Дифференциальный датчик давления что это
Датчик дифференциального давления: принцип работы, сфера использования
При добыче, переработке, хранении нефтепродуктов и газовых смесей основным критерием, отвечающим за качество и безопасность, является соблюдение технологического регламента производства. А это достигается путем максимально точного контроля и регулирования технологических параметров, таких как давление, расход, вязкость, уровень, температура, химический состав. Для обеспечения этого существуют приборы КИП.
Принцип работы
При измерении расхода жидкости или газа могут использоваться различные методы и приборы контроля. Одним из таких является датчик дифференциального давления. Принцип его работы заключается в том, что в трубопроводе создается препятствие потоку с помощью сужающего устройства. Поток жидкости или газа, проходя через этот участок трубопровода, меняет характеристику своего течения. Перед заужением давление возрастает, а сразу за ним оно понижается. Разница между этими характеристиками будет тем больше, чем больше расход среды, протекающей через трубу. Эти давления и измеряет датчик дифференциального давления — дифманометр. Другое название таких приборов — датчик разности давлений.
Разновидности датчиков
• по способу установки;
Область применения дифманометров
Все больше приборов контроля расхода находят применения в инженерных сетях коммунального хозяйства. Помимо своего основного предназначения, измерять расход, датчик дифференциального давления, может применяться в качестве гидростатического уровнемера. В таком случае плюсовая линия прибора устанавливается в резервуаре с измеряемым уровнем жидкости, а минусовая линия сообщается с атмосферой. Таким образом, при увеличении уровня, увеличится и перепад давлений в разных секторах измерительного блока датчика.
Датчики дифференциального (перепада) давления
Датчики дифференциального (перепада) давления применяются для преобразования перепада давления (разности давлений) в унифицированный выходной сигнал напряжения, тока или индуктивности. Наиболее популярными являются датчики с унифицированным токовым выходом (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА).
ИД-Р-ЦС-Ex датчик разности давлений
Чувствительными элементами приборов являются мембраны и тензорезисторы. Сопротивление измеряется следующим образом. К измерительной мембране крепятся тензодатчики, она изолирована от рабочей среды. Давление среды принимают на себя мембранные разделители. Пространство между измерительной и разделительными мембранами заполнено специальной жидкостью. Под воздействием давления происходит деформирование мембран разделителей, которые в свою очередь деформируют измерительную мембрану, а за ней тензорезисторы. Тензорезисторы преобразуют степень деформации в тот или иной выходной сигнал. На дифференциальный датчик давление действует с двух сторон, поэтому корпус прибора имеет два соединительных штуцера: плюсовой и минусовой. Как правило, штуцеры располагаются параллельно, но бывают модели с соосным расположением штуцеров. Датчик показывает разницу давления со знаком соответствующим штуцеру.
МИДА-ДД-15-Ех датчик разности давлений с соосным расположением штуцеров
Датчики дифференциального давления рассчитаны на измерение относительно небольших значений давления среды. Эти значения варьируются от нескольких миллиметров водяного столба до нескольких сотен килопаскаль (1 мм. вод. ст. = 0.009807 кПа). Датчики перепада соединяются с первичными преобразователями посредством импульсных трубок.
Импульсная трубка
Импульсные трубки используются для подключения различных приборов измерения давления, являются самым экономичным вариантом. Предназначение трубок – защита датчиков от чрезмерного нагрева и пульсации измеряемой среды. При монтаже импульсных трубок необходимо учесть, что импульсная линия должна быть максимально короткой, так как с ее увеличением возрастает задержка распространения импульса давления, что довольно критично для контуров регулирования интенсивно протекающих процессов.
Датчики перепада давления применяются в системах теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции, машиностроения и иных системах требующих постоянной балансировки за счет обеспечения и поддержания перепада.
Разновидности датчиков перепада давления
В процессе эксплуатации сложных и разветвлённых воздуховодов и трубопроводов из-за наличия многочисленных гидравлических сопротивлений и фитингов давление в различных участках сети изменяется. Чаще всего оно падает, что может вызывать технические и экологические проблемы (например, в сетях газораспределения). Своевременно проконтролировать и предупредить подобные явления призваны датчики (или реле) перепада давления.
Зачем необходим мониторинг перепада давлений
Датчик перепада давления, называемый ещё датчиком дифференциального давления, является составной частью различных приборов, которые измеряют поток, скорость и уровень жидкости или газа в промышленных или бытовых процессах. Они крупнее и надежнее, чем полупроводниковые, но концепция та же: измерение разности давлений на диафрагме с использованием тензометрической сети с тонкопленочными резисторами или датчиками дифференциальной емкости.
Измерение расхода и давления является одним из наиболее распространенных приложений для дифференциальных датчиков. Измеряя разницу в давлениях, когда жидкость или воздух транспортируются по трубе, можно рассчитать расход рабочей среды.
Информация о давлении воздуха также позволяет косвенно измерять другие переменные, такие как скорость воздушного потока. Важно отметить, что для любого оборудования, использующего сжатый воздух, существует максимальный безопасный уровень, выше которого поток становится опасным. При внезапном высвобождении воздух может причинить разрушение использующих его устройств. Поэтому датчики давления воздуха так же важны, как узлы управления и коммутации, устанавливаемые в воздухораспределительных сетях. Вот несколько примеров:
Схемы изменения перепада давления воздуха
Основным способом измерения данного параметра считается оценка разности давлений между двумя точками (например, до и после фильтра) в системе подачи или кондиционирования воздуха. С этой целью эффект от перемещающегося по воздуховоду воздуха должен быть преобразован в соответствующий электрический сигнал. Используются следующие разновидности датчиков:
Тензометрический тип устройства
Принцип действия резистивного датчика основан на следующем. Диафрагма, контактирующая с воздухом, давление которого измеряется, деформируется при увеличении давления. При этом датчики, прикрепленные к бесконтактной поверхности диафрагмы, также деформируются. Пьезорезистивный эффект, при котором сопротивление материала тензодатчика при деформации изменяется, преобразуется в электрический сигнал.
Одна сторона диафрагмы соединена с портом низкого давления, а другая сторона диафрагмы — с портом высокого давления. Диафрагма изгибается и воспринимается преобразователем как электрический сигнал, который пропорционален разности соответствующих показателей потока.
Датчик перепада давления воздуха помещается в корпус, изготовленный из нержавеющей стали или других материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость. Для систем вентиляции это обуславливается необходимостью работы с воздухом, имеющем повышенные показатели относительной влажности. Получаемый электрический сигнал пропускается через встроенный микропроцессор, который выдаёт аналоговый сигнал высокого разрешения (от 4 до 20 миллиампер), либо цифровой сигнал. Конструктивной особенностью такого типа устройств является наличие двух резьбовых портов, предназначенных для «высокого» и «низкого» технологических подключений. При этом верхнее резьбовое отверстие для электрического подключения обычно составляет 24 В постоянного тока.
Аналоговые и цифровые выходные сигналы передаются на управляющую панель, которая снабжается несколькими десятками (или даже сотнями) разъёмов, благодаря чему возможен компьютерный мониторинг текущего состояния прокачки воздуха в различных точках вентиляционной системы.
Ёмкостной тип устройства
Ёмкостной датчик функционирует так. Две ёмкостных контактных пластины отделены друг от друга небольшим зазором. Одна из них неподвижна, а другая, находящаяся в контакте с воздухом, действует подобно гибкой диафрагме. Повышение давления воздуха деформирует диафрагму, что сужает зазор и уменьшает ёмкость. Изменение ёмкости преобразуется в электрический сигнал.
Поскольку датчики емкостного типа некоторое время сравнивают показания текущего давления воздуха относительно предварительно заданных его значений, они работают медленнее резистивных.
Индуктивный тип устройства
В индуктивных датчиках, оценивающих перепад давления, деформация диафрагмы преобразуется в линейное движение ферромагнитного сердечника с использованием принципа индуктивности. Движение сердечника вызывает изменение индуцированного тока, который генерируется катушкой с питанием от переменного тока на другой вторичной измерительной катушке. Это изменение, в свою очередь, преобразуется в электрический сигнал. Работа такого устройства ясна из рисунка.
Индуктивные датчики срабатывают быстрее ёмкостных, но конструктивно сложнее, и нуждаются во внешнем дополнительном питании.
Конструктивные элементы устройства
Независимо от способа преобразования и передачи управляющего сигнала, в дифференциальных датчиках можно выделить следующие части:
Часто сюда относят также комплект передающе-коммутационных проводов, по которым сигнал передаётся на панель управления.
Внешний вид устройства, предназначенного для установки в систему вентиляции, представлен на рисунке:
Как выбрать типоразмер устройства
Исходными данными для выбора служат следующие факторы:
Общая схема системы вентиляции общественного или промышленного здания довольно сложна, и включает в себя использование приборов разного назначения.
Для них требуется широкий диапазон предельных значений давления, как правило, от 2500 Па до 250 Па, при периодически возникающих запросах до 25 Па. Традиционные сенсорные изделия для поддержания необходимой производительности сенсора поддерживают только один калиброванный полный диапазон шкалы, что требует использования 3–5 или даже более отдельных систем для покрытия требуемого диапазона контролируемых величин.
Поэтому на практике преимущество получают предложения, которые позволяют при помощи одной системы перекрывать весь требуемый диапазон, поддерживая при этом оптимизированные калиброванные характеристики изменений свойств воздуха. С помощью таких устройств многообразие датчиков может быть оптимизировано при сохранении самого высокого в отрасли уровня производительности. Такие устройства, хотя и являются специфичными для определённых целей, позволяют потребителям сокращать количество самостоятельных узлов в вентиляционной системе в 3…5 раз или более, существенно экономя на стоимости материалов и энергоресурсов. Упрощается также установка и обслуживание.
Таким образом, для решения поставленных задач рассматриваемые устройства должны обеспечивать работоспособность в диапазоне давлений воздуха от 25 до 2500 Па, подключаться не менее чем к 3…5 калибрующим устройствам, обеспечивать возможность дистанционного обслуживания.
Важно использовать по месту несколько систем, оснащённых рассматриваемыми датчиками, что позволяет пользователю изменять диапазоны измерений по мере необходимости. Это обеспечивает баланс воздушных потоков в помещениях и оптимизирует производительность для каждой отдельной системы воздуховодов здания.
Видео по теме
Осмысление ваших датчиков: датчик дифференциального давления на DPF (сажевый фильтр)
Что такое сажевый фильтр и как он работает?
Как работает датчик дифференциального давления DPF?
Почему ДДД выходят из строя?
Что нужно искать в неисправном ДДД?
Когда датчик перепада давления DPF перестаёт сигнализировать PCM о заполнении, то сажевый фильтр может полностью закупориться сажей и выйти из строя. Вот некоторые признаки, указывающие на то, что DPF не восстанавливается должным образом из-за сбоя датчика DPF :
Когда DPF выходит из строя, отработавшие газы не могут быть нормально удалены из камеры сгорания, так как противодавление мешает им это сделать, вызывая повреждение цилиндропоршневой группы и смешивание сажи с моторным маслом. Сажа абразивна и при смешивании с маслом вызывает преждевременный износ подшипников двигателя и других трущихся поверхностей.
Обычные коды неисправностей
Если индикатор неисправности двигателя включён, вот коды, связанные с ДДД, выглядят так.
Примечание: утечка выхлопных газов может тоже привести к установке этих кодов.
Устранение проблем датчика давления дизельного сажевого фильтра
Затем осмотрите шланги, подсоединённые к датчику. Опять же, ищите любые повреждения, такие как растрескивание или оплавление. Если шланги повреждены, их нужно будет заменить и, скорее всего, перенаправить, чтобы они не были повреждены таким же образом снова. Если шланги выглядят хорошо, то обязательно проверьте, нет ли засоров. В случае засорения шланги необходимо будет очистить или заменить
Если всё нормально при осмотре, то вы можете проверить датчик с помощью мультиметра, установленного на предел 20 В, и манометра.
Если измеренное напряжение сильно отличается от ожидаемого или разница давлений не совпадает с показаниями напряжения, ДДД неисправен и его необходимо заменить.
Как заменить неисправный ДДД?
Перед заменой неисправного ДДД обратитесь к руководству по техническому обслуживанию автопроизводителя для получения инструкций по любым конкретным действиям. Если вам нужно больше места, чтобы работать под автомобилем, то заблокируйте заднее колесо клиньями и установите подставки для жёсткой фиксации автомобиля.
Важное примечание: после установки нового датчика дифференциального давления (ДДД) дизельного сажевого фильтра (DPF)начальное смещение датчика должно быть запрограммировано в ЭБУ.
Датчики дифференциального давления
 |
 |
|
Нормальную работу устройств кондиционирования, вентиляционных систем, функционирование промышленных предприятий обеспечивают приборы, с помощью которых измеряют разницу между напором сред разного рода. Датчики дифференциального давления помогают управлять демпферами, контролировать степень загрязненности фильтров, индицировать и регулировать потоки воздуха.
Устройство датчика и принцип его работы
Основным элементом датчика дифференциального давления служит измерительная мембрана, изготовленная из упругого металла. К ней крепятся чувствительные тензоризисторы, которые способны измерять величину ее деформации. Мембрану датчика и рабочая среда изолированы друг от друга, через защитные эластичные перепонки к ней передается давление. Специальная жидкость заполняет полости, которые расположены между ними.
Датчики, способные измерять дифференциальное давление, работают следующим образом: на защитные перепонки прибора воздействует давление рабочей среды, что в виде импульса передается на измерительную мембрану, которая оказывает влияние на тензисторы и влечет за собой изменение величины сопротивления. Электроника датчика фиксирует подобные модификации и на выходе преобразует их в аналоговый сигнал определенного значения.
Особенности приборов
Дифференциальные датчики от обычных преобразователей напора отличает ряд характерных отличительных черт. У дифференциальных датчиков 2 защитные мембраны, поэтому давление передается с двух сторон одновременно. В их конструкции предусмотрены 2 штуцера: минусовой и плюсовой. Когда измеряется давление в рабочей среде, и показатели от напора на штуцер со знаком плюс превышают показатели минусового штуцера, то разница будет зафиксирована прибором с плюсовым значением, и наоборот.
Области применения приборов
Сферы применения датчиков давления на сегодняшний день достаточно широка. Приборы данного типа используют в системах газоснабжения, вентиляции, водоподготовки, в нефтехимической, химической промышленности, на фармацевтическом производстве.
Измерение разницы напора в различных жидкостных средах необходимо для нормальной работы вентиляционных систем, а также устройств кондиционирования. Датчиками дифференциального давления пользуются для контроля загрязнённости систем фильтрации, управления демпферами, для регулирования и индикации воздушных потоков.
Принцип работы и строение датчика давления
Главным элементом для такого датчика служит измерительная мембрана. Она изготавливается из упругого материала. Измеряется величина её деформации при помощи чувствительных тензорезисторов. Сама мембрана находится в изоляции от рабочих сред, давление на нее, оказывается, через защитные эластичные перепонки. Расположенные между мембраной и перепонками полости заполнены специальной жидкостью.
Давление оказывается из рабочей среды на перепонки, а они, в свою очередь, давят на измерительную мембрану. Мембрана передаёт импульс тензорезисторам, где меняется величина сопротивления. Эти слабые колебания улавливает встроенная электроника и преобразует их в аналоговый сигнал на выходе.
Особенности данных датчиков
Отличием от прочих преобразователей напора является то, что дифференциальные датчики имеют две защитные мембраны и измеряют давление с двух сторон сразу. Также в них установлены плюсовой и минусовой штуцеры. Таким образом, прибор отражает разницу давления по обе стороны датчика.
Сферы применения приборов
Данные датчики применяются при устройстве систем вентиляции, водоподготовки, газоснабжения. Используются на предприятиях нефтехимии и фармакологии.
Более подробную информацию о датчиках давления можно узнать на ресурсе:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _