterkte spanningsuitgang: Sommige drukomzetters hebben ingebouwde versterkers om het niveau van het uitgangssignaal te verhogen. Hierdoor is het signaal robuust tegen elektrische ruis en kan het over langere afstanden worden verzonden.
• mA-uitgang: Stroomuitgang, meestal 4-20 mA, wordt gebruikt als het signaal over lange afstanden moet worden verzonden. Dit komt omdat stroom, in tegenstelling tot spanning, niet afneemt over afstand. Dit type uitgang komt vaak voor in industriële toepassingen.
• Digitale uitgangen: Sommige drukomzetters hebben een digitale uitgang, die direct kan worden aangesloten op een computer of andere digitale systemen.

Toepassing en meettype

Het kiezen van het juiste drukmetingstype voor een drukomvormer hangt grotendeels af van de specifieke toepassing en behoeften van het systeem dat het zal gebruiken. Gebruikelijke drukmeters zijn onder andere:

• Absoluut: Dit type drukmeting wordt vergeleken met een perfect vacuüm. Het meet de totale druk die door de vloeistof wordt uitgeoefend, inclusief de atmosferische druk.
• Gauge: De manometerdruk wordt vergeleken met de atmosferische omgevingsdruk. Het meet de druk boven of onder de plaatselijke atmosferische druk.
• Differential: Deze meet het drukverschil tussen twee punten in een systeem. Dit is handig wanneer het drukverschil, in plaats van de absolute of overdruk, kritisch is.
• Vacuum: Vacuümdruk verwijst naar de hoeveelheid druk onder de atmosferische druk. Het wordt gebruikt in afzuigtoestellen of situaties die een verminderde druk vereisen.
• Bidirectioneel: Bidirectionele drukomzetters kunnen positieve en negatieve drukken meten (boven en onder de atmosferische druk). Dit is nodig in systemen waar de druk vanaf een referentiepunt in beide richtingen kan fluctueren.

Lees ons artikel over atmosferische, absolute, manometrische en verschildruk voor meer informatie over de verschillende soorten druk.

Temperatuurbereik

Zorg ervoor dat de drukomvormer geschikt is voor het temperatuurbereik waarin hij wordt gebruikt. Transducers op basis van dunne-filmtechnologie werken superieur onder hoge temperaturen. De dunne lagen materiaal (zoals metaal of halfgeleiders) zijn beter bestand tegen hoge temperaturen dan andere technologieën omdat ze minder snel uitzetten, krimpen of afbreken onder extreme hitte.

Extreme temperaturen kunnen fouten veroorzaken in de uitvoer van een transducer, vaak uitgedrukt in procenten volle schaal over 1°C (%FS/°C). Als een drukopnemer bijvoorbeeld een foutpercentage heeft van 0,2% volle schaal per graad Celsius (%FS/°C) en de temperatuur stijgt met 10°C, dan kan de uitvoer 2% van de volle schaal afwijken, wat de nauwkeurigheid van drukmetingen beïnvloedt.

Nauwkeurigheid

De drukmeetnauwkeurigheid van een drukomvormer verwijst naar hoe dicht de metingen bij de werkelijk gemeten druk liggen. Als de transducer bijvoorbeeld een volledig schaalbereik heeft van 0 - 6,9 bar (0 tot 100 psi) en de nauwkeurigheid is 0,5% van de volledige schaaluitgang, dan betekent dit dat de metingen van het apparaat op elk punt binnen het bereik maximaal 0,03 bar (0,5 psi) kunnen afwijken van de werkelijke drukwaarde.

In veel standaardtoepassingen is een drukmeter met een nauwkeurigheid van 0,5% voldoende voor betrouwbare metingen. Hogere nauwkeurigheden zijn echter gewenst in bepaalde kritische toepassingen met lage druk (zoals ruimtevaart, farmaceutica of halfgeleiderfabricage) waar nauwkeurige drukmetingen essentieel zijn.

Resolutie

De resolutie van een drukopnemer verwijst naar de kleinste drukverandering die de opnemer kan detecteren. Als een drukomvormer bijvoorbeeld een volle schaal van 100 psi en een resolutie van 0,1% heeft, kan hij veranderingen van slechts 0,1 psi detecteren. De resolutie van een drukomvormer is cruciaal omdat deze de nauwkeurigheid van de metingen bepaalt. Transducers met hoge resolutie zijn nodig voor nauwkeurige metingen, terwijl een lagere resolutie volstaat voor algemene detectie. De behoefte aan resolutie hangt af van de toepassing en de kosten kunnen hoger zijn voor transducers met een hogere resolutie.

Responstijd

De responstijd is de tijd die de transducer nodig heeft om te reageren en een signaal af te geven wanneer de druk verandert. Dit is belangrijk omdat het de nauwkeurigheid en snelheid van drukdetectie beïnvloedt. Bij het kiezen van een transducer zijn snelle responstijden nodig voor real-time monitoring (zoals bij een medische ventilator), terwijl langzamere transducers voldoende kunnen zijn voor geleidelijke drukveranderingen en kosteneffectiever kunnen zijn.

Installatieomgeving

Corrosie en blootstelling aan explosieve dampen zijn twee belangrijke factoren die de prestaties en veiligheid van transducers kunnen beïnvloeden.

• Corrosie: Spatten van corrosieve vloeistoffen of blootstelling aan corrosieve gassen op het oppervlak van de behuizing.
• Explosieve dampen: Als het installatiegebied explosieve dampen bevat, moeten de transducer en de voeding geschikt zijn voor deze omgevingen. Daarom worden ze meestal in explosieveilige behuizingen geplaatst of in intrinsiek veilige ontwerpen. In intrinsiek veilige ontwerpen wordt de hoeveelheid stroom die beschikbaar is voor de elektrische apparatuur in de gevaarlijke omgeving ingesteld op een niveau dat lager is dan het niveau waarbij de gassen ontbranden.

Ontwerpkenmerken

Speciale versies van drukomzetters met spoeldiagrammen zijn verkrijgbaar voor toepassingen met viskeuze of deeltjeshoudende media. Spoeldiagrammen bevatten een kleine opening die een continue vloeistofstroom over het sensorelement van de transducer laat stromen, waardoor het effectief wordt gereinigd en de opbouw van vuil of verontreinigingen wordt voorkomen. Deze eigenschap is vooral nuttig in de voedselverwerkende, farmaceutische en chemische industrie. Drukomzetters met food-grade vloeistofvulling zijn speciaal ontworpen voor voedingsmiddelen- en dranktoepassingen. Deze transducers maken gebruik van een vulvloeistof die inert en compatibel is met voedingsmiddelen, zodat de integriteit en veiligheid van het verwerkte voedsel gegarandeerd is.

Multi olie

Door drukopnemers met zelfkalibratiefuncties of eenvoudige kalibratieprocedures te kiezen, kunnen de onderhoudsvereisten en stilstandtijd worden beperkt. Door te kiezen voor duurzame en stabiele transducers kan ook de behoefte aan frequent onderhoud worden geminimaliseerd, zodat de prestaties na verloop van tijd constant blijven.

FAQs

Welke invloed heeft de nauwkeurigheid van een drukomvormer op de keuze?

Nauwkeurigheid is cruciaal omdat het bepaalt hoe dicht de gemeten waarde bij de werkelijke waarde ligt. Een hogere nauwkeurigheid is nodig voor kritische toepassingen zoals de ruimtevaart en de farmaceutische industrie.

Waarom is het drukbereik belangrijk bij het kiezen van een drukomvormer?

Het drukbereik zorgt ervoor dat de omvormer binnen zijn limieten werkt. Het kiezen van een transducer met een geschikt bereik voorkomt schade en onnauwkeurige meetwaarden.