Auswahlkriterien für Druckmessumformer

Die Auswahl des richtigen Druckmessumformers gewährleistet eine zuverlässige und präzise Datenerfassung. Da es viele verschiedene Typen gibt, kann die Auswahl des idealen Druckaufnehmers schwierig sein. Es ist wichtig, verschiedene Parameter wie Druckbereich, Genauigkeit, Medienverträglichkeit und Umweltbedingungen zu berücksichtigen. In diesem Artikel werden diese Parameter im Detail untersucht, um dem Benutzer zu helfen, eine fundierte Entscheidung bei der Auswahl eines Messwertaufnehmers zu treffen. Lesen Sie unseren Artikel über Druckmesswandler, um mehr über die Funktionsweise des Geräts zu erfahren.

Auswahlkriterium

• Druckbereich
• Anschlussgröße und Spannung
• Linearität
• Prozessmedien
• Art der Ausgabe
• Anwendung und Art der Messung
• Temperaturbereich:
• Genauigkeit
• Auflösung
• Reaktionszeit
• Installationsumgebung
• Konstruktionsmerkmale
• Wartung
• FAQs

Druckbereich

Es ist von entscheidender Bedeutung, den Messbereich eines Druckaufnehmers zu bestimmen. Der Bereich bezieht sich auf den maximalen und minimalen Druck, den der Messwertaufnehmer genau messen kann. Bei der Auswahl des Bereichs sind zwei wesentliche Parameter zu berücksichtigen:

• Genauigkeit: Der Bereich sollte niedrig sein, um die beste Genauigkeit zu erzielen (wird später besprochen), wobei der normale Betriebsdruck irgendwo in der Mitte dieses Bereichs liegt.
• Überdruckschutz: Es ist wichtig zu bedenken, was passieren könnte, wenn der Druck aufgrund von Fehlern, Konstruktionsmängeln oder Testfehlern den normalen Betriebsbereich überschreitet. Um sich dagegen abzusichern, ist es wichtig, den erforderlichen Überdruckschutz zu spezifizieren, der sicherstellt, dass der Messwertaufnehmer Drücke außerhalb des normalen Bereichs verarbeiten kann, ohne beschädigt zu werden.

Beispiel

Überlegen Sie, ob Sie einen Messumformer für ein Hydrauliksystem wählen, das mit 137,8 bar (2000 psi) arbeitet.

• Genauigkeit: Wählen Sie einen Druckmessumformer mit einem Bereich um diese 137,8 bar (2000 psi) für optimale Genauigkeit. So würde beispielsweise ein Messwertaufnehmer im Bereich von 103,4 bar (1500 psi) bis 172,3 bar (2500 psi) einen genauen Messwert für den typischen Betriebsdruck liefern. Dies liegt daran, dass der Betriebsdruck in der Mitte des Messbereichs des Aufnehmers liegt, wo er Druckänderungen am besten erkennen und messen kann.
• Überdruckschutz: Es ist wichtig, sich Gedanken darüber zu machen, was in einer anormalen Situation passieren könnte, z. B. wenn ein Ventil klemmt und den Druck auf 206,8 bar (3000 psi) ansteigen lässt. Der Messwertaufnehmer sollte diese Überdrucksituation unbeschadet überstehen. Ein Aufnehmer mit ausreichendem Überdruckschutz, z. B. bis zu 4000 psi, ist eine gute Wahl.

In diesem Fall könnte der ideale Druckmessumformer für dieses System zwischen 1500 psi und 2500 psi liegen, um eine optimale Genauigkeit und einen Überdruckschutz bis 4000 psi zu gewährleisten.

Anschlussgröße und Spannung

Die Anschlussgröße bestimmt, wie der Messwertaufnehmer in das System passt. Es ist wichtig, dass die Kompatibilität mit den vorhandenen Komponenten und eine sichere und leckagefreie Verbindung gewährleistet ist. Die Wahl eines Messwertaufnehmers mit dem passenden Spannungsbereich gewährleistet den ordnungsgemäßen Betrieb und die Integration in Ihr Stromversorgungssystem. Vergewissern Sie sich, dass die gemessene Gewindegröße des Messwertaufnehmers zu den Geräten oder Armaturen passt, um Lecks zu vermeiden und eine zuverlässige Verbindung zu gewährleisten.

Linearität

Linearität bei Druckmessumformern bezieht sich auf die Fähigkeit des Geräts, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das direkt proportional zum Eingangsdruck ist. Einfacher ausgedrückt: Wenn sich der Druck verdoppelt, sollte sich auch der Ausgang des Messwertaufnehmers verdoppeln, wobei eine perfekte Linearität vorausgesetzt wird. In praktischen Anwendungen kann es jedoch zu einer geringen Nichtlinearität zwischen den Eingangs- und Ausgangsmesswerten kommen. Eine Nichtlinearität zwischen 0,2 und 0,5 % bedeutet zum Beispiel, dass die Messwerte um bis zu 0,5 % des gesamten Messbereichs abweichen können.

Prozessmedien

Die Teile des Druckmessumformers, die direkt mit der Prozessflüssigkeit in Berührung kommen, werden als "benetzte Teile" bezeichnet. Die medienberührten Teile des Messwertaufnehmers müssen mit dem verwendeten Medium kompatibel sein. Zu den üblichen Überlegungen zu Prozessmedien gehören:

• Kompatibilität: Wählen Sie Materialien, die mit der jeweiligen Prozessflüssigkeit kompatibel sind, um Korrosion oder Verschmutzung zu vermeiden.
• Hochnickelhaltige Legierungen: Für korrosive Flüssigkeiten wie Meerwasser sollten Sie wegen ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit Legierungen mit hohem Nickelgehalt verwenden.
• Edelstahl Edelstahl 304 und 316 sowie 17-4 werden aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit häufig für Druckmessgeräte in verschiedenen Anwendungen verwendet.
• Sanitärarmaturen: In der Hygieneindustrie (z. B. in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie) werden Druckmessumformer mit Sanitärarmaturen verwendet, um Sauberkeit zu gewährleisten und die Ansammlung von Bakterien zu verhindern. Die Sanitärarmaturen ermöglichen eine schnelle und einfache Reinigung des Aufnehmers, entweder durch manuelle Demontage oder durch einen automatischen Reinigungsprozess.

Art der Ausgabe

Druckmessumformer können unterschiedliche Ausgänge haben, die jeweils einzigartige Merkmale und Vorteile bieten:

• Ratiometrische Ausgabe: Das Ausgangssignal ändert sich proportional zur Spannungsversorgung. Sie ist von Vorteil, wenn die Stromversorgung des Systems nicht stabil ist, da sie dazu beiträgt, die Genauigkeit der Ausgabe zu erhalten.
• mV/V output: Dies ist ein Millivolt pro Volt Ausgang. Es ist die einfachste und billigste Ausgangsoption und ist unverstärkt, d. h. es liefert ein Rohsignal direkt vom Sensorelement. Dieser Ausgangstyp eignet sich für Übertragungen über kurze Entfernungen und wird häufig in kontrollierten Umgebungen eingesetzt.
• Verstärkter Spannungsausgang: Einige Druckaufnehmer verfügen über eingebaute Verstärker, um den Ausgangssignalpegel zu erhöhen. Dies macht das Signal robust gegenüber elektrischem Rauschen und ermöglicht die Übertragung über größere Entfernungen.
• mA-Ausgang: Der Stromausgang, in der Regel 4-20 mA, wird verwendet, wenn das Signal über große Entfernungen übertragen werden muss. Das liegt daran, dass der Strom im Gegensatz zur Spannung nicht über die Entfernung abnimmt. Diese Art der Ausgabe ist in industriellen Anwendungen üblich.
• Digitale Ausgänge: Einige Druckmessumformer verfügen über einen digitalen Ausgang, der direkt mit einem Computer oder anderen digitalen Systemen verbunden werden kann.

Anwendung und Art der Messung

Die Wahl der richtigen Druckmessart für einen Druckmessumformer hängt weitgehend von der spezifischen Anwendung und den Anforderungen des Systems ab, in dem er eingesetzt werden soll. Gängige Arten der Druckmessung sind:

• Absolute: Diese Art der Druckmessung bezieht sich auf ein perfektes Vakuum. Er misst den Gesamtdruck, der von der Flüssigkeit ausgeübt wird, einschließlich des atmosphärischen Drucks.
• Spurweite: Der Manometerdruck wird gegen den atmosphärischen Umgebungsdruck referenziert. Er misst den Druck über oder unter dem örtlichen atmosphärischen Druck.
• Differenzial: Damit wird der Druckunterschied zwischen zwei Punkten in einem System gemessen. Dies ist nützlich, wenn die Druckdifferenz und nicht der Absolut- oder Überdruck entscheidend ist.
• Vakuum: Unter Vakuum versteht man den Druck, der unter dem atmosphärischen Druck liegt. Er wird in Absauggeräten oder in Situationen verwendet, die einen reduzierten Druck erfordern.
• Bidirektional: Bidirektionale Druckwandler können positive und negative Drücke (über und unter dem atmosphärischen Druck) messen. Dies ist in Systemen erforderlich, in denen der Druck von einem Referenzpunkt aus in beide Richtungen schwanken kann.

Lesen Sie unseren Artikel über Atmosphärendruck, Absolutdruck, Überdruck und Differenzdruck, um mehr über die verschiedenen Druckarten zu erfahren.

Temperaturbereich:

Vergewissern Sie sich, dass der Druckmessumformer für den Temperaturbereich geeignet ist, in dem er eingesetzt wird. Messwertaufnehmer in Dünnschichttechnologie funktionieren auch bei hohen Temperaturen hervorragend. Die dünnen Materialschichten (z. B. Metall oder Halbleiter) halten hohen Temperaturen besser stand als andere Technologien, da sie sich bei extremer Hitze weniger ausdehnen, zusammenziehen oder abbauen.

Extreme Temperaturen können zu Fehlern in der Ausgabe eines Messwertaufnehmers führen, die oft in Prozent des Skalenendwerts über 1°C (%FS/°C) angegeben werden. Wenn beispielsweise ein Druckmessumformer eine Fehlerrate von 0,2 % des Skalenendwerts pro Grad Celsius (%FS/°C) hat und die Temperatur um 10 °C steigt, kann der Ausgang um 2 % des Skalenendwerts abweichen, was die Genauigkeit der Druckmessungen beeinträchtigt.

Genauigkeit

Die Druckmessgenauigkeit eines Druckmessumformers gibt an, wie nahe seine Messungen am tatsächlich gemessenen Druck liegen. Wenn der Messumformer beispielsweise einen Skalenendwert von 0 bis 6,9 bar (0 bis 100 psi) hat und seine Genauigkeit 0,5 % des Skalenendwerts beträgt, bedeutet dies, dass die Messungen des Geräts an jedem beliebigen Punkt innerhalb seines Bereichs um bis zu 0,03 bar (0,5 psi) vom tatsächlichen Druckwert abweichen können.

Bei vielen Standardanwendungen reicht ein Manometer mit einer Genauigkeit von 0,5 % aus, um zuverlässige Messungen zu liefern. Bei bestimmten kritischen Anwendungen mit niedrigen Drücken (z. B. in der Luft- und Raumfahrt, in der Pharmazie oder bei der Halbleiterherstellung), bei denen genaue Druckmessungen unerlässlich sind, werden jedoch höhere Genauigkeiten gewünscht.

Auflösung

Die Auflösung eines Druckaufnehmers bezieht sich auf die kleinste Druckänderung, die der Aufnehmer erkennen kann. Wenn ein Druckmessumformer beispielsweise einen Skalenendwert von 100 psi und eine Auflösung von 0,1 % hat, kann er Änderungen von nur 0,1 psi erkennen. Die Auflösung eines Druckaufnehmers ist entscheidend, da sie die Genauigkeit der Messungen bestimmt. Hochauflösende Messwertgeber werden für präzise Messungen benötigt, während eine geringere Auflösung für die allgemeine Erfassung ausreicht. Der Bedarf an Auflösung hängt von der Anwendung ab, und die Kosten für Messwertaufnehmer mit höherer Auflösung können höher sein.

Reaktionszeit

Die Ansprechzeit ist die Zeit, die der Messwertaufnehmer benötigt, um auf eine Druckänderung zu reagieren und ein Signal auszugeben. Sie ist wichtig, weil sie die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Druckerkennung beeinflusst. Bei der Auswahl eines Schallkopfs sind schnelle Reaktionszeiten für die Echtzeitüberwachung (wie bei einem medizinischen Beatmungsgerät) erforderlich, während langsamere Schallköpfe für allmähliche Druckänderungen ausreichen und kostengünstiger sein können.

Installationsumgebung

Korrosion und Exposition gegenüber explosiven Dämpfen sind zwei wichtige Faktoren, die die Leistung und Sicherheit von Messwertaufnehmern beeinträchtigen können.

• Korrosion: Spritzer von ätzenden Flüssigkeiten oder Einwirkung von ätzenden Gasen auf die Gehäuseoberfläche.
• Explosive Dämpfe: Wenn der Installationsbereich explosive Dämpfe enthält, müssen der Messwertgeber und seine Stromversorgung für diese Umgebungen geeignet sein. Zu diesem Zweck werden sie in der Regel in explosionsgeschützten Gehäusen oder in eigensicheren Konstruktionen untergebracht. Bei eigensicheren Konstruktionen wird die den elektrischen Geräten im Gefahrenbereich zur Verfügung stehende Leistung auf einen Wert eingestellt, der unter dem liegt, der die Gase entzündet.

Konstruktionsmerkmale

Für Anwendungen mit zähflüssigen oder partikelbeladenen Medien sind spezielle Ausführungen von Druckmessumformern mit Spülungsdiagrammen erhältlich. Flush-Diagramme enthalten eine kleine Öffnung, durch die ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom über das Sensorelement des Messwertaufnehmers fließt, der es effektiv reinigt und die Ablagerung von Schmutz oder Verunreinigungen verhindert. Diese Eigenschaft ist besonders in der Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie von Vorteil. Druckmessumformer mit lebensmittelechter Flüssigkeitsfüllung sind speziell für Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie konzipiert. Diese Messwertgeber verwenden eine inerte und lebensmittelverträgliche Füllflüssigkeit, die die Unversehrtheit und Sicherheit der verarbeiteten Lebensmittel gewährleistet.

Wartung

Die Wahl von Druckmessumformern mit Selbstkalibrierungsfunktionen oder einfachen Kalibrierungsverfahren kann den Wartungsbedarf und die Ausfallzeiten reduzieren. Die Wahl von langlebigen und stabilen Messwertgebern kann auch den Bedarf an häufiger Wartung minimieren und eine gleichbleibende Leistung über einen längeren Zeitraum gewährleisten.

FAQs

Wie wirkt sich die Genauigkeit eines Druckaufnehmers auf seine Auswahl aus?

Die Genauigkeit ist entscheidend, da sie bestimmt, wie nahe der gemessene Wert am tatsächlichen Wert liegt. Für kritische Anwendungen wie die Luft- und Raumfahrt und die Pharmazie ist eine höhere Genauigkeit erforderlich.

Warum ist der Druckbereich bei der Auswahl eines Druckaufnehmers wichtig?

Der Druckbereich stellt sicher, dass der Messwertaufnehmer innerhalb seiner Grenzen arbeitet. Die Auswahl eines Messwertaufnehmers mit einem geeigneten Messbereich verhindert Schäden und ungenaue Messwerte.