Tipos de transmisores de presión

Introdución sinxela do transmisor de presión

Como sensor de presión cuxa saída é un sinal estándar, un transmisor de presión é un instrumento que acepta unha variable de presión e a converte nun sinal de saída estándar en proporción. Pode converter os parámetros de presión física do gas, líquido, etc. percibidos polo sensor da célula de carga en sinais eléctricos estándar (como 4-20 mADC, etc.) para proporcionar instrumentos secundarios como alarmas indicadoras, rexistradores, reguladores, etc. para a medición e indicación e a regulación do proceso.

Clasificación dos transmisores de presión

Normalmente, os transmisores de presión dos que falamos divídense segundo o principio:
Transmisores de presión capacitivos, transmisores de presión resistivos, transmisores de presión indutivos, transmisores de presión semicondutores e transmisores de presión piezoeléctricos para medición de alta frecuencia. Entre eles, os transmisores de presión resistivos son os máis utilizados. O transmisor de presión capacitivo toma o transmisor 3051S de Rosemount como representante de produtos de gama alta.

Os transmisores de presión pódense dividir en metal, cerámica, silicio difuso, silicio monocristalino, zafiro, película pulverizada, etc. segundo os compoñentes sensibles á presión.

• O transmisor de presión metálico ten unha precisión deficiente, pero ten pouca influencia da temperatura e é axeitado para zonas cun amplo rango de temperatura e baixos requisitos de precisión.
• Os sensores de presión cerámicos teñen unha maior precisión, pero vense máis afectados pola temperatura. As cerámicas tamén teñen a vantaxe da resistencia ao impacto e á corrosión, o que pode empregarse no campo da resposta.
• A precisión da transmisión de presión do silicio difuso é moi alta e a deriva de temperatura tamén é grande, polo que xeralmente se require compensación de temperatura antes de poder usalo. Ademais, mesmo despois da compensación de temperatura, non se pode medir a presión por riba de 125 °C. Non obstante, á temperatura ambiente, o coeficiente de sensibilidade do silicio difuso é 5 veces maior que o da cerámica, polo que xeralmente se usa no campo da medición de alta precisión.
• O transmisor de presión de silicio monocristalino é o sensor máis preciso na práctica industrial. É unha versión mellorada do silicio difuso. Por suposto, o prezo tamén se mellorou. Actualmente, Yokogawa do Xapón é o representante no campo da presión de silicio monocristalino.
• O transmisor de presión de zafiro non é sensible aos cambios de temperatura e ten boas características de funcionamento mesmo en condicións de alta temperatura; o zafiro ten unha resistencia á radiación extremadamente forte; sen deriva pn; pode funcionar normalmente nas peores condicións de traballo e é fiable, de alto rendemento, boa precisión, erro de temperatura mínimo e alto rendemento xeral de custo.
• O transmisor de presión de película fina por pulverización catódica non contén ningún adhesivo e mostra unha maior estabilidade e fiabilidade a longo prazo que o sensor de extensómetro adhesivo; vese menos afectado pola temperatura: cando a temperatura cambia a 100 ℃, a deriva do cero é só do 0,5 %. O seu rendemento térmico é moi superior ao do sensor de presión de silicio de difusión; ademais, pode entrar en contacto directo con medios corrosivos xerais.

Principios dos diferentes tipos de transmisores de presión

• Principio de funcionamento dun transmisor de presión capacitivo.

Cando a presión actúa directamente sobre a superficie do diafragma de medición, este produce unha pequena deformación. O circuíto de alta precisión do diafragma de medición transforma esta pequena deformación nunha tensión altamente lineal proporcional á presión e proporcional á tensión de excitación. Utiliza un chip dedicado para converter este sinal de tensión nun sinal de corrente estándar da industria de 4-20 mA ou nun sinal de tensión de 1-5 V.

• O principio do transmisor de presión de silicio difuso

A presión do medio medido actúa directamente sobre o diafragma do sensor (normalmente un diafragma 316L), facendo que o diafragma produza un microdesprazamento proporcional á presión do medio, cambiando o valor da resistencia do sensor e detectándoo cun circuíto de Wheatstone. Este cambio converte e emite un sinal de medición estándar correspondente a esta presión.

• Principio do transmisor de presión de silicio monocristalino

Os sensores de presión piezorresistivos constrúense empregando o efecto piezorresistivo do silicio monocristalino. Úsase unha oblea de silicio monocristalino como elemento elástico. Cando a presión cambia, o silicio monocristalino produce unha tensión, de xeito que a resistencia á tensión que se difunde directamente sobre el produce un cambio proporcional á presión medida e, a continuación, o circuíto da ponte obtén o sinal de saída de tensión correspondente.

• Principio do transmisor de presión cerámico

A presión actúa directamente sobre a superficie frontal do diafragma cerámico, causando unha lixeira deformación do diafragma. A resistencia de película grosa está impresa na parte traseira do diafragma cerámico e conectada a unha ponte de Wheatstone (ponte pechada) debido ao efecto piezorresistivo do varistor. A ponte xera un sinal de tensión altamente lineal proporcional á presión e proporcional á tensión de excitación. Xeralmente usado para a medición de presión de compresores de aire, utilízase máis cerámica.

• Principio do transmisor de presión extensómetro

Os transmisores de presión de extensómetro máis empregados son os extensómetros de resistencia metálica e os extensómetros de semicondutores. Os extensómetros de resistencia metálica son un tipo de dispositivo sensible que converte o cambio de deformación na peza de proba nun sinal eléctrico. Hai dous tipos de extensómetros de fío e extensómetros de lámina metálica. Normalmente, o extensómetro está firmemente unido á matriz de deformación mecánica mediante un adhesivo especial. Cando a matriz se somete a un cambio de tensión, o extensómetro de resistencia tamén se deforma, de xeito que o valor da resistencia do extensómetro cambia, de xeito que a tensión aplicada á resistencia cambia. Os transmisores de presión de extensómetros son relativamente raros no mercado.

• Transmisor de presión de zafiro

O transmisor de presión de zafiro emprega o principio de funcionamento da resistencia á deformación, adopta compoñentes sensibles ao silicio-zafiro de alta precisión e converte o sinal de presión nun sinal eléctrico estándar a través dun circuíto amplificador dedicado.

• Transmisor de presión de película de pulverización catódica

O elemento sensible á presión da pulverización catódica fabrícase mediante tecnoloxía microelectrónica, formando unha ponte de Wheatstone firme e estable na superficie do diafragma elástico de aceiro inoxidable. Cando a presión do medio medido actúa sobre o diafragma elástico de aceiro inoxidable, a ponte de Wheatstone do outro lado produce un sinal de saída eléctrico proporcional á presión. Debido á súa boa resistencia ao impacto, as películas pulverizadas úsanse a miúdo en ocasións con impactos de presión frecuentes, como equipos hidráulicos.

Precaucións para a selección do transmisor de presión

• Selección do valor do rango de presión do transmisor:

Primeiro, determine o valor máximo da presión medida no sistema. En xeral, cómpre seleccionar un transmisor cun rango de presión aproximadamente 1,5 veces maior que o valor máximo ou deixar que o rango de presión normal recaia no transmisor de presión. 1/3~2/3 do rango normal tamén é un método común.

• Que tipo de medio de presión:

Os líquidos viscosos e os lodos bloquearán os portos de presión. Os solventes ou as substancias corrosivas destruirán os materiais do transmisor que estean en contacto directo con estes medios?
O material do transmisor de presión xeral que entra en contacto co medio é aceiro inoxidable 316. Se o medio non é corrosivo para o aceiro inoxidable 316, basicamente todos os transmisores de presión son axeitados para medir a presión do medio;
Se o medio é corrosivo para o aceiro inoxidable 316, débese usar un selo químico e unha medición indirecta. Se se usa o tubo capilar cheo de aceite de silicona para guiar a presión, pode evitar a corrosión do transmisor de presión e prolongar a súa vida útil.

• Canta precisión precisa o transmisor:

A precisión está determinada por: non linealidade, histérese, non repetibilidade, temperatura, escala de desprazamento cero e temperatura. Canto maior sexa a precisión, maior será o prezo. Xeralmente, a precisión do transmisor de presión de silicio difuso é de 0,5 ou 0,25, e o transmisor de presión de silicio capacitivo ou monocristalino ten unha precisión de 0,1 ou incluso 0,075.

• Conexión ao proceso do transmisor:

Xeralmente, os transmisores de presión instálanse en tubaxes ou tanques. Por suposto, unha pequena parte deles instálase e utilízase con medidores de caudal. Normalmente hai tres formas de instalación de transmisores de presión: con rosca, con brida e con abrazadera. Polo tanto, antes de seleccionar o transmisor de presión, tamén se debe ter en conta a conexión ao proceso. Se é roscada, é necesario determinar a especificación da rosca. Para as bridas, é necesario ter en conta as especificacións da brida do diámetro nominal.

Introdución á industria dos transmisores de presión

Preto de 40 países de todo o mundo dedícanse á investigación e produción de sensores, dos cales os Estados Unidos, o Xapón e Alemaña son as rexións coa maior produción de sensores. Os tres países xuntos representan máis do 50 % do mercado mundial de sensores.

Hoxe en día, o mercado de transmisores de presión no meu país é un mercado maduro con alta concentración de mercado. Non obstante, a posición dominante son os países estranxeiros representados por Emerson, Yokogawa, Siemens, etc. Os produtos de marca representan arredor do 70 % da cota de mercado e teñen unha vantaxe absoluta en proxectos de enxeñaría de gran e mediano tamaño.

Isto débese ás secuelas da adopción temperá por parte do meu país da estratexia de "mercado para a tecnoloxía", que afectou moito ás empresas estatais do meu país e que antes estaba en estado de fracaso, pero ao mesmo tempo, algúns fabricantes, representados por empresas privadas chinesas, aparecen e se fortalecen discretamente. O futuro mercado chinés de transmisores de presión está cheo de novas incógnitas.