Современные датчики давления отечественного производства

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

 

 

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ»

 

Современные датчики давления отечественного производства

 

 

 

Вариант № 1

 

 

 

Выполнил: студент гр. БАГ-10-01  __________    А.А. Масалимова

подпись

 

«______»_____________2013г.

дата сдачи на проверку

 

 

 

Проверил: доцент ________________ С.В. Светлакова

подпись

 

 

 

Оценка _________ «______»_____________2013г.

дата проверки

 

 

Уфа 2013

Содержание

 

Введение 3

 1 Интеллектуальный датчик избыточного давления  Метран-150…………...4

2  Промышленный  преобразователь сверхвысокого  давления  DMP 304…….8

3 Датчик абсолютного давления АИР-10S (малогабаритный, для суровых условий эксплуатации)…………………………………………………………...11

4 Датчик перепада давления Корунд-ДД………………………………………15

5  Датчики  давления-разрежения  ЭЛЕМЕР-100……………………………....18

Заключение……………………………………………………………………..…21

Список использованных источников……………………………………………22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

          Датчик, сенсор (от англ. sensor) — термин систем управления, первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал.

В настоящее время различные датчики широко используются при построении систем автоматизированного управления.

Датчик давления — устройство, физические параметры которого изменяются в зависимости от давления измеряемой среды (жидкости, газы, пар). В датчиках давление измеряемой среды преобразуется в унифицированный пневматический, электрический сигналы или цифровой код.

Датчик давления состоит из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент и приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей и устройства вывода.

Основным отличием одних приборов от других является точность регистрации давления, которая зависит от принципа преобразования давления в электрический сигнал:

-тензометрический;

-пьезорезистивный;

-емкостной;

- индуктивный;

- резонансный;

- ионизационный.[1]

 

 

 

 

1 Интеллектуальный датчик избыточного давления Метран-150

 

Тип датчика: генераторный (под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерирует напряжение или ток)

Интеллектуальные датчики давления серии Метран-150  (рисунок 1) предназначены для непрерывного преобразования в унифицированный токовый выходной сигнал и/или цифровой сигнал в стандарте протокола HART (цифровой промышленный протокол передачи данных) входных измеряемых величин:

- избыточного давления;

- абсолютного давления;

- разности давлений;

- давления-разрежения;

-гидростатического давления (уровня).

Датчик состоит из сенсорного модуля и электронного преобразователя. Сенсор состоит из измерительного блока и платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП).  Давление подается в камеру измерительного блока, преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сигнала.

 

 

Рисунок 1- Датчик давления Метран-150 (модель 150CDR)

Конструкция датчика показана на рисунке 2. Измерительный блок датчиков этих моделей состоит из корпуса 1 и емкостной измерительной ячейки Rosemount 2. Емкостная ячейка изолирована механически, электрически и термически от измеряемой и окружающей сред. Измеряемое давление передается через разделительные мембраны 3 и разделительную жидкость 4 к измерительной мембране 5, расположенной в центре емкостной ячейки. Воздействие давления вызывает изменение положения измерительной мембраны 5, что приводит к появлению разности емкостей между измерительной мембраной и пластинами конденсатора 6, расположенным по обеим сторонам от измерительной мембраны. Разность емкостей измеряется АЦП и преобразуется электронным преобразователем в выходной сигнал.

 

Рисунок 2 – Конструкция измерительного блока датчика Метран-150

 

Фирма-производитель:  промышленная группа «Метран»  - ведущая российская компания по разработке, производству и сервисному обслуживанию интеллектуальных средств измерений для всех отраслей промышленности в России и СНГ.

 

 

Варианты применения датчика: датчики давления Метран-150 используются для измерения давления в нефтяной и газовой промышленности. Измерение давления, расхода, уровня в технологическом цикле сепарации товарной нефти из нефтеводной смеси, поступающей из скважин. Обеспечение контроля заданных технологических режимов работы (по давлению) насосных агрегатов перекачивающей станции (НПС), крановых площадок трубопроводов, резервуарных парков газа, нефти и нефтепродуктов. Обеспечение повышенных требований по точности, стабильности и надежности измерения давления на узлах коммерческого учета газа, нефти и нефтепродуктов.[2]

В таблице 1 представлены сводные характеристики датчика Метран-150 CDR.

 

Таблица 1 – Сводная таблица основных характеристик датчика давления Метран-150CDR

Параметр	Характеристика, значение
Измеряемая физическая величина	Избыточное давление жидкостей и газов
Область применения	работы (по давлению) насосных агрегатов перекачивающей станции
Верхний предел измерения (ВПИ) избыточного давления, МПа	0,6; 1,6; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40; 60; 100
Диапазон рабочих температур, ºС	- 55…+80
Погрешность измерений, %	от ±0,075
Дискретность измерения, с	0,1
Вид выходного сигнала	Сигнал по HART-протоколу
Напряжение питания, В	12...42
Потребляемый ток, мА	≤ 400
Масса, кг	3,1
Габариты, диаметр х длина (мм)	90x189
Цена, руб.	23420

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2  Промышленный  преобразователь сверхвысокого  давления  DMP 304

 

 

     Датчик высокого  давления DMP 304 (Рис.3) специально разработан для приложений, требующих высокой точности измерений и повышенной надёжности. Модель DMP 304 включает в себя компенсированный тонкоплёночный чувствительный элемент, размещённый на мембране из нержавеющей стали. Благодаря прочному корпусу из нержавеющей стали возможна эксплуатация датчика в экстремальных условиях и во взрывоопасных зонах

Преимущества и особенности датчика давления DMP304

• применимы для воды и жидкостей, совместимых с PVC и керамикой Al2O3
• специальная конструкция с открытой мембраной
• долговременная стабильность калибровочных характеристик
• компенсация температурной погрешности
• защита от неправильного подключения, короткого замыкания и перепадов напряжения
• прочная и надёжная конструкция для тяжёлых условий эксплуатации
• продолжительный срок службы

Датчик состоит из измерительного блока давления и электронного преобразователя, конструктивно объединенных в стальном корпусе. Возможно исполнение датчика с встроенным светодиодным дисплеем и двумя релейными выходами. Конструкция датчика  и его габаритные размеры изображены на рис.4.

      Измерительный блок давления (тензомодуль в дальнейшем) состоит из стального сварного корпуса, на металлостеклянном основании которого закреплен первичный преобразователь давления, выполненный из монокристаллического кремния.

На мембране данного преобразователя сформирован мост Уинстона из диффузионных тензорезисторов. За исключением модели DMP 343, преобразователь отделен от измеряемой среды стальной мембраной, приваренной к корпусу тензомодуля. Давление, воздействующее на стальную мембрану, передается на первичный преобразователь через силиконовое масло, которым заполнен тензомодуль и вызывает изменение сопротивления тензорезисторов и, как следствие, разбаланс мостовой схемы. Электрический сигнал из первичного преобразователя через металлостеклянные гермовыводы подается в электронный преобразователь, осуществляющий, помимо питания тензомодуля, линеаризацию, термокомпенсацию и преобразование сигнала в унифицированный выходной сигнал постоянного тока или напряжения.

Рисунок 3 - Датчик давления DMP 304

Рисунок 4- Конструкция и габаритные размеры датчика  DMP 304

 

   Фирма-производитель:  БД Сенсорс РУС - российское подразделение международной группы компаний BD Sensors, специализирующейся на разработке и производстве высококачественных датчиков давления и гидростатических датчиков уровня для различных применений и отраслей промышленности. Благодаря концентрации усилий в этой области БД Сенсорс РУС занимает достойное место среди лидеров рынка приборов и оборудования для измерения давления и уровня.

    Варианты  применения датчика:

• гидравлика
• водоструйная резка
• химические и нефтехимические приложения с высоким давлением.[3]

 

В таблице 2 представлены сводные характеристики датчика DMP 304

 

 

 

Таблица 2 – Сводная таблица основных характеристик датчика давления DMP 304

Параметр	Характеристика, значение
Измеряемая физическая величина	Сверхвысокое давление жидкостей и газов
Область применения	гидравлика водоструйная резка химические и нефтехимические приложения с высоким давлением
Верхний предел измерения (ВПИ) избыточного давления, МПа	2,5; 4; 6
Диапазон рабочих температур, ºС	- 40…+100
Погрешность измерений, %	от ±0,5 ДИ
Дискретность измерения, с	0,1
Вид выходного сигнала	Сигнал по HART-протоколу
Напряжение питания, В	12...42
Потребляемый ток, мА	≤ 400
Масса, кг	0,26
Габариты, диаметр х длина (мм)	39,5x161
Цена, руб.	1261

 

 

 

 

 

 

3 Датчик абсолютного давления АИР-10S (малогабаритный, для суровых условий эксплуатации)

 

Датчики  давления АИР-10S(Рис.5)-малогабаритные микропроцессорные  8-диапазонные датчики давления полевого исполнения.  Датчики имеют высокую степень пылевлагозащиты (до IP67) и коррозионностойкое исполнение корпуса. Датчики предназначены для непрерывного преобразования абсолютного давления, избыточного давления, избыточного давления-разряжения, дифференциального давления в унифицированный выходной токовый сигнал 4...20 мА.

Для конфигурации датчики имеют 6 микропереключателей и 2 подстроечных резистора (тонкая подстройка «нуля» и диапазона). Безвинтовая виброустойчивая клеммная колодка обеспечивает быстрое и удобное подключение цепей питания и токового выхода. Вид сверху на электронное устройство со снятой крышкой изображен на рис.6.

Датчики оснащены современными тензорезистивными сенсорами с металлическими и керамическими мембранами. Тензорезистивные сенсоры с металлической разделительной мембраной из нержавеющей стали 316L, выполненные по технологии КНК, имеют высокую перегрузочную способность до 300% от верхнего предела измерений.  Примененные в датчиках керамические сенсоры обладают высокой стойкостью к перегрузкам (до 600%) и особо высокой стойкостью к агрессивным средам. 

Для вязких и быстро застывающих сред применяются сенсоры с открытой мембраной из нержавеющей стали или из керамики.

В датчиках применяются сенсоры ведущих европейских производителей (Бельгия, Швейцария).

Конструкция и габаритные размеры датчика АИР-10S изображены на рис.7.

 

Рисунок 5- Датчики давления АИР-10S

 

Рисунок 6- Вид сверху на электронное устройство со снятой крышкой

1 - кнопка подстройки «нуля»  «Корр.«0»; 2 - блок переключателей  для задания конфигурации; 3 - вилка  для подключения к интерфейсу RS 232; 4 -винт подстройки нижнего предела выходного сигнала «Рег.МИН»; 5 - винт подстройки верхнего предела выходного сигнала«Рег.МАКС»; 6 - колодка для внешних подключений

 

Рисунок 7- Конструкция и габаритные размеры датчика давления АИР-10S

 

Фирма-производитель: НПП «ЭЛЕМЕР» — ведущий российский приборостроительный завод, более 20 лет разрабатывающий и выпускающий надежные системы и средства автоматизации.

 Варианты применения датчика:  АИР-10S используются в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами. Взрывозащищенные преобразователи АИР-10SEx предназначены для применения во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок в соответствии с установленной маркировкой взрывозащиты, требованиями главы 7.3 ПУЭ, гл. 3.4 ПТЭЭП и других нормативных документов, регламентирующих применение электрооборудования во взрывоопасных зонах, где возможно образование взрывоопасных смесей категории IIС групп Т1 — Т6.[4]