Przetworniki ciśnienia - co musisz o nich wiedzieć!

Przetwornik ciśnienia jest urządzeniem, które przekształca wartość ciśnienia np. powietrza, gazu lub płynu na sygnał elektryczny prądowy 4..20 mA lub napięciowy np. 0..10V. Ciśnieniowe systemy zasilania gazami lub płynami wymagają dokładnego monitorowania oraz kontroli, a przetworniki ciśnienia odgrywają tutaj kluczową rolę w każdym aspekcie produkcyjnym i procesowym.

Przetworniki wykorzystywane są w takich układach ze względu na możliwość przesyłania sygnału na duże odległości, odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, dużą stabilność przekształconego sygnału oraz dokładność.

Przetworniki ciśnienia są zwykle źle zdefiniowane w porównaniu do innych przyrządów pomiarowych, które ze względu na budowę są bardzo zbliżone, ale nie są identycznymi urządzeniami. Mamy tu na myśli czujnik ciśnienia oraz jego nazewnictwo zamiennie stosowane z przetwornikiem ciśnienia. Istnieją jednak różnice między tymi dwoma terminami, na które należy zwrócić szczególną uwagę. Czujnik ciśnienia jest urządzeniem, które wykrywa i reaguje na obecność i zmiany ciśnienia poprzez przełączanie styku kontaktu na NC lub NO (rozłącz/załącz). W czujnikach ciśnienia dokonujemy nastawy wartości punktu przełączania i należy zwrócić szczególną uwagę napięcie jakie będzie przełączane tym czujnikiem ciśnienia, gdyż nie może być wyższe niż dopuszczalne dla danego modelu. Przetwornik ciśnienia natomiast, nie tylko wyczuwa zmiany wielkości fizycznych, ale także w sposób ciągły przetwarza je na sygnał elektryczny. Do zadziałania przetwornik wymaga stałego zasilania zewnętrznego, które zazwyczaj wynosi 24V DC, natomiast czujniki ciśnienia nie są zasilane. Warto pamiętać o technicznej różnicy pomiędzy tymi dwoma urządzeniami.

Zdj. 1: Przetwornik ciśnienia z membraną 0-0,25 bar, G1, 4-20 mA, 0,2%

Przetworniki ciśnienia wykonywane są przy użyciu różnych materiałów. Główne części przetwornika najczęściej wykonane są ze stali nierdzewnej, ceramiki, tytanu, natomiast materiały mające bezpośredni kontakt z mierzonym medium to stal nierdzewna, brąz, krzem. Bardzo ważnym parametrem przetwornika ciśnienia jest jego dokładność nazywana również nieliniowością, która określa maksymalny dopuszczalny błąd pomiarowy w stosunku do pełnego zakresu pomiarowego przetwornika i w zależności od modelu wynosi od 0,5% do 0,2%. Zakresy pomiarowe zaczynają się od małych ciśnień rzędu 0,4 bar, kończąc na ciśnieniach dochodzących nawet do 1600 bar.

Przetworniki przemysłowe, mogą być wykonane w różnych technologiach, a w połączeniu z obudową wykonaną ze stali nierdzewnej nadają się do prawie wszystkich gazów i płynów przemysłowych. W przemyśle mierzone może być ciśnienie różnych mediów, na przykład: sprężonego powietrza, gazów medycznych, czynników chłodniczych, oleju hydraulicznego, czy nawet chemikaliów. Istnieją również modele przetworników: z membraną czołową, do pomiaru medium lepkich, krystalizujących, zanieczyszczonych cząstkami, klejących czy gęstych. Takie wykonanie z membraną izoluje medium przed wniknięciem do urządzenia, co zapewnia użytkownikowi niezawodne działanie, brak martwych przestrzeni i stref pomiędzy przyłączem a medium. Tego typu przyłącza procesowe umożliwiają użytkownikowi czyszczenie oraz utrzymanie czystej i sterylnej instalacji, co w przemyśle spożywczym jak i farmaceutycznym jest niezwykle ważne. Dla przemysłu spożywczego wykonuje się model wypełniony wewnętrznie płynem zgodnym z FDA dopuszczonym do kontaktu z produktami spożywczymi.

Zdj. 2: Przetwornik ciśnienia 0-16 bar, G1/4, 4-20 mA, 0,5%

Aby nie doprowadzić do uszkodzenia lub zniszczenia przetwornika ciśnienia, należy sprawdzić, czy zakres temperatury mierzonego medium odpowiada dopuszczalnej temperaturze podanej w karcie katalogowej. W przypadku podwyższonej temperatury stosuje się przetworniki ze zintegrowanym elementem wychładzającym.

Praktycznie wszystkie modele przetworników ciśnienia można doposażyć w cyfrowy wyświetlacz, który w zależności wersji zwiększa możliwości wykorzystania sygnału z przetwornika.

Solidna konstrukcja, bardzo dobra jakość oraz wysoki stopień ochrony zgodny z IP65 czy IP68 pozwala zastosować przetwornik ciśnienia nawet w najbardziej niekorzystnych warunkach. Przetwornik przemysłowy może spełnić wszystkie wymagania i zostać zastosowany na zewnątrz, gdzie będzie narażony na wpływ czynników atmosferycznych, w budowie maszyn gdzie występują wstrząsy i wibracje oraz w przemyśle chemicznym z agresywnymi mediami.

Zdj. 3: Przetwornik ciśnienia 0-10 bar, G1/2, 4-20 mA, 0,25%

Przetworniki ciśnienia są dość odpornymi urządzeniami na nadciśnienie przekraczające zakres pomiarowy i dopóki ciśnienie medium nie przekroczy wartości granicznej/niszczącej podanej dla danego modelu, to nie spowoduje to trwałego uszkodzenia urządzenia. Jednak gdy zostanie przekroczony zakres ciśnienia pomiarowego przetwornika, to sygnał wyjściowy pozostanie na tej samej wartości, natomiast mogą wzrosnąć wartości błędu. Jeżeli wartość graniczna zostanie przekroczona, nawet przez krótki okres, to doprowadzi to do trwałego uszkodzenia przetwornika ciśnienia. Takie uszkodzenie jest niebezpieczne, ponieważ może doprowadzić do rozerwania części przetwornika oraz wydostania się medium z układu.

Ze względów bezpieczeństwa należy bezwzględnie stosować się do zaleceń producenta podczas użytkowania, montażu i stosowania odpowiednich elementów łączących oraz uszczelniających połączenia gwintowane dla przyrządów ciśnieniowych. Stosowanie się do zaleceń zagwarantuje użytkownikowi bezpieczeństwo pracy na stanowisku. Wszystkie osoby zainteresowane fachowym doradztwem jak i urządzeniami zapraszamy na https://www.pneumat.com.pl/pomiar_cisnienia_manometry, gdzie znajdą Państwo szereg przydatnych informacji dotyczących sprzętu pomiarowego jak i sklep internetowy z darmową dostawą.

Autor: Michał Gawęcki - Starszy doradca techniczno-handlowy, Product Manager w Pneumat System