Датчик давления Метран-100 и Метран-150.

Датчики давления Метран-100 (далее по тексту датчики) предназначены для непрерывного преобразования измеряемой величины - давления избыточного, абсолютного, разрежения, давления-разрежения, разности давлений, гидростатического давления нейтральных и агрессивных, газообразных и жидких сред в унифицированный токовый выходной сигнал и/или цифровой сигнал на базе HART-протокола, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS-485 с протоколами обмена ICP или Modbus.

Датчики предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами на предприятиях газовой, металлургической, химической, пищевой отраслей промышленности, в том числе на объектах атомной энергетики, а также для измерения давления газообразного кислорода.

Датчики предназначены для работы во взрывобезопасных и взрывоопасных условиях. Взрывозащищенные датчики с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» имеют обозначения "Метран-100-Ех"; взрывозащищенные датчики с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» имеют обозначение "Метран-100-Вн".

Датчики разности давлений могут использоваться для преобразования значения уровня жидкости, расхода жидкости, газа или пара в унифицированный токовый выходной сигнал и/или цифровой сигнал.

Принцип действия датчиков основан на тензорезистивном эффекте в полупроводниковом чувствительном элементе под воздействием измеряемой величины. Изменение электрического сопротивления тензорезисторов чувствительного полупроводникового упругого элемента преобразуется в электронном блоке датчика в стандартный аналоговый и/или цифровой выходной сигнал.

Датчики имеют унифицированный микропроцессорный электронный преобразователь сигналов и отличаются лишь конструкцией измерительного узла с тензорезисторным преобразователем входной величины.

В зависимости от измеряемой величины датчики имеют следующие обозначения: Метран-100-ДИ - датчики избыточного давления; Метран-100-ДА - датчики абсолютного давления; Метран-100-ДВ - датчики разрежения; Метран-100-ДИВ - датчики давления - разрежения; Метран-100-ДД - датчики разности давлений; Метран-100-ДГ - датчики гидростатического давления. Для визуализации результатов измерений и параметров настройки датчики могут быть укомплектованы индикаторными устройствами.

Для обеспечения устойчивости к электромагнитным воздействиям датчики могут быть укомплектованы блоком фильтра помех (БФП).

Рис. 1.14 Конструкция датчика серии Метран-100

(модель 1411).

1— фланец; 2 — корпусом; 3 — мембрана. 4 — жесткий центр; 5 — тяга; 6,7 — камеры; 8 — рычаг тензопреобразователя.

Между фланцем 1 и корпусом 2 крепится мембрана 3. К мембране приваривается жесткий центр 4. Жесткий центр с помощью тяги 5 соединен с рычагом тензопреобразователя 8. При измерении разности давлений (ДД) положительное давление подается в камеру 6, а отрицательное в камеру 7. Измеряемое давление, поданное в камеру 6 или 7, воздействует на мембрану и перемещает ее. Перемещение мембраны через жесткий центр 4 и тягу 5 передается на рычаг тензопреобразователя. Перемещение рычага вызывает деформацию мембраны тензопреобразователя, с которой жестко соединен рычаг. На мембране тензопреобразователя расположены тензорезисторы. Деформация мембраны тензопреобразователя вызывает изменение сопротивления тензорезисторов. Электронное устройство датчика преобразует изменение электрических сопротивлений в стандартный аналоговый сигнал.

В датчике Метран-150 в качестве одного из первичных преобразователей давления также используется новая емкостная ячейка Rosemount (рис. 1). Она образована двумя цилиндрическими основаниями 1, между которыми расположена плоская металлическая мембрана 2. На торцах цилиндрических оснований, обращенных к поверхности мембраны, имеются диэлектрические вкладыши 3 с тонкопленочными металлическими электродами 4. Цилиндрические основания и мембрана сварены между собой по наружному контуру, образуя симметричную и прочную конструкцию ячейки. Таким образом, между металлической мембраной и электродами, расположенными по обе стороны от нее, образованы две емкости конденсаторов.

При перемещении мембраны под действием измеряемого давления происходит увеличение емкости одного из конденсаторов и уменьшение емкости другого. Это дифференциальное изменение емкостей ячейки под действием давления преобразуется и обрабатывается в электронном устройстве датчика.

Рис. 1.15. Емкостная ячейка:

1 — цилиндрические основания; 2 — мембрана;

3 — диэлектрические вкладыши; 4 — электроды;

Емкостная ячейка – существенное, но недостаточное условие для успешной работы прибора, поэтому датчики давления Метран и Rosemount обладают следующими конструктивными особенностями:

· симметричность конструкции, которая обеспечивает одинаковое количество заполняющей жидкости с стороны камер высокого и низкого давления. Таким образом, при изменении температуры жидкость расширяется равномерно, что со стороны высокого давления, что со стороны низкого давления, обеспечивая взаимную компенсацию температурной погрешности;

· наиболее важным параметром конструкции является объем заполняющей жидкости: чем он меньше, тем меньше влияние заполняющей жидкости на точность показаний от расширения/сжатия под воздействием статического давления и температуры. Если в традиционной конструкции датчиков объем заполняющей жидкости равен ~ 5 см³, то в Метран-150 этот объем снижен до 0,2 см³, а в датчиках Rosemount он составляет всего лишь до 0,1 см³;

· следующим преимуществом конструкции является «свободно плавающий сенсор» – емкостная ячейка не имеет жесткой кинематической связи с корпусом модуля, ячейка всего лишь подвешена на двух капиллярах, данное решение снижает влияние механических напряжений в корпусе прибора при затяжке монтажных фланцев. Также оно снижает влияние вибрации, обеспечивая лучшие метрологические характеристики на таких применениях, ведь вибрации присутствуют практически во всех технологических процессах.

В начале 2010 года модельный ряд датчиков Метран-150 был расширен за счет новых моделей, которые обладают новыми опциями, такими, как:

· возможность применений в кислородных и кислородсодержащих средах;

· измерение уровня (гидростатического давления);

· возможность функционирования датчиков разности давлений при рабочем избыточном давлении до 40 МПа;

· использование новых материалов – Hastelloy® и тантал для применения в агрессивных средах;

· возможность перенастройки диапазонов измерений до 100:1.

Измерители давления многопредельные (далее - измерители) АДН АДР КБ «Агава», предназначены для измерения избыточного давления (разрежения) воздуха, и других газов, неагрессивных к материалам контактирующих деталей.

Область применения: системы измерения давления в промышленности, энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве.

· непрерывного измерения значения избыточного давления воздуха, природных и других газов, неагрессивных кматериалам контактирующих деталей (кремний, сталь);

· низкочастотной фильтрации сигналов избыточного давления;

· формирования дискретных выходных сигналов при достижении давления заданных уровней (уставок);

· формирования токового выходного сигнала 4 - 20 мА, пропорционального измеряемому параметру;

· регулирования давления по ПИ-закону*;

· дистанционного управления уровнем давления*;

· стабилизация давления (поддержания уровня между двумя уставками);

· формирования ШИМ сигналов для управления исполнительным механизмом.

Принцип действия измерителя основан на преобразовании давления в изменение сопротивлений тензорезисторов и измерении напряжения, возникающего в диагонали моста тензорезисторного датчика давления.

Измерители обеспечивают вывод значения измеренного давления на цифровой индикатор, индикацию уровня измеренного давления при помощи светодиодной линейки, формирование сигналов при достижении заданных уровней измеряемого давления (уставка).

Измеритель состоит из датчика давления и электронного преобразователя, состоящего из узла усилителя, узла микропроцессорной обработки сигнала и узла питания.

Электронный преобразователь служит для преобразования выходного сигнала тензо-моста в показания трёхзначного семисегментного индикатора, вывода информации об уровне измеренного давления на светодиодную линейку и формирования сигнала соответствующего заданной уставке.

Узел микропроцессорной обработки сигнала работает под управлением программного обеспечения (ПО). При помощи ПО осуществляются необходимые математические преобразования, цифровая фильтрация, управление трёхзначным семисегментным индикатором и светодиодной линейкой. Настройка измерителя производится через пользовательское меню.

Габаритные размеры измерителя приведены на рисунке 1.16.

Рис. 1.16

Внутренний диаметр присоединительной трубки, по которой подается измеряемая среда, равен 6 мм. Рекомендуется использовать рукав I-6,3-0,63-У ГОСТ 9356-75 (рукава резиновые для газовой сварки и резки металлов).