Czujniki ciśnienia firmy Endress+Hauser

Pomiary ciśnienia znajdują zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu, począwszy od przemysłu chemicznego, petrochemicznego, energetyki po przemysł farmaceutyczny, spożywczy i branżę wodno-ściekową. Zróżnicowane wymagania aplikacyjne w wymienionych branżach wymuszają stosowanie rozwiązań, które będą pracowały niezawodnie w warunkach konkretnego zastosowania, i jednocześnie sprostają oczekiwaniom ekonomicznym.

CERAPHIRE - CERAMICZNY (POJEMNOŚCIOWY) CZUJNIK CIŚNIENIA WZGLĘDNEGO I ABSOLUTNEGO

Ceramika jest jednym z najtwardszych materiałów na świecie i zapewnia najlepsze parametry pracy w warunkach procesowych. Membrany ceramicznych pojemnościowych czujników ciśnienia Endress+Hauser mają 30-krotnie większą grubość niż konwencjonalne membrany metalowe. Pomimo to nawet najmniejsze ugięcie membrany skutkuje zmianą sygnału pomiarowego o wysokiej dokładności.

Ceraphire to ceramika o wysokiej czystości, co oznacza, że 99,9% materiału stanowi Al2O3. Mikrostruktura ceramiki Ceraphire wytworzona jest z cząsteczek tlenku glinu o wymiarach kryształków mniejszych niż 400 nm, dzięki czemu powierzchnia jest równa i gładka (Ra < 0,4 μm). Cząsteczki ceramiki Ceraphire są na tyle małe, że łączą się ze sobą bez spoiwa w procesie spiekania o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu.

Właściwości ceramiki Ceraphire gwarantują dużą odporność na korozję i ścieranie, wysoką powtarzalność oraz najlepszą odporność na przeciążenia. Natomiast bezolejowa cela pomiarowa czujnika pojemnościowego gwarantuje bezawaryjną pracę przy dużym podciśnieniu nawet do -1 bara (ciśnienia względnego).

ZASTOSOWANIA APLIKACYJNE CZUJNIKÓW CERAPHIRE:

• Pomiar ciśnienia mediów ściernych (np. masa papiernicza)
• Praca w instalacjach czyszczenia CIP i SIP
• Pomiar ciśnienia mediów korozyjnych
• Pomiar głębokiej próżni (praca na ssaniu pomp)
• Częste występowanie dużych przeciążeń ciśnieniowych
• Pomiar ciśnienia mediów powodujących obrastanie czujnika

CZUJNIK PIEZOREZYSTANCYJNY DO POMIARU CIŚNIENIA I RÓŻNICY CIŚNIEŃ

Rys. 1. Czujnik ceramiczny, pojemnościowy Ceraphire

Uzupełnieniem czujnika ceramicznego w obszarach wykluczających jego zastosowanie jest czujnik piezorezystancyjny z membraną metalową. Wytworzony w strukturze krzemowej układ mostka Wheatstone’a jest elementem wrażliwym na nacisk. Z uwagi na jego delikatną konstrukcję zabudowany jest w tzw. celi pomiarowej umieszczonej w przyłączu procesowym.

Ciśnienie procesowe oddziałuje na metalową membranę o grubości kilkudziesięciu mikrometrów, która przenosi nacisk za pomocą cieczy manometrycznej na układ krzemowy. Pod wpływem nacisku zmienia się rezystancja elementów struktury krzemowej, czego wynikiem jest zmiana napięcia na zaciskach wyjściowych układu mostka Wheatstone’a proporcjonalna do działającego ciśnienia.

Tak wytworzony sygnał elektryczny ciśnienia jest przetwarzany przez układy mikroprocesorowe aż do uzyskania wartości pomiarowej na ekranie wyświetlacza oraz na wyjściu prądowym lub cyfrowym HART, Profibus PA, FF. Czujniki piezorezystancyjne pozwalają na pomiar zarówno ciśnienia absolutnego i względnego (rys. 2), jak również ciśnienia różnicowego (rys. 3).

Charakteryzują się znakomitymi parametrami metrologicznymi w szerokim zakresie temperatur i ciśnień. Najtrwalsze konstrukcje pozwalają na pomiar ciśnienia 700 barów (70 MPa) i wytrzymują przeciążenia do 1050 barów (105 MPa).

Rys. 2. Czujnik piezorezystancyjny do pomiaru ciśnienia procesowego

ZASTOSOWANIA APLIKACYJNE CZUJNIKÓW PIEZOREZYSTANCYJNYCH:

• Pomiar ciśnienia węglowodorów w zakresie do 700 barów (70 MPa)
• Pomiar ciśnienia wodoru z membraną pokrytą warstwą złoto-rodową zabezpieczającą przed dyfuzją
• Pomiar ciśnienia przy konieczności stosowania małych przyłączy procesowych
• Kompensacja ciśnienia pary/wody w układach pomiaru ciepła
• Pomiar poziomu/objętości cieczy w zbiornikach
• Pomiar przepływu w połączeniu z kryzami i rurkami spiętrzającymi Pitota

CONTITE - HERMETYCZNIE SZCZELNY CZUJNIK CIŚNIENIA HYDROSTATYCZNEGO

Rys. 3. Czujnik piezorezystancyjny do pomiaru ciśnienia różnicowego

Czujnik Contite został stworzony do pomiarów hydrostatycznych poziomu. Krzemowy element piezorezystancyjny jest zamknięty hermetycznie pomiędzy dwiema membranami - procesową i ciśnienia atmosferycznego. Szczelna ochrona czujnika gwarantuje jego odporność na działanie wilgoci oraz kondensację.

Ponadto dwa czujniki Pt100 umieszczone przy membranach pozwalają kompensować nawet bardzo szybkie zmiany temperatury, przez co czujnik zachowuje wysoką dokładność w każdych warunkach. Membrana procesowa wykonana z Hastelloy C zapewnia wysoką odporność na korozję, a dzięki przemyślanej konstrukcji jest odporna na zarastanie. Powyższe cechy sprawiają, że czujnik Contite doskonale sprawdza się w wymagających aplikacjach przemysłu spożywczego.

Rys. 4. Hermetycznie szczelny czujnik Contite

ZASTOSOWANIA APLIKACYJNE CZUJNIKA CONTITE:

• Pomiar poziomu piwa w tankach
• Pomiar poziomu mleka, jogurtu
• Pomiar ciśnienia lodów

Technika czujników Endress+Hauser pozwala wybrać niezawodne rozwiązanie do konkretnej aplikacji spośród czujników ceramicznych (pojemnościowych) Ceraphire, czujników piezorezystancyjnych z membraną metalową, hermetycznie szczelnych czujników Contite oraz separatorów membranowych.

Prawidłowy dobór techniki pomiarowej zależy od wielu parametrów aplikacyjnych m. in. od temperatury procesu i otoczenia, zakresu pomiarowego, sposobu montażu czujnika, agresywności chemicznej mierzonego medium.

Wieloletnie doświadczenie Endress+Hauser oraz specjalistyczna wiedza aplikacyjna gwarantują optymalny dobór urządzenia pomiarowego do zadanych warunków procesowych przy uwzględnieniu warunków ekonomicznych.

Andrzej Brodowicz
Endress+Hauser Polska sp. z o.o.
www.pl.endress.com