Przewodnik

po specyfikacjach nowoczesnych

przetworników ciśnienia

Przy dzisiejszym stanie techniki nowoczesne przetworniki powinny spełniać następujące wymagania:

Wymagania dla dostawców

Stabilność pomiarowa powinna być również określona dla Każde urządzenie mierzące ciśnienie powinno być rzeczywistych warunków pracy.

sprawdzone na stanowisku kalibracyjnym spełniającym

• Przetworniki powinny posiadać stabilność co najmniej uznane normy jakości. Producent powinien dostarczyć 0,2% szerokości zakresu pomiarowego na 10 lat, w wiarygodne wyniki dokumentujące Średni

odniesieniu do zmian temperatury o ±28 °C i Międzyawaryjny Czas Pracy (MTBF – Mean Time Between ciśnienia statycznego o 6,9 MPa.

Failure). Nowoczesne przetworniki ciśnienia powinny Przy podejmowaniu decyzji o wyborze przetwornika cechować się co najmniej 200 letnim MTBF z poziomem niezbędne jest porównanie powyższych parametrów dla ufności co najmniej 95% czyli 2δ.

rzeczywistych warunkach pracy.

Producent powinien posiadać uwierzytelniony certyfikat

• Przetworniki powinny charakteryzować się dobrą produkcji zgodny z międzynarodową normą ISO9001, dynamika, szczególnie potrzebną w obwodach certyfikaty do pracy w obszarach zagrożonych wybuchem regulacji; czas odpowiedzi na skokową zmianę ATEX, Kopalnie Doświadczalnej Barbara, Wyższego sygnału wejściowego nie powinien być większy niż Urzędu Górniczego.

150 ms.

• Zakresowość przetwornika powinna być lepsza niż Wymagania środowiskowe

100:1, aby umożliwić elastyczne dopasowanie Dopuszczalna temperatura pracy przetworników ciśnienia zakresu pomiarowego przetwornika do aplikacji.

powinna zawierać sie w przedziale nie mniejszym niż

• Dużą zaletą byłaby zgodność przetwornika z coraz

–40° C do +85°C, przy względnej wilgotności do 100%.

powszechniej akceptowaną Europejską Dyrektywę Przy zastosowaniu lokalnego wyświetlacza przedział ten Ciśnieniową (Pressure Equipment Directive - PED).

powinien być nie mniejszy niż -20° C do +80° C. Dużą zaletą byłoby, gdyby czujnik ciśnienia i elektronika Specyfikacja funkcjonalna

skojarzona z podstawowym przetwarzaniem wielkości Alarmy ustawiane w przetworniku powinny posiadać mierzonej były zamknięte w hermetycznej obudowie ze konfigurowalne wartości poziomów jako: wysoki, niski stali nierdzewnej. Przetwornik powinien mieć możliwość lub definiowalny przez użytkownika zgodnie ze zamontowania zabezpieczenia przeciwprzepięciowego stosownym standardem.

zgodnie ze standardem IEEE standard 587 kategoria B i Przetworniki powinny mierzyć ciśnienie w całym zakresie IEEE standart 472.

pomiarowym. Kiedy mierzone ciśnienie przekracza Dla szczególnie niebezpiecznych mediów, mogących wartość graniczną skalibrowanego zakresu pomiarowego, skazić środowisko przy rozszczelnieniu należy wyposażyć to na wyjściu analogowym powinien pojawić się wybrany przetworniki w najwyższej klasy zblocza zaworowe.

sygnał alarmowy. Wartości ciśnienia powinny być jednak W przypadku pracy w trudnych warunkach posiadanie nadal dostępne na wyjściu cyfrowym.

klasy ochrony IP67 jest także dużą zaletą.

Przetworniki pracujące w aplikacjach

wysokotemperaturowych powinny posiadać możliwość Wymagania odnośnie specyfikacji

ustawienia progów ostrzegawczych i alarmów Zgodność rzeczywistych parametrów metrologicznych z temperatury.

podanymi w kartach katalogowych powinna osiągać poziom ufności 3δ, co oznacza, że 99,7% przetworników Komunikacja

posiada parametry co najmniej tak dobre, jak podane w Cyfrowa komunikacja z innymi urządzeniami powinna być specyfikacji.

realizowana przy wykorzystaniu otwartych protokołów komunikacyjnych, takich jak HART, FOUNDATION

Specyfikacja metrologiczna

Fieldbus. Należy unikać stosowania specyficznych Parametry dokładności pomiarowej powinny być protokołów komunikacyjnych producentów

określone w rzeczywistych warunkach pracy.

niegwarantujących unifikacji lub integracji z obecnymi

• Standardem dla przetworników ciśnienia powinien standardami komunikacji.

być błąd referencyjny nie większy niż ± 0,075%

Inteligentne urządzenia pomiarowe powinny posiadać szerokości kalibrowanego zakresu pomiarowego, możliwość komunikacji z przenośnym komunikatorem i z natomiast dla bardziej wymagających aplikacji systemami zarządzania aparaturą obiektową.

±0,04%.

Przetworniki powinny umożliwiać uaktualnianie

• Przetworniki powinny posiadać całkowity błąd oprogramowania (upgrade).

pomiarowy nie większy niż +/-0,125% szerokości kalibrowanego zakresu pomiarowego. Wówczas błąd Oprogramowanie

całkowity obliczany jest dla zmian temperatury o Przetworniki powinny posiadać możliwość skalowania

±28 °C, ciśnienia statycznego o 6,9 MPa oraz dla sygnału wyjściowego w jednostkach definiowanych przez zakresowości 1:1 do 5:1 (w załączeniu

użytkownika, np. natężenie przepływu w m 3/godz, przedstawiono przykład konkretnych obliczeń błędu).

objętość w litrach i poziom w metrach.

Ze względów bezpieczeństwa przetworniki muszą mieć Dokładność rzeczywista a dokładność

sprzętową oraz programową blokadę zapisu konfiguracji.

referencyjna

Blokada sprzętowa ma priorytet nad blokadą Do niedawna doboru przetworników dokonywało się na programową.

podstawie analizy klasy dokładności definiowanej dla Każde urządzenie powinno posiadać zapisaną w stałej, warunków laboratoryjnych. Przetworniki w warunkach niekasowalnej pamięci kalibrację fabryczną. Możliwy obiektowych (pod wysokim ciśnieniem statycznym i w powinien być powrót do ustawień fabrycznych.

zmiennej temperaturze otoczenia) wykazują znacznie gorsze parametry pomiarowe niż wynika to z ich klasy Dodatkowe funkcje przetwornika i wyposażenie dokładności. Dodatkowo zjawisko dryftu powoduje dodatkowe

pogorszenie jakości pomiarów w czasie. Z powyższych Dużą zaletą przetwornika jest posiadanie funkcji detekcji powodów coraz bardziej popularnym parametrem niedrożności rurek impulsowych.

określającym własności metrologiczne przetworników Przetworniki różnicy ciśnień pracujące jako staje się błąd całkowity pomiaru. Błąd ten obliczany jest przepływomierze powinny także posiadać konfigurowany podanego wzoru uwzględniającego wpływ warunków punkt przerwania pomiaru dla małych natężeń przepływu obiektowych.

(punkt odcięcia). Przetwornik ciśnienia powinien być wyposażony w integralnie montowane 2-, 3- lub 5-cio 2

2

2

TPE = Re + To + Ps

drogowe zblocze zaworowe. Przetwornik ze zbloczem powinien być testowany dla maksymalnego ciśnienia pracy i posiadać odpowiedni certyfikat producenta.

TPE – Błąd całkowity pomiaru (w warunkach Dla pomiarów natężenia przepływu z wykorzystaniem obiektowych)

przetworników różnicy ciśnień celowe jest zastosowanie Re – Błąd referencyjny

zintegrowanych elementów wytwarzających spadek To – Błąd wynikający ze zmiany temperatury ciśnienia, na przykład zintegrowanej kryzy oraz annubar.

Ps – Błąd wynikający z obecności ciśnienia statycznego Przy pomiarach natężenia przepływu dla średnic rur poniżej DN 100 wygodne jest stosowanie zintegrowanej Obliczony w ten sposób błąd całkowity pomiaru, po kryzy ze zbloczem wielozaworowym do montażu dodaniu błędu Dr dryftu, określa rzeczywistą dokładność pomiędzy standardowymi kołnierzami.

pomiaru w warunkach obiektowych.

W przypadku zastosowań wysokotemperaturowych oraz Dane konieczne do obliczenia błędu rzeczywistego mediów agresywnych przetworniki powinny mieć powinny być dostępne w kartach katalogowych możliwość montażu zdalnych oddzielaczy z użyciem przetworników. Przy podejmowaniu decyzji o zakupie kapilar. Dla aplikacji próżniowych system przetwornik z nowego przetwornika warto zrobić taką kalkulację, aby w oddzielaczem powinny być całkowicie spawane.

czasie eksploatacji nie narazić się na rozczarowanie jego rzeczywistą dokładnością pomiaru.

Wyświetlacz

Wyświetlacz powinien posiadać możliwość wyświetlania Stabilność

ciśnienia w postaci cyfrowej w wybranych jednostkach Wyznacznikiem jakości sprzętu pomiarowego, który staje oraz wartości 0-100% zakresu w postaci słupkowej.

się obecnie nawet ważniejszy niż dokładność pomiaru, Możliwe powinno być ustawienie wyświetlania więcej niż jest stabilność w czasie. Wysoka stabilność pomiarów jednego parametru (ciśnienie, temperatura, natężenie pozwala bowiem na zminimalizowanie kosztów obsługi przepływu), a także wyświetlanie wybranych parametrów technicznej i gwarantuje stałą jakość pomiaru.

w sposób sekwencyjny. Dodatkowo powinny być Dobre przetworniki powinny posiadać co najmniej 5-cio wyświetlane alarmy i komunikaty.

letnią stabilność pomiaru. Umożliwia to ograniczenie Przetwornik powinien umożliwiać zdalne podłączenie częstotliwości kalibracji, zmniejszając znacznie koszty ich wyświetlacza.

eksploatacji.

Jak obliczyć częstotliwość kalibracji przetwornika?

Poniższa procedura pozwala określić częstotliwość wykonywania kalibracji spełniającą wymagania konkretnego zastosowania

Krok 1: Określenie wymaganej dokładności działania przetwornika Wymagana dokładność 0,50% szerokości zakresu pomiarowego w warunkach obiektowych Krok 2: Określenie warunków procesowych

Przetwornik model 3051S1 CD, zakres 2 (URL – górna wartość zakresu pomiarowego = 62 kPa) Skalibrowany zakres pomiarowy = 37 kPa

Zmiana temperatury otoczenia = ± 28 °C

Ciśnienie statyczne = 3,5 MPa

Krok 3: Obliczenie błędu całkowitego (TPE) 2

2

2

TPE = (Dokladnośćreferency

na)

j

+ (Wply tem

w

p

ry

eratu ) + (Wplywci

śnieniastaty

o)

czneg

Dokładność referencyjna = ±0,04 szerokości zakresu pomiarowego.

Wpływ temperatury otoczenia = ±[(0,009% x URL)/(szerokość zakresu pomiarowego) + 0,04] na 28°C =

= ±0,055% szerokości zakresu pomiarowego.

Wpływ ciśnienia statycznego = ±0,1% szerokości zakresu pomiarowego.

2

2

2

TPE = 0 04

,

+ 0 055

,

+ 0 1

,

TPE = 0,125% szerokości zakresu pomiarowego (UWAGA!. Wpływ ciśnienia statycznego na zero przetwornika można usunąć, kalibrując przetwornik w obecności tego ciśnienia.)

Krok 4: Obliczanie miesięcznej stabilności przetwornika Stabilność = ±[(0,2% x URL)/(szerokość zakresu pomiarowego)] % szerokości zakresu pomiarowego przez 10 lat = 0,334 % szerokości zakresu pomiarowego na 10 lat = ±0,0028% szerokości zakresu pomiarowego na miesiąc.

Krok 5: Obliczanie częstotliwości wykonywania kalibracji Częstotliwość kalibracji = [(Żądana dokładność – TPE)/(stabilność miesięczna)] =

= (0,5%- 0,125%)/0,0028 = 134 miesiące.

Krok 1: Określenie warunków procesowych: Przetwornik = Model 3051S1CD zakres 2

(URL – górna wartość zakresu pomiarowego = 62 kPa) Skalibrowany zakres pomiarowy = 37 kPa

Zmiana temperatury otoczenia = ± 28 °C

Ciśnienie statyczne = 3,5 MPa

Krok 2: Wymagana dokładność = 0,50% szerokości zakresu pomiarowego 0,

60 --

0,

50 --

Krok 3: Obliczenie TPE

0,40 --

pomiarowa 0,

ść

30 --

0,

20 --

0,

Krok 4: Obliczenie stabilności

125

0,10 --

Dokładno

Krok 5: Częstotliwość wykonywania kalibracji 0,

00 --

30

60

90

120

134

150

Miesi ące pracy przetwornika Wybór przetwornika 3051S Ultra spełniającego powyższe wymagania daje w efekcie urządzenie, które można kalibrować raz na 134 miesiące (ponad 11 lat!), przy WYMAGANEJ DOKŁADNOŚCI 0.5% szerokości zakresu pomiarowego!