A folyamattávadó alapvető eszköz a különféle ipari alkalmazásokban, és kulcsfontosságú szerepet játszik a folyamatváltozók, például nyomás, hőmérséklet, áramlás és szint mérésében és továbbításában. Vezető folyamattávadó-beszállítóként izgatottan várom, hogy elmélyüljek ezeknek a figyelemre méltó eszközöknek a működési elveiben, és rávilágítsak arra, hogyan járulnak hozzá az ipari folyamatok hatékonyságához és biztonságához.
A folyamatjeladó alapelemei
Mielőtt megvizsgálnánk a működési mechanizmust, először ismerjük meg a folyamattávadó alapvető összetevőit. Egy tipikus folyamattávadó egy érzékelő elemből, egy jelkondicionáló áramkörből és egy kommunikációs interfészből áll.
Az érzékelő elem az adó szíve, amely a fizikai folyamatváltozó elektromos jellé alakításáért felelős. A mért változótól függően különböző típusú érzékelőelemeket használnak. Például egy nyomástávadó használhat nyúlásmérőt, kapacitív érzékelőt vagy piezoelektromos érzékelőt a nyomás mérésére.
A jelkondicionáló áramkör feldolgozza az érzékelőelemből származó elektromos jelet, erősíti, szűri és linearizálja, hogy szabványos kimeneti jelet állítson elő. Ez a kimeneti jel jellemzően 4-20 mA-es áramhurok vagy digitális jel formájában van, amely könnyen továbbítható nagy távolságokra.
A kommunikációs interfész lehetővé teszi, hogy a távadó kommunikáljon a vezérlőrendszer más eszközeivel, például egy programozható logikai vezérlővel (PLC) vagy egy elosztott vezérlőrendszerrel (DCS). Az általános kommunikációs protokollok közé tartozik a HART, a Modbus és a Profibus.
A nyomástávadó működési elvei
Vegyünk példának egy nyomástávadót a folyamattávadó működési elveinek szemléltetésére. A nyomástávadókat széles körben használják olyan iparágakban, mint az olaj- és gázipar, a vegyipar és az energiatermelés folyadékok és gázok nyomásának mérésére.
Érzékelő elem
Mint korábban említettük, a nyomástávadókban többféle érzékelőelemet használnak. Az egyik leggyakoribb típus a nyúlásmérő. A nyúlásmérő egy vékony huzal vagy fólia, amely megváltoztatja elektromos ellenállását mechanikai terhelés hatására. Ha nyomást gyakorolnak az érzékelő elemre, az deformációt okoz, ami viszont megváltoztatja a nyúlásmérő ellenállását.
Az érzékelőelemek másik típusa a kapacitív érzékelő. A kapacitív érzékelő két párhuzamos lemezből áll, amelyeket dielektromos anyag választ el egymástól. Ha nyomást gyakorolunk az érzékelőelemre, az megváltoztatja a lemezek közötti távolságot, ami viszont megváltoztatja az érzékelő kapacitását.
Jelkondicionálás
Miután az érzékelő elem a nyomást elektromos jellé alakította, a jelkondicionáló áramkör feldolgozza a jelet, hogy szabványos kimeneti jelet állítson elő. A jelkondicionáló áramkör jellemzően egy erősítőt, egy szűrőt és egy linearizálót tartalmaz.
Az erősítő olyan szintre növeli az elektromos jel amplitúdóját, amely könnyen mérhető és feldolgozható. A szűrő eltávolít minden zajt vagy interferenciát a jelből, így biztosítva, hogy a kimeneti jel pontos és megbízható legyen. A linearizáló korrigálja a jel minden nemlinearitását, biztosítva, hogy a kimeneti jel arányos legyen a bemeneti nyomással.
Kommunikáció
Miután a jelkondicionáló áramkör feldolgozta az elektromos jelet, a kommunikációs interfész továbbítja a kimeneti jelet a vezérlőrendszernek. Mint korábban említettük, a gyakori kommunikációs protokollok közé tartozik a HART, a Modbus és a Profibus.
A HART protokoll egy hibrid kommunikációs protokoll, amely lehetővé teszi az analóg és digitális kommunikációt is ugyanazon a kétvezetékes hurkon keresztül. A Modbus protokoll egy soros kommunikációs protokoll, amelyet széles körben használnak az ipari automatizálási alkalmazásokban. A Profibus protokoll egy Európában általánosan használt terepibusz-protokoll.
A hőmérséklet-távadó működési elvei
Hőmérséklet-távadók folyadékok, gázok és szilárd anyagok hőmérsékletének mérésére szolgálnak különféle ipari alkalmazásokban. A hőmérséklet-távadó működési elve hasonló a nyomástávadóéhoz, de az érzékelőelem más.
Érzékelő elem
A hőmérséklet-távadókban használt érzékelőelemek leggyakoribb típusa a hőelem. A hőelem két különböző fémből áll, amelyek az egyik végén kapcsolódnak egymáshoz. Amikor a két fém találkozási pontját felmelegítjük vagy lehűtjük, a csatlakozás és a hőelem másik vége közötti hőmérséklet-különbséggel arányos feszültség keletkezik.
A hőmérséklet-távadókban használt érzékelőelemek másik típusa az ellenállás hőmérséklet-érzékelő (RTD). Az RTD egy vezeték vagy film, amely megváltoztatja elektromos ellenállását, ha hőmérsékletváltozásnak van kitéve. Az RTD ellenállása jellemzően arányos a hőmérséklettel, az ellenállás és a hőmérséklet közötti kapcsolatot pedig hőmérsékleti ellenállási együtthatónak (TCR) nevezik.
Jelkondicionálás
Miután az érzékelő elem a hőmérsékletet elektromos jellé alakította, a jelkondicionáló áramkör feldolgozza a jelet, hogy szabványos kimeneti jelet állítson elő. A jelkondicionáló áramkör jellemzően egy erősítőt, egy szűrőt és egy linearizálót tartalmaz.
Az erősítő olyan szintre növeli az elektromos jel amplitúdóját, amely könnyen mérhető és feldolgozható. A szűrő eltávolít minden zajt vagy interferenciát a jelből, így biztosítva, hogy a kimeneti jel pontos és megbízható legyen. A linearizáló korrigálja a jel minden nemlinearitását, biztosítva, hogy a kimeneti jel arányos legyen a bemeneti hőmérséklettel.
Kommunikáció
Miután a jelkondicionáló áramkör feldolgozta az elektromos jelet, a kommunikációs interfész továbbítja a kimeneti jelet a vezérlőrendszernek. Mint korábban említettük, a gyakori kommunikációs protokollok közé tartozik a HART, a Modbus és a Profibus.
Az áramlástávadó működési elvei
Az áramlásmérőket folyadékok és gázok áramlási sebességének mérésére használják különféle ipari alkalmazásokban. Többféle áramlástávadó létezik, mindegyik más-más működési elven működik.
Nyomáskülönbség-áramlás távadó
Az áramlástávadók egyik legelterjedtebb típusa a nyomáskülönbség-áramlás távadó. A nyomáskülönbség-átfolyás-távadó az áramlási sebességet úgy méri, hogy megméri a nyomáskülönbséget egy áramláskorlátozáson, például egy nyíláson vagy egy Venturi-csőön.
A nyomáskülönbség-áramlás távadó működési elve Bernoulli egyenletén alapul, amely kimondja, hogy a folyadék nyomása sebességének növekedésével csökken. Amikor a folyadék átáramlik az áramláskorlátozáson, sebessége növekszik, és a nyomás csökken. A nyomáskülönbség az áramláskorlátozáson arányos az áramlási sebesség négyzetével.
A nyomáskülönbséget egy nyomáskülönbség-érzékelő méri, amely jellemzően kapacitív vagy nyúlásmérő érzékelő. A nyomáskülönbség-érzékelő kimeneti jelét ezután a jelkondicionáló áramkör feldolgozza, hogy szabványosított kimeneti jelet állítson elő, amely arányos az áramlási sebességgel.
Ultrahangos áramlástávadó
Az áramlástávadók másik típusa az ultrahangos áramlástávadó. Az ultrahangos áramlási távadó méri az áramlási sebességet azáltal, hogy megméri azt az időt, amely alatt az ultrahangos jel halad előre és lefelé a folyadékon.
Az ultrahangos áramlástávadó működési elve a Doppler-effektuson vagy a tranzitidő elvén alapul. A Doppler-effektus módszerében az ultrahangos jel visszaverődik a folyadékban lévő részecskékről vagy buborékokról, és a visszavert jel frekvenciaeltolódását mérik az áramlási sebesség meghatározásához. A tranzitidő elvi módszernél az ultrahangos jelet a folyadékon keresztül felfelé és lefelé továbbítják, és a jel áthaladási idejének különbségét mérik az áramlási sebesség meghatározásához.
Az ultrahangos áramlásérzékelő kimeneti jelét ezután a jelkondicionáló áramkör feldolgozza, hogy szabványosított kimeneti jelet állítson elő, amely arányos az áramlási sebességgel.
A szinttávadó működési elvei
A szinttávadók a tartályokban, edényekben és silókban lévő folyadékok és szilárd anyagok szintjének mérésére szolgálnak. Többféle szinttávadó kapható, mindegyik más-más működési elven működik.
Nyomásszint távadó
A szinttávadók egyik leggyakoribb típusa a nyomásszint távadó. A nyomásszint-távadó méri a folyadék szintjét a tartály vagy az edény alján lévő nyomás mérésével.
A nyomásszint távadó működési elve a hidrosztatikus nyomásegyenleten alapul, amely kimondja, hogy a folyadékoszlop alján lévő nyomás arányos a folyadékoszlop magasságával és a folyadék sűrűségével. A nyomás mérése nyomásérzékelővel történik, amely jellemzően kapacitív vagy nyúlásmérő érzékelő.
A nyomásérzékelő kimeneti jelét ezután a jelkondicionáló áramkör feldolgozza, hogy szabványos kimeneti jelet állítson elő, amely arányos a folyadék szintjével.
Ultrahangos szinttávadó
A szinttávadók másik típusa az ultrahangos szinttávadó. Az ultrahangos szinttávadó méri a folyadék vagy szilárd anyag szintjét úgy, hogy megméri azt az időt, amely alatt az ultrahangos jel eljut az érzékelőtől a folyadék vagy szilárd anyag felszínére és vissza.
Az ultrahangos szinttávadó működési elve a repülési idő elvén alapul. Az ultrahangos jelet az érzékelő továbbítja a folyadék vagy szilárd anyag felületére, a visszavert jelet pedig az érzékelő veszi. Mérik azt az időt, amely alatt a jel eljut a felszínre és vissza, és a közegben lévő hangsebesség alapján számítják ki a felszín távolságát.
Az ultrahangos szintérzékelő kimeneti jelét ezután a jelkondicionáló áramkör feldolgozza, hogy szabványosított kimeneti jelet állítson elő, amely arányos a folyadék vagy szilárd anyag szintjével.
Következtetés
Összefoglalva, a folyamattávadók alapvető műszerek a különböző ipari alkalmazásokban, amelyek pontos és megbízható mérést tesznek lehetővé a folyamatváltozóknál, mint például a nyomás, a hőmérséklet, az áramlás és a szint. Ezen eszközök működési elveinek megértésével a mérnökök és technikusok kiválaszthatják az alkalmazásukhoz megfelelő távadót, és biztosíthatják annak megfelelő telepítését és működését.
Vezető folyamattávadó-beszállítóként kiváló minőségű távadók széles választékát kínáljuk, beleértveFém kapacitív nyomáskülönbség-távadóésAbszolút / mérőnyomás távadó. Távadóinkat úgy tervezték, hogy megfeleljenek a legszigorúbb ipari követelményeknek, és a minőség és az ügyfélszolgálat iránti elkötelezettségünk támasztja alá.
Ha többet szeretne megtudni folyamattávadóinkról, vagy szeretné megvitatni konkrét alkalmazási követelményeit, lépjen kapcsolatba velünk. Szakértői csapatunk örömmel segít Önnek kiválasztani az igényeinek megfelelő távadót, és biztosítja Önnek a megérdemelt támogatást és szolgáltatást.
Hivatkozások
- Folyamatműszertechnika, Lipták G. Béla
- Ipari műszerezési és vezérlési kézikönyv, Thomas G. Beckwith, Roy D. Marangoni és John H. Lienhard
- Műszerek, mérés és elemzés, Jack D. Douglas és Donald M. Montgomery
