Trykmåling - Endress+Hauser
Trykmåling - Endress+Hauser
Trykmåling - Endress+Hauser
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Trykmåling</strong><br />
<strong>Trykmåling</strong> anvendes alle steder i industrien<br />
Et kompendiemateriale udarbejdet af Morten B. Jensen, <strong>Endress+Hauser</strong> A/S
<strong>Trykmåling</strong> er en af de mest udbredte parametre til styring og regulering i dagens procesindustri. Der findes mange forskellige typer af transmittere<br />
til måling af tryk - alle har de fordele og ulemper, som bør vurderes inden de vælges til, installeres og tages i brug i den aktuelle applikation.<br />
Udviklingen gør endvidere at det ikke nødvendigvis er “den samme som sidst” der er det bedste valg næste gang.<br />
At opstille kriterier for et endelig valg af trykmålere til konkrete opgaver kan være vanskeligt, da man skal tage forbehold for en lang række<br />
procestekniske parametre - disse kan være:<br />
• Mediet der skal måles på<br />
• Procestemperatur<br />
• Procestryk<br />
• Mediets viskositet<br />
• Mediet densitet (vægtfylde)<br />
• Min. og maks. tryk (ønsket måleområde).<br />
Udover disse parametre, der er relateret til produktet, skal der også kigges nærmere på omgivelserne, det være sig:<br />
• Indbygningsforhold<br />
• Krav til nøjagtighed / godkendelser<br />
• Krav til vedligehold<br />
• Udgangssignaler<br />
• Ønsket prisniveau<br />
I dette lille kompendie materiale gennemgås teorien bag trykmåling af væske, damp og gas. Formålet er, med lidt baggrundsviden om de<br />
grundlæggende principper, at gøre det lettere at vælge netop det princip, den transmitter, som skal anvendes næste gang.
Indhold<br />
<strong>Trykmåling</strong><br />
Målenøjagtigheder og egenskaber<br />
Montage af tryktransmitter<br />
Måling af tryk<br />
Halvleder målecellen<br />
Den kapacitive, keramiske sensor<br />
Gode grunde taler for det kapacitive princip...<br />
Een-komponentsystem<br />
Overbelastningssikkerhed<br />
Høj / lav temperatur<br />
Sanitær anvendelse<br />
Aggressive, viskose og urene medier<br />
Differenstrykmåling<br />
Pumpe- og filterovervågning<br />
Niveaumåling<br />
Flowmåling<br />
Den rigtige transmitter til Deres opgave<br />
Applicator - den tekniske assistent på internettet
<strong>Trykmåling</strong><br />
Tryk er en af de mest målte parametre i dagens proces industri,<br />
hvilket samtidig har resulteret i et meget stort udbud af forskellige<br />
transmittertyper. Principielt opdeles de alle i 3 grupper,<br />
nemlig :<br />
• Transmittere til måling af absolut tryk (måler i forhold til<br />
absolut 0-punkt/vakum).<br />
• Transmittere til måling af relativt tryk (måler i forhold til<br />
atmosfæretryk).<br />
• Transmittere til måling af differenstryk.<br />
Tryk defineres som den kraft der påvirker et givet areal<br />
Grundenheden er således N/m 2 ,men i daglig tale benyttes enheden<br />
Pascal (Pa) eller:<br />
Enhed Tryk<br />
bar 0,0100000<br />
Psi = pound pr. Sq. inch 0,1450379<br />
Kg/cm 2 0,0101972<br />
KPa = kiloPascal 1,0000000<br />
mbar = millibar 10,000000<br />
N/m2 = Newton pr. m 2 1000,0000<br />
mm H2O = mm vand 101,97000<br />
Inches H2O = tommer vand 4,0145300<br />
mm Hg = mm kviksølv 7,5006200<br />
Inches Hg = tommer kviksølv 0,2953000<br />
Tryk defineres enten som relativt eller absolut tryk afhængig af<br />
hvilket 0-punkt der relateres til.<br />
Tryk måles i alle tilfælde som en deformation af et kendt<br />
legeme - deformationen kan, afhængig af legemets udformning,<br />
omsættes til en skala.<br />
Selve skaleringen omfatter en række punkter som er nyttige at<br />
kende i forbindelse med valg af transmitter:<br />
Måleområdet definerer det område hvori trykmåleren fungerer,<br />
der angives en nedre- og en øvre værdi (LRL og URL)<br />
Span er det område transmitteren måler i - altså URL-LRL.<br />
Turn down angiver forholdet mellem det mindste og det største<br />
område transmitteren kan indstilles til.<br />
0-punkt er den værdi transmitteren giver sit minimum output. I<br />
moderne transmittere er der mulighed for at hæve og sænke<br />
0-punktet så transmitteren kan tilpasses optimalt til processen.<br />
Målenøjagtigheder og egenskaber<br />
I forbindelse med angvelsen af målenøjagtigheden for en<br />
tryktransmitter er det vigtigt at man læser databladet korrekt,<br />
selve angivelsen kan være lidt “kryptisk” ligesom flere ydre parametre,<br />
som f.eks. Temperaturen, kan påvirke målingen.<br />
Grundlæggende taler man om 3 angivelser:<br />
Nøjagtigheden - er defineret som den grænse fejlen ikke vil<br />
overskride såfremt måleren arbejder under referencebetingelser.<br />
Linearitet - angiver hvor tæt enheden er på et sandt lineært<br />
response.
Gentagelsesnøjagtigheden - er transmitterens evne til at genskabe<br />
samme måleværdi hver gang.<br />
Derudover taler man om de “ydre” påvirkninger, hvoraf de<br />
vigtigste er:<br />
Temperaturkoefficienten - er den ændring som en variation i<br />
omgivelsestemperaturen vil give på trykmålerens udgangssignal.<br />
En opvarmning vil f.eks. få en evt. transmissionsvæske til at<br />
udvide sig, og dermed resulterer i at transmitteren måler et øget<br />
tryk.<br />
Langtids stabiliteten - er en angivelse af drift målecellen vil<br />
have over et givet tidsrum. Effekten skyldes at målingen normalt<br />
baseres på deformation af en membran hvis materiale vil<br />
ændre egenskaber med tiden.<br />
Statisk tryk effekt - benyttes i forbindelse med differenstryktransmittere<br />
for at angive den “forskel” der kan være under<br />
fremstillingen af de to celler.<br />
Effekten optræder når samme tryk påtrykkes begge sider af cellen<br />
og er den forskel der måles i dette tilfælde. Bemærk at fejlen<br />
kan være forskellig i 0-punkt og span.<br />
Vacuum resistens - er cellens evne til at modstå vacuum. Specielt<br />
i celler med transmissionsvæsker kan denne begynde at<br />
koge ved lave tryk (absolut) - er der først kommet luft i transmissionsvæsken<br />
er målecellen ødelagt !<br />
Montage af tryktransmitter<br />
Tryk måles i alle medier, og for at opnå det bedste resultat skal<br />
man ved montage tage hensyn til dette.<br />
Da trykmåling er en “deformationsmåling” er det vigtigt at man<br />
sikrer sig at kraften overføres uhindret til målestedet - og at der<br />
ikke optræder forstyrrelser undervejs. Det anbefales derfor at<br />
montere transmitterens målecelle så tæt på processen som<br />
muligt. Det er ikke altid muligt, hvorfor man ofte ser transmittere<br />
forbundet til processen med tynde rør, også kaldet puls<br />
pipe eller impuls rør.<br />
I væskesystemer kan luftlommer, i forbindelsen mellem proces-<br />
og transmitter virke forstyrrende på målingen, idet luftens kompressibilitet<br />
gør at “luftlommen” først skal presses sammen,<br />
hvorved noget af krafent ikke overføres korrekt til målecellen -<br />
derfor skalman tilstræbe at bruge så korte impuls rør som<br />
muligt.<br />
Som udgangspunkt gælder derfor:<br />
Ved brug til gasmåling bør transmitteren monteres over målestedet,<br />
så eventuel fugt kan løbe væk<br />
Ved brug i væskesystemer bør transmitteren monteres under<br />
målestedet eller på et lodret rør, så eventuel luft ikke samles i<br />
forbindelsen.<br />
I dampsystemer, eller andre steder hvor der er høje temperaturer<br />
kan man komme i et andet dilemma. De færreste transmittere<br />
tåler den høje temperatur direkte på målecellen, hvorfor<br />
man er nødsaget til at benytte et impuls rør til nedkøling af<br />
produktet.<br />
Røret udformes enten som et U eller en “krølle” (den såkaldte<br />
grisehale), og fyldes med vand inden systemet sættes i drift.<br />
Vandlåses sikrer at den varme damp ikke kan komme i direkte<br />
forbindelse med målecellen - og dermed beskadige transmitteren.<br />
Det kan envidere være fornuftigt at montere en asfpærringsventil<br />
mellem proces og transmitter, således at det er nemt at<br />
servicere/udskifte under drift.<br />
Mange trykmålinger benyttes til at bestemme niveauet i en<br />
tank/beholder - det er de såkaldte hydrostatiske målinger.<br />
Væsken tryk på menbranen er et udtryk for væskesøjlens højde<br />
- og dermed niveauet i tanken.<br />
Anvendes transmitteren til bestemmelse af niveau er det vigtigt<br />
at den monteres så hele væskesøjlen “trykker” på membranen.<br />
Samtidig skal man dog tage hensyn til eventuelle aflejringer,<br />
som kan sætte sig på den og dermed hæmme transmitterens<br />
funktion.
Måling af tryk<br />
Den simpleste form for måling kan etableres ved hjælp af et<br />
væskefyldt U-rør og lade den ene ende af røret tilslutte til processen,<br />
mens den anden peger ud mod den fri luft.<br />
Forskellen i de 2 væskesøjler kan måles - og benyttes der vand i<br />
røret er tale man om en forskel i mm vandsøjle.<br />
Andre væsker kan benyttes - således var kviksølv tidligere meget<br />
udbredt i manometre, grundet den ringe fordampning under<br />
“almindelige” temperaturer (og deraf måleenheden mm<br />
kviksølv/mmHg)<br />
Nu er det ikke særlig hensigstmæssigt at benytte væskefyldte<br />
målesystemer, da de skal behandles yderst varsomt.<br />
De traditionlle manometre blev derfor erstattet af de de såkaldte<br />
barometre der indgår som en del af "vejrstationer". Disse er<br />
baseret på baelge eller rør, hvis deformation bevæger en mekanisk<br />
indikator.<br />
Mest kendt er nok Bourdonrøret, der består af et fladklemt rør<br />
formet som et stort C eller en spiral. Røret er tæt i den ene<br />
ende, hvorfor et tryk i den åbne ende vil få røret til at rette sig<br />
ud.<br />
Den mekaniske bevægelse omsættes til tryk på en skala.<br />
At omsætte denne bevægelse til et stabilt signal som kan<br />
benyttes i forbindelse med procesregulering er dog ikke helt så<br />
enkelt som det lyder, og derfor er de fleste elektriske<br />
transmittertyper er dog bygget op omkring en form for målebro<br />
En målebro er en opstilling til bestemmelse af elektrisk<br />
egenskaber ved komponenter, idet en elektrisk strøm ledes<br />
gennem komponenten og derefter gennem en kendt<br />
komponent; den elektriske strøm fordeler sig over de to<br />
komponenter i en afhængighed af deres egenskaber.<br />
Den mest kendte målebro blev konstrueret af Sir Charles<br />
Wheatstone (1802-75), og har fået hans navn, nemlig<br />
Wheatstone broen.<br />
Det er en elektrisk målebro til bestemmelse af elektrisk<br />
modstand og grundprincippet benyttes i dag for de fleste<br />
målebroer til industriel anvendelse,<br />
R2<br />
+<br />
V<br />
R1<br />
R3 R4<br />
-<br />
dV = dR1+ dR2+ dR3+ dR4<br />
V 4R<br />
Ved at montere Strain Gaug'en på et passende substrat/en<br />
membran kan deformationen omdannes til en<br />
modstandsændring, der igen vil resultere i der løber en strøm<br />
gennem målebroen.<br />
Spændingsændringen der forekommer, når strømmen begynder<br />
at løbe kan måles, og derefter omsættes elektronisk til et tryk,<br />
idet:<br />
Måleceller til måling af relativt tryk har på bagsiden en ventilationsåbning<br />
til atmosfæren, mens absolut trykceller er forseglet<br />
med vacuum på bagsiden af målebroen.<br />
Selve målebroen kommer ikke i direkte berøring med mediet,<br />
og som regel ligger den godt “beskyttet” bag en metalmembran,<br />
som berøres af mediet. Mellem membran og målebro ligger så<br />
en transmissionvæske, som regel et oliebaseret fluidum, hvis<br />
kompressibilitet er negligibelt, samtidig med kogepunktet er<br />
højt.<br />
Transmissionsvæskens egenskaber er vigtige, idet en den helst<br />
ikke må udvide sig ved opvarmning (trykket på målebroen øges),<br />
ligesom den selvfølgelig heller ikke må kunne skade slutproduktet,<br />
såfremt membranen, i en fejlsituation, skulle revne.<br />
Overophedning kan medføre at væsken koger, dvs, der opstår<br />
luftbobler i transmissionsvæsken - disse kan ikke forsvinde og<br />
transmitterens er derfor ødelagt. Det samme fænomen kan optræde<br />
under vacuum.<br />
Er man i tvivl om transmitterens tilstand bør mebranen altid<br />
kontrolleres - er der skader i form af deformationer, ridser ell.<br />
lign. kan transmitteren være defekt.
Hos <strong>Endress+Hauser</strong> arbejder vi med to forskellige måleceller,<br />
nemlig en halvledercelle baseret på broprincippet, og en<br />
keramisk målecelle.<br />
Vi skelner mellem de to typer i modelnummeret idet halvleder<br />
cellen kaldes PMP (står for Pressure Measurement Polysilcone)<br />
og transmitteren med den keramiske celle kaldes således PMC<br />
(Pressure Measurement Ceramic).<br />
Halvleder målecellen<br />
Polysikoncelle fremstilles af et halvleder silicum krystal, på<br />
samme måde som transistorer. Funktionsmæssigt er det cellen<br />
en traditionel målebro, dog sikrer halvleder konstruktionen en<br />
ensartet produktion, og gode tolerancer.<br />
Selve målebroen monteres på et isolationlag, og et substrat for<br />
at give stabiltet i systemet - den komplette celle monters sluttelig<br />
i en “holder” med udluftningshuller, og tilledninger for det<br />
elektriske system.<br />
Polysilikon sensorer er altid forsynet med en frontmebran i metal<br />
og de kan benyttes til såvel relativ, som absolut tryk og differenstryk<br />
måling.<br />
Den største fordel er gode egenskaber ved høje tryk - i dag<br />
fremstilles således transmittere der kan anvendes helt op ´til<br />
700 bar, med meget stor nøjagtighed<br />
• Høj modstandsevne for overbelastning- op til 1050 bar<br />
• Høj målenøjagtighed - op til 0.05%<br />
• Ufølsom overfor ændrinegr i temperatur og statisk tryk<br />
• Mange membranmaterialer, f.eks. Rustfri stål, Hastelloy C,<br />
Monel, og Tantal<br />
I forbindelse med opgaver indenfor niveaumåling har man udviklet<br />
en særlig målecelle, som anvendes til medier der enten er<br />
opvarmet eller afkølet.<br />
Anvendes en normal tryktransmitter til niveaumåling anvendes<br />
typen til relativ måling - væskesøjlens tryk ændres jo med<br />
trykket på overfladen, og er det en trykløs beholder, bliver atmosfæretrykket<br />
trukket fra automatisk.<br />
En sådan målecelle er som tidligere nævnt “åben” ud mod atmosfæren,<br />
og derfor udsat for fugt, temperaturvariationer og<br />
eventuelle aggressive gasser<br />
Specielt i til opgaver med temperaturgradienter er risikoen for<br />
kondensdannelse - og dermed korrosion/ødelæggelse af selve<br />
målecellen overhængende.<br />
Der er en særlig målecelle blevet udviklet, baseret på halvlederbroen,<br />
men en ekstra membran på bagsiden, som sikrer at<br />
målecellen er 100% vandtæt.<br />
Denne celle type kaldes CONTITE (Kondens tæt) og er meget<br />
udbredt indenfor fødevare- og pharmaceutisk industri, hvor<br />
specielt rengøringsfasen er kristisk i forbindelse med kondensdannelse.
Den kapacitive, keramiske sensor<br />
I slutningen af 80’erne blev tryktransmitteren CERABAR<br />
udviklet af <strong>Endress+Hauser</strong> ved anvendelse af en ny kapacitiv<br />
sensor, hvis fremragende egenskaber rykkede normerne for<br />
tryktransmittere, samtidig med den nye teknik muliggjorde at<br />
prissætte denne transmitter langt under sammenlignelige typer.<br />
Allerede fra starten var målsætningen at kunne levere til alle<br />
anvendelsesmuligheder. Efterhånden etableredes der også en<br />
hel familie af tryktransmittere ud fra CERABAR, for at kunne<br />
tilbyde til flest mulige måleopgaver. Derved strækker paletten<br />
sig fra standardtryktransmittere med fast indstillet måleområde<br />
over tryktransmittere med frit indstilleligt måleområde<br />
(turndown 1:20) til intelligente tryktransmitterkonvertere for<br />
feltbusløsninger.<br />
Men hvorfor egentlig et kapacitivt princip, og hvorfor et<br />
keramisk materiale til sensoren?<br />
Gode grunde taler for det kapacitive princip...<br />
Konstruktionen af en kapacitiv tryksensor synes enkel. Tre<br />
elektrodeflader af guld, udført i tykfilmsteknik, danner en<br />
kondensator, hvis kapacitet måles. Ved påføring af et statisk tryk<br />
på membranen bliver kapacitetsændringen mellem membranen<br />
og de to referenceelektroder på den statiske sensordel påvirket.<br />
Denne grundlæggende målemetode har været kendt i mange<br />
år, og regnes for at være nøjagtig og med høj opløsning. Netop<br />
disse egenskaber, ekstremt høj og nøjagtig opløsning, gør dette<br />
kapacitive princip interessant for en digital hhv. en<br />
frekvensmoduleret signalkonverter. Årsagen til, at man ikke<br />
tidligere har kunnet anvende dette måleprincip, ligger ene og<br />
alene i ulineariteten i forholdet mellem trykket og den<br />
proportionale kapacitetsændring samt temperaturkoefficienten.<br />
På grund af de gunstige elektrodepladeplaceringer, samt<br />
opbygningen af lagkonstruktionen, opnås en væsentlig<br />
forbedring af temperaturkompenseringen. Det var dog alligevel<br />
nødvendigt med en elektronisk kreds til at linearisere og<br />
temperaturkompensere. Samtidig måtte denne kreds<br />
minimeres for at kunne blive anbragt umiddelbart på sensoren.<br />
Denne tilpasning til hver enkelt sensor med en<br />
lineariseringskreds forårsagede tidligere høje<br />
fremstillingsomkostninger, så en serieproduktion dengang ikke<br />
var rentabel. Først i dag, med den moderne teknik baseret på<br />
mikroprocessorer, er det muligt at producere en<br />
konkurrencedygtig hybridelektronik, som kan kalibreres ved<br />
hjælp af laser. Dette blev muligt ved udvikling af en integreret<br />
omskifter, som på en speciel måde sammenligner den<br />
trykafhængige kapacitet med en referencekapacitet.<br />
Een-komponentsystem<br />
I den sidste nye udgave af tryktransmitteren Cerabar S består<br />
sensoren af i 99,9% sintret oxidkeramik (Al2O3) og trelags<br />
elektrodeflader af guld, i tykfilmsteknologi. Disse sammenføres<br />
under høj temperatur til et een-komponent-system, som ikke<br />
har nogen krybeeffekt og derfor er langtidsstabilt. Endvidere<br />
udviser materialet aluminiumoxidkeramik over et stort område<br />
en konstant elasticitet, der giver nogle meget fine egenskaber<br />
med hensyn til hysterese og reproducerbarhed. For brugeren<br />
ikke at forglemme er også det faktum, at den ultrarene keramik<br />
er overordentlig korrosionsbestandig.<br />
Overbelastningssikkerhed<br />
Den største fordel ved konstruktionen er dog<br />
overbelastningssikkerhed ved trykstød. Allerede ved mindre<br />
overlast lægger grundenheden sig mod membranen og<br />
beskytter denne, så sensoren kan vende ubeskadiget tilbage til<br />
sit udgangspunkt når den kritiske påvirkning forsvinder. For<br />
transmittere baseret på keramiske måleceller er det ikke<br />
underligt, at en sensor med et måleområde på 100 mbar bliver<br />
leveret med en »garanteret overbelastningssikkerhed« på 10 bar<br />
(faktor 100).
Ikke altid nok<br />
Standard transmittere er egnet til anvendelse i gasser og rene<br />
væsker, som ikke er korrosive mod de medieberørte materialer.<br />
Der er imidlertid andre applikationer, hvor standard produktet<br />
ikke altid er nok, som f.eks.:<br />
• Høje og lave temperaturer.<br />
• Sanitære applikationer (fødevare, drikkevare og biokemi)<br />
• Aggressive, viskose eller urene væsker<br />
Procestilslutningen er tilpasningen mellem transmitter og proces<br />
og for ikke at have for mange typer af måleceller og transmittere<br />
har de fleste fabrikanter valgt at arbejde med et<br />
tilslutningekoncept, der gør at standard transmittere forholdsvis<br />
enkelt kan tilpasses mere specielle opgaver, blot ved at vælge<br />
den rigtige.<br />
Høj / lav temperatur<br />
Som standard, kan de nye keramiske celler modstå<br />
procestemperaturer mellem -200 o C og +150 o C - men med<br />
membranforsats, enten direkte monteret eller tilsluttet via et<br />
kapillarrør, kan transmitteren arbejde over et større<br />
temperaturområde – helt op til 280 o C.<br />
Forsatsen vil, på grund af den mekaniske konstruktion og<br />
transmissionsvæsken, fungere som "køler", herved reduceres<br />
temperaturen på den keramiske membran.<br />
Sanitær anvendelse<br />
l fødevare- og drikkevareindustrien, og efterhånden også i den<br />
biokemiske sektor, skal fittings på tanke og i rør være fri for<br />
"lommer", lette at adskille, og egnet til at modstå høje<br />
temperaturer under rengøring.<br />
Tryktransmittere med hygiejniske koblinger (flange, clamp eller<br />
mejerikobling) kan let tilpasse til direkte montage på tanke eller<br />
rør, ligesom der i dag også kan leveres de fleste speciel<br />
koblinger.<br />
Hvor der stilles særlige krav kan disse forsatse leveres med<br />
certifikater og godkendelser der dokumeterer at materialer,<br />
overflader og transmissionsvæsker lever op til industriens krav.<br />
Aggressive, viskose og urene medier<br />
Der er mange væsker, hvor standard materialer som messing,<br />
keramik eller rustfrit stål ikke er modstandsdygtigt. l disse<br />
tilfælde, må materialer udvælges til at modstå korrosionen fra<br />
processen.<br />
Da membranforsatsen ikke er en integreret del af transmitteren,<br />
kan mange forskellige materialer anvendes til at gøre en<br />
standard Cerabar anvendelig i de sværeste applikationer<br />
På billedet nedenfor ses et udvalg af de modeller<br />
<strong>Endress+Hauser</strong>’s Cerabar M transmiter leveres i. Paletten<br />
omfatter alt fra standardversioner med manometer tilslutning til<br />
flanger hvor man kan vælge mellem følgende materialer: rustfrit<br />
stål, hastelloy, monel, nikkel, tantal, titan eller PTFE coating.
Differenstrykmåling<br />
Måling af differenstryk er, som navnet antyder, en måling af<br />
forskellen mellem 2 tryk, og kan enten implementeres som to<br />
separate trykmålinger, samt en regneenhed til at differentiere<br />
signalerne – eller ved brug af en speciel<br />
differenstryktransmitter.<br />
Målecellen i sidstnævnte er i princippet opbygget af 2<br />
trykceller, der er forbundet således at en reduktion af den ene<br />
kapacitors ”volumen” vil øge den andens – man får direkte et<br />
udtryk for ”balancen” i systemet.<br />
I de fleste måleceller benyttes en transmissionsolie til at<br />
forbinde de 2 systemer, hvorfor cellen også har indbygget en<br />
temperatursensor til kompensation af volumenændringer<br />
afstedkommet af temperaturvariationer.<br />
Hele ”herligheden” pakkes ind mellem 2 flanger der danner et<br />
målekammer med procestilslutninger og transmitteren tilsluttes<br />
på toppen for et komplet målepunkt.<br />
Fordelen ved at benytte en differenstrykcelle er:<br />
• Små forskelle i trykket kan registreres – også ved meget<br />
høje statiske tryk.<br />
• En direkte måling med ét udgangssignal fra transmitteren.<br />
Typiske applikationer -<br />
Det er stort set kun fantasien der sætter grænser for hvor man<br />
kan anvende differenstrykmåling, men nogle af de mest<br />
udbredte opgaver er:<br />
Pumpe- og filterovervågning<br />
At overvåge en pumpe mod overbelastning gøres enklest ved at<br />
overvåge differenstrykket over pumpen. Er differenstrykket for<br />
højt kan der være risiko for at "brænde" pumpen af, mens et<br />
lavt differenstryk som oftest er tegn på at pumpen står stille<br />
eller er løbet tom. En overvågning benyttes derfor som alarm til<br />
at stoppe pumpen, altså skal "styringens" udgangssignal være en<br />
relækontakt der kan føres til motorværnet.<br />
Et filters tilstand overvåges normalt ved kontinuerlig at<br />
overvåge trykfaldet over dette. Et højt trykfald over filteret<br />
betyder at det er tilstoppet - og skal rengøres eller udskiftes.<br />
Overvågningen er derfor opbygget som pumpestyringen, nemlig<br />
en overvågning af differenstrykket, men denne gang benyttes<br />
alarmkontakten til at indikere "nu er det tid".<br />
Begge opgaver er typiske for en differenstryktransmitter, der let<br />
kan monteres henover ”objektet” og detektere de kritiske (ofte<br />
små) variationer der kan være ødelæggende for komponenten –<br />
også ved høje pumpetryk.<br />
Niveaumåling<br />
Hydrostatisk niveaumåling – hvor en tryktransmitter benyttes til<br />
at ”veje” væskesøjlen – anvendes i dag meget i<br />
procesindustrien, specielt indenfor fødevare og pharmaceutisk<br />
industri, hvor det ikke er velset med noget der ”rager ind i<br />
processen”.<br />
I mange procestanke er der dog et statisk tryk over<br />
væskeoverfladen, f.eks. i form af en inaktiv gas der beskytter<br />
mod bakterier. Trykket fra overfladen vil selvfølgelig påvirke<br />
måleresultatet, og for at få en korrekt måling er det derfor<br />
nødvendigt at trække det statiske tryk fra væskesøjlens tryk –<br />
altså måle differenstrykket.<br />
En meget stor del af de leverede differenstryktransmittere<br />
benyttes således til måling af niveau, og der fremstilles særlige<br />
udgaver med ”Remote Seals” – branchespecifikke<br />
procestilslutninger – monteret på kapillarrør, som gør det<br />
muligt montere transmitteren uden at man skal tage hensyn til<br />
damplommer, udluftning ell. lign.
Flowmåling<br />
På trods af introduktionen af mange nye måleprincipper, der<br />
både er mere nøjagtige, og måler over et større måleområde, er<br />
differenstryktransmitter forsat et af de mest udbredte elementer<br />
til kontinuerlig flowmåling. Sammenholdt med primær<br />
elementer som måleblænder, Venturirør/-dyser og Pitotrør<br />
udgør de et komplet system der alle fungerer efter samme<br />
grundprincipper, nemlig kontinuitetsligningen og Bernoulli's<br />
ligning, både til væske, gas og damp.<br />
Samtlige disse målere er afhængige af det faktum, at når en<br />
væske strømmer igennem en indsnævring, så stiger<br />
væskehastigheden. Dette betyder, at bevægelsesenergien<br />
stiger, og som konsekvens heraf falder det statiske tryk, idet<br />
energien er konstant.<br />
Afhængigheden mellem flowhastighed og differenstryk er<br />
kvadratisk – ligesom enhver differenstryk måling er et<br />
kompromis mellem hvor stort differenstryk man ønsker til<br />
målingen ctr. hvor stort blivende tryktab man ”kan leve med” –<br />
det betyder tilsammen at opløsningen ”i bunden” ikke er helt så<br />
god på disse målesystemer, som på mere moderne principper.<br />
Da mere end 30 % af alle industrielle gasflowmålere i dag er<br />
baseret på differenstrykmåling er differenstryktransmitterens<br />
udbredelse, blot på grund af denne anvendelse, ”garanteret”<br />
langt ud i fremtiden.
Den rigtige transmitter til Deres opgave<br />
Tryktransmitter anvendes i dag i et stort og varieret udbud indenfor<br />
enhver industriel måleopgave, spændende fra vand og spildevandsopgaver,<br />
over hygiejniske transmittere til fødevare- og pharmaceutisk<br />
industri, til robuste og indkapslede versioner til anvendelse i kemisk<br />
industri. <strong>Trykmåling</strong> indgår altid i procesreguleringen, og målingen er<br />
med til at give sikre og kritiske informationer om procesforløbet. Selv<br />
indenfor områder som flow- og niveaumåling er tryk- og differenstryktransmittere<br />
ofte anvendt.<br />
<strong>Trykmåling</strong> er således en af de vigtigste parametre indenfor industriel<br />
måleteknik, og det har animeret <strong>Endress+Hauser</strong> til løbende at udvikle<br />
og producere kvalitetstransmittere til netop denne måleopgave.<br />
Det betyder også at vi i dag kan tilbyde et bredt udvalg af transmittertyper,<br />
der alle kombinerer state-of-the-art technology med intelligente<br />
materialevalg, der garanterer aft vi kan tilpasse vort<br />
leverings-program til enhver måleopgave - til ethvart budget !<br />
Som en af verdens førende leverandører indenfor måleudstyr,<br />
garanterer navnet <strong>Endress+Hauser</strong> for at det valgte måleudstyr lever<br />
op til de krav som de stiller til en tryktransmitter.<br />
Modulopbyggede koncepter omkring præcise tryksensorer med<br />
keramisk- eller metalmembran, sikrer at transmitteren let kan<br />
tilpasses industriens stigende krav. kan tilpasses.<br />
Udover selve transmitteren omfatter vort program således også en<br />
lang række tilbehør, som kapillarrør, kondenspotter m.m. der<br />
benyttes til komplette løsninger for mere komplicerede opgaver -<br />
så behøver De kun handle et sted !<br />
Pressure types Relative/absolute pressure Relative/absolute pressure Hydrostatic pressure Relative/absolute pressure<br />
Areas of application Process pressure Process pressure Level Process pressure, Leve<br />
Span<br />
in bar<br />
in psi<br />
100 mbar - 400 bar<br />
1.5 psi - 6000 psi<br />
Pressure sensor Ceramic up to 40 bar (600 psi)<br />
Silicon up to 400 bar (6000 psi)<br />
Output 1 x PNP switch output<br />
2 x PNP switch outputs<br />
PNP switch output with additional<br />
4…20 mA analog output<br />
Process<br />
temperature in °C<br />
in °F<br />
–40°C up to 135°C<br />
–40°F up to 275°F<br />
100 mbar - 400 bar<br />
1.5 psi - 6000 psi<br />
Ceramic up to 40 bar (600 psi)<br />
Silicon up to 400 bar (6000 psi)<br />
100 mbar - 20 bar<br />
1.5 psi - 300 psi<br />
4…20 mA 4…20 mA (level)<br />
Pt100 (temperature)<br />
–40°C up to 135°C<br />
–40°F up to 275°F<br />
10 mbar - 400 bar<br />
0.15 psi - 6000 psi<br />
Ceramic Ceramic up to 40 bar (600 psi)<br />
Silicon up to 400 bar (6000 psi)<br />
–20°C up to 70°C<br />
–4°F up to 158°F<br />
4…20 mA<br />
4…20 mA HART ®<br />
PROFIBUS PA<br />
–40 up to 150°C<br />
–40°F up to 302°F<br />
350°C (662°F) with diaphragm seal<br />
Accuracy 0.5% up to turndown 4:1 0.5% 0.2% 0.2% up to turndown 10:1<br />
(optional 0.1 %)<br />
Long-term stability 0.15% / year 0.15% / year 0.1% / year 0.1% / year<br />
0.25% / 3 years<br />
Process connection Thread, Clamp, Hygiene Stainless steel mounting (tension relief)<br />
clamp,<br />
Stainless steel mounting screw<br />
Certificates /<br />
approvals<br />
Ceraphant T Cerabar T Waterpilot<br />
Cerabar M<br />
CE, ATEX, 3A, SIL 2 to IEC 61508,<br />
CULUS, FDA<br />
CE, ATEX, EEx ib, 3A, CSA, FDA,<br />
SIL 2<br />
CE, ATEX, CSA, FM, approvals for<br />
drinking water<br />
Flange, thread, hygiene, flush-mounted<br />
ceramic<br />
CE, ATEX, EEx ia, FM is, CSA gp/is,<br />
EHEDG, 3A, SIL 2
Vand og Spildevand<br />
De hydrostatiske pryktransmittere Deltapilot S og Waterpilot er<br />
pålidelige instrumenter til niveaumåling indenfor alle omårder af<br />
vandbehandling. Instrumenterne kan hurtigt og enkelt installeres<br />
næsten alle steder, da den selvrensende membran gør den dem uafhængige<br />
af belægninger, ligesom måleprincippet ikke forstyrres af<br />
skumdannelser på overfladen.<br />
Fødevare- og pharmaceutisk industri<br />
Hygiejniske installationer kræver specielle procestilslutninger, og<br />
beskyttelse, i et miljø hvor der rengøres intenst hver dag - også<br />
udvendig. Måleinstrumenterne skal kunne fungere/måle uden drift<br />
og afvigelser selv efter plydselige temperaturpåvirkninger, som i<br />
forbindelse med SIP/CIP processer.<br />
Deltapilot S Cerabar S Deltabar S<br />
Også her kan <strong>Endress+Hauser</strong> tilbyde stærke løsninger – Cerabar M til<br />
trykmåling i processerne og Deltapilot S til hydrostatisk niveaumåling.<br />
Kemi, petrokemi, energi og papirindustri<br />
Slidende og korrosive medier stiller store krav til transmitteren, lige<br />
fra materialevalg til diagnosticering i forbindelse med fejl.<br />
Til sådanne opgaver er den keramiske målecelle det ideelle valg - og<br />
sammen med de robuste transmittere Cerabar S and Deltabar S kan<br />
<strong>Endress+Hauser</strong> tilbyde tilpasses produkter til “de skrappe opgaver”,<br />
hvor cost of ownership og sikkerhed er nøgleordene.<br />
Hydrostatic pressure Relative/absolute pressure Differential pressure<br />
Level Process pressure, Level Differential pressure, Level, Flow<br />
10 mbar - 10 bar<br />
0.15 psi - 150 psi<br />
5 mbar - 700 bar<br />
0.075 psi - 10152 psi<br />
CONTITE (resistant to condensate) Ceramic up to 40 bar (600 psi)<br />
Silicon up to 700 bar (10152 psi)<br />
4…20 mA HART ®<br />
PROFIBUS PA,<br />
Foundation Fieldbus<br />
–10°C up to 100°C<br />
14°F up to 212°F<br />
4…20 mA HART ®<br />
PROFIBUS PA<br />
Foundation Fieldbus<br />
–40°C up to 180°C<br />
–40°F up to 356°F<br />
up to 350°C (662°F) with diaphragm seal<br />
0.1% up to turndown 10:1 0.075% up to turndown 100:1<br />
0.05% optional<br />
0.25 mbar - 40 bar<br />
0.004 psi - 600 psi<br />
Ceramic: 3 bar/45 psi<br />
Silicon: 40 bar/600 psi<br />
Static pressure up to 420 bar/ 6000 psi<br />
4…20 mA HART ® ,<br />
PROFIBUS PA,<br />
Foundation Fieldbus<br />
–40°C up to120°C<br />
–40°F up to 250°F<br />
up to 350°C (662°F) with diaphragm seal<br />
0.075% up to turndown 100:1<br />
0.05% optional<br />
Flange, thread, hygiene, flush-mounted ceramic Flange, thread, hygiene, flush-mounted ceramic<br />
0.18% of URL/year (sensor 100 mbar),<br />
Capillary, extended diaphragm seal, completely welded, thread,<br />
hygiene, flush-mounted ceramic<br />
CE, ATEX, EEx i, FM is, CSA is, 3A, EHEDG CE, ATEX, EEx ia/EEx d, FM is/xp,<br />
CSA is/xp, SIL 2, 3A<br />
CE, ATEX, EEx ia/EEx d, FM is/xp, CSA is/xp, SIL 2, 3A
Tryksensorer fra <strong>Endress+Hauser</strong><br />
Hvad enten der skal måles på kemikalier,<br />
slam eller gas og damp er hjertet i tryktransmitteren<br />
selve målecellen.<br />
Lige fra de første trin i udviklingen til produktionsstadiet<br />
skal sensoren leve op til de krav<br />
som anvendelsen kræver - hvad de så end<br />
måtte være. Det kræver både procesforståelse<br />
og produktionsviden at kunne udvikle og<br />
fremstille dette - det vigtigste led til processen,<br />
så det lever op til de krav der i dag stilles<br />
indenfor industrielle anvendelser af tryktransmittere.<br />
Polysilikon, halvledersensor<br />
Halvleder sensorer med metal membraner<br />
kan levers til såvel relativt-, som absolut- og<br />
differenstrykmåling.<br />
Denne sensor type lever op til industriens<br />
strengeste krav, og den indbyggede temperaturkompensation<br />
gør at de uden problemer<br />
kan anvendes i et stort temperaturområde til<br />
måling af tryk helt op til 700 bar.<br />
Overbelastningsbekyttet op til<br />
1050 bar<br />
Målenøjagtighed op til 0.05%<br />
Ufølsom overfor temperaturpåvirkninger<br />
og statiske tryk<br />
Membran materiale: Stainless<br />
steel, Hastelloy C, Monel,<br />
tantal eller guld-pletered<br />
<strong>Endress+Hauser</strong> har gennem de sidste 20år<br />
markedsøfrt, og kontinuerlig videreudviklet, et<br />
bredt program af sensorer til trykmåling. For at<br />
kunne gøre dette er vi afhængige af<br />
tilbagemeldinger fra markedet, og vi forsøger<br />
således at implementere Deres krav i vores<br />
produkter, for at opnå en så enkel intergration i<br />
processen som muligt.<br />
Dette har betydet at vi har udvilet såvel<br />
keramiske, som piezo sensorer, med mange<br />
forskellige membraner og procestilslutninger -<br />
alt sammen for at kunne tilbyde den optimale<br />
løsning til Deres måleopgave.<br />
CONTITE, forseglet sensor<br />
CONTITE sensoren er udviklet specielt til<br />
niveaumåling. Med den særlige beskyttelse af<br />
celle og elektronik er CONTITE sensoren det<br />
rigtige valg hvor der er risiko for fugt- og<br />
kondensdannelse.<br />
Selve måleelementet er beskyttet og hermetisk<br />
forseglet mellem procesmembranen og membranen<br />
til aftastning af omgivelsestrykket,<br />
hvilket gør cellen 100% resistent overfor indtrængende<br />
fugt.<br />
Proces membranen er lavet af Hastelloy C4 og<br />
den fysiske udformning sikrer at den er ufølsom<br />
overfor belægninger, samtidig med den er vanskellig<br />
at beskadige/deformere.<br />
Ceraphire, keramisk sensor<br />
Keramik er et af de hårdeste materialer i<br />
denne verden og det korrosive egenskaber<br />
sikrer at anvendelse af dette materiale giver<br />
det bedste egenskaber mod mediet.<br />
Den nye Ceraphire kapacitive keramiske<br />
sensor fra Endress+hauser har en membran<br />
der er op til 30 gange tykkere end<br />
konventionelle keramiske sensorer. Alligevel<br />
vil selv den mindste deformation af<br />
membranen resultere i et målesignal med høj<br />
præcision - og gentagelsesnøjagtighed.<br />
Samtidig sikrer den ultra rene keramik<br />
(99.9%) høj bestandighed overfor korrosion,<br />
lav temepratur hysterese og den bedste<br />
sikring mod overlast.<br />
Modstandsdygtig overfor<br />
kemikalier, syrer og slidende<br />
medier<br />
“Tør” sensor uden transmissions<br />
olie<br />
100% vacuum-sikret<br />
Advarsel ved membran fejl
Applicator - den tekniske assistent på internettet<br />
Er De i tvivl om hvilket instrument der er det<br />
bedst egnede til opgaven, så kan Applicator<br />
hjælpe Dem på vej.<br />
På vor hjemmeside finder De den sidste nye<br />
version af vort hjælpeværktøj til udvælgelse og<br />
dimensionering af vore måleinstrumenter.<br />
Baseret på data fra Deres proces kan Applicator<br />
foreslå en løsning til måleopgave.<br />
Såfremt der er alternative løsninger kan specifikationerne,<br />
for disse, med nogle få<br />
“museklik”, sammenlignes og datablade udskrives.<br />
Det kan ikke være lettere ! www.dk.endress.com<br />
Denmark<br />
<strong>Endress+Hauser</strong> A/S<br />
Poppelgårdvej 10-12<br />
DK-2860 Søborg<br />
Tel. +45 70 131 132<br />
Fax +45 70 132 133<br />
info@dk.endress.com<br />
www.dk.endress.com<br />
CO 003/02/03.07