Absolut- oder Überdrucktransmitter: Welchen brauchen Sie wirklich?

Jemand in einem Einkaufsteam erhält ein Datenblatt von einem Ingenieur und sieht „absolut“.DrucktransmitterIn der einen Zeile steht „Überdrucktransmitter“ und in der anderen „Überdrucktransmitter“ und man muss schnell herausfinden, welches man bestellen soll.

Mischen Sie das bei einer Bestellung und der Sender funktioniert immer noch. Es wird lediglich eine Zahl gemeldet, die um etwa eine Atmosphäre abweicht, und je nach Prozess ist das entweder irrelevant oder ein ernstes Problem.

Was „Referenzdruck“ in der Praxis bedeutet

Ein Drucksensor misst den Druck nicht isoliert. Es misst die Differenz zwischen dem Prozessdruck auf einer Seite einer Membran und dem Referenzdruck auf der anderen Seite. Diese Referenz definiert den Sensortyp.

Industrielle Instrumentierung lässt sich im Allgemeinen in drei Referenzen einteilen:

• Überdruck, gemessen gegen den örtlichen Atmosphärendruck
• Absoluter Druck, gemessen gegen ein versiegeltes Vakuum
• Differenzdruck, gemessen zwischen zwei Prozesspunkten und nicht gegenüber einer festen Referenz

Differential ist ein eigenes Thema. Die Verwirrung zeigt sich fast immer zwischen den ersten beiden.

Überdrucktransmitter

Ein Messgerätetransmitter verfügt über eine kleine Entlüftung, die normalerweise durch das Kabel verläuft und die Referenzseite der Membran der freien Luft aussetzt. Wenn der Sender auf einer Bank steht und nichts angeschlossen ist, zeigt er Null an, weil er Atmosphäre mit Atmosphäre vergleicht. Wenn sich das Wetter ändert oder sich der Luftdruck ändert, verschiebt sich dieser Nullpunkt mit. Das ist kein Fehler. Es ist die gesamte Designabsicht.

Dies ist die Standardauswahl für die meisten industriellen Druckschleifen, und dafür gibt es einen guten Grund. Eine Pumpenauslassleitung, ein Druckluftverteiler, ein Hydraulikzylinder, eine Wassertank-Füllstandsschleife -. Bei fast allen davon ist der Druck im Verhältnis zur umgebenden Atmosphäre die Zahl, die für den Bediener tatsächlich von Bedeutung ist. Niemand, der eine Druckerhöhungspumpstation betreibt, muss den absoluten Druck im Vergleich zu einer Vakuumreferenz kennen; Sie müssen wissen, wie stark die Pumpe im Verhältnis zur Umgebung drückt.

Der Kompromiss-zeigt sich an zwei Stellen. Erstens wird ein auf Meereshöhe kalibriertes und auf Null eingestelltes Gerät einen kleinen Versatz aufweisen, wenn es einmal in einer hochgelegenen Anlage installiert wurde, da es nun in eine dünnere Luft ausströmt, als es getestet wurde. Zweitens ist dieser Entlüftungspfad auch ein Eintrittspunkt. Feuchtigkeit und Staub können über Jahre hinweg in den Referenzhohlraum eindringen, weshalb Messgerätetransmitter in der Regel auf einen Trockenmittelstopfen oder Entlüfter angewiesen sind, der regelmäßig gewartet werden muss. Wenn Sie diese Wartung in einer Küstenanlage oder einer Anlage mit hoher Luftfeuchtigkeit überspringen, verschiebt sich der Nullpunkt so langsam, dass die Bediener oft die Schuld auf den Prozess schieben, bevor sie das Instrument vermuten.

Absolutdrucktransmitter

Ein Absoluttransmitter dichtet die Referenzseite der Membran gegen Vakuum ab, anstatt sie zu entlüften. Da es überhaupt keiner Umgebungsluft ausgesetzt ist, bewegt sich die Referenz nie. Auf Meereshöhe bedeutet das, dass ein Absolutwertgeber im Freien nicht Null anzeigt -, sondern etwa 14,7 psi (101,3 kPa) anzeigt, denn das ist der tatsächliche Wert der Standardatmosphäre im Verhältnis zu einem echten Vakuum.

Dies ist vor allem dort von Bedeutung, wo die atmosphärische Drift den Messwert verfälschen und nicht nur geringfügig verschieben würde:

• Vakuumprozesse wie Gefriertrocknung, Entgasung oder Vakuumdestillation, bei denen der Prozess unterhalb des Atmosphärendrucks abläuft und ein Messgerät einfach seinen nutzbaren Bereich und seine Auflösung verliert, sobald der interessante Teil des Prozesses beginnt
• Barometrische Messung, bei der das Ziel darin besteht, den atmosphärischen Druck selbst zu verfolgen, nicht etwas Relatives dazu
• Laden-Schleusenkammern, Höhensimulationen und Testumgebungen in der Luft- und Raumfahrt, bei denen die Wiederholbarkeit über Standorte und Bedingungen hinweg wichtiger ist als der lokale Komfort
• Eichpflichtiger Verkehr und Gasmessung, bei denen Berechnungen laut Vorschriften häufig einen echten Absolutwert und keinen lokal bezogenen Wert erfordern

Da die Referenzkammer abgedichtet und nicht belüftet ist, umgehen Absolutsensoren auch den Fehlermodus beim Eindringen von Feuchtigkeit, der bei Messgeräten zu bewältigen ist. Der Kompromiss-ist die Überprüfung vor Ort: Sie können nicht einfach einen Absolutwertsensor für die Atmosphäre öffnen und den Nullpunkt bestätigen, wie Sie es mit einem Messgerät tun können. Zur ordnungsgemäßen Überprüfung ist eine Referenzvakuumquelle oder ein kalibrierter barometrischer Standard erforderlich.

Nebeneinander--Vergleich

Belüftete Sensoren müssen regelmäßig auf Trockenmittel überprüft werden. Versiegelte Sensoren vermeiden dies, sind jedoch ohne geeignete Referenzausrüstung schwerer zu erkennen-.

Es gibt eine mittlere Option: Sealed Gauge

Es lohnt sich, dies zu erwähnen, bevor wir fortfahren, da es in Ausschreibungen häufiger vorkommt, als man erwartet. Ein versiegelter Messumformer bezieht sich auf einen festen Innendruck nahe der Normalatmosphäre und nicht auf ein echtes Vakuum oder eine offene Entlüftung. Im täglichen Betrieb verhält es sich fast wie ein Gerät mit normalem Messgerät, jedoch ohne den Entlüftungspfad, der mit der Zeit Feuchtigkeit und Verunreinigungen eindringen lässt. Einige Hersteller positionieren diese für Außeninstallationen, Meeresumgebungen oder überall dort, wo die Wartungsanforderungen eines belüfteten Sensors unpraktisch sind, ohne für einen echten Absolutwertsensor zu bezahlen, den die Anwendung nicht benötigt.

Wie man tatsächlich entscheidet

Beginnen Sie damit, was „Null“ für den Prozess bedeuten muss

Wenn die Zahl, auf die es ankommt, der Druck im Verhältnis zu dem ist, was die Atmosphäre an diesem Tag tut, ist das Messgerät korrekt. Wenn der Prozess einen Messwert benötigt, der unabhängig von Wetter, Höhe oder Luftdrift stabil bleibt, weist dieser auf den Absolutwert hin.

Prüfen Sie, ob der Prozess jemals ins Vakuum geht

Hier passieren Auswahlfehler am häufigsten. Ein Pegeltransmitter kann technisch gesehen einen kleinen negativen Messwert unterhalb der Atmosphäre anzeigen, seine Reichweite und Genauigkeit basieren jedoch auf der positiven Seite von Null. Wenn der Prozess in Echtzeit unterhalb des atmosphärischen Drucks stattfindet, liefert ein auf diesen Bereich skalierter Absoluttransmitter eine weitaus bessere Auflösung dort, wo es darauf ankommt.

Berücksichtigen Sie die Installationshöhe und die Standortkonsistenz -zu-

Ein auf Meereshöhe kalibrierter und in 1.500 Metern Höhe installierter Sender zeigt beim Anschließen einen kleinen, aber echten Offset an. Bei einer einzelnen Site kann dieses Problem durch erneutes -Nullsetzen nach der Installation behoben werden. Bei einem Betrieb, bei dem derselbe Prozess in mehreren Anlagen auf unterschiedlichen Höhen ausgeführt wird, wird bei der absoluten Messung die Variable vollständig entfernt und die Messwerte über Standorte hinweg vergleichbar gehalten.

Was Käufer vor der Bestellung tatsächlich prüfen

Datenblätter für Relativ- und Absoluttransmitter sehen nahezu identisch aus, sodass die eigentliche Entscheidung normalerweise auf einer kurzen Liste von Spezifikationen beruht, die bestimmen, ob das Gerät für die Installation geeignet ist:

• Ausgangssignal.4-20 mA ist immer noch die Standardeinstellung für einfache Schleifen, aber HART ist dort weit verbreitet, wo es auf die Diagnose ankommt, und Modbus oder andere digitale Protokolle kommen bei neueren SPS-integrierten Systemen häufiger vor. Bestätigen Sie, dass das Steuerungssystem tatsächlich das Angebot unterstützt.
• Prozessanbindung.Gewindetyp und -größe (G1/2, 1/4 NPT und ähnliches) müssen mit vorhandenen Anschlüssen übereinstimmen, sonst macht der falsche Anschluss einen einfachen Austausch zu einer Bearbeitungsaufgabe.
• Genauigkeitsklasse und Druckbereich.Ein Sensor, der für einen großen Bereich ausgelegt ist, aber die meiste Zeit im unteren Bereich dieses Bereichs läuft, verliert an sinnvoller Auflösung. Durch die Anpassung des Bereichs an den tatsächlichen Betriebsdruck und nicht nur an das Maximum, das der Prozess theoretisch erreichen könnte, erhält man bessere Daten.
• Zertifizierungen.ATEX oder IECEx für explosionsgefährdete Bereiche, CE für den EU-Markt, SIL2 für Sicherheitsschleifen - Dies sind keine optionalen Einzelposten, wenn der Installationsort dies erfordert, und die Lieferzeiten können sich verlängern, wenn eine zertifizierte Einheit nicht bereits auf Lager ist.
• Gehäuse und Eindringschutz.IP65 im Vergleich zu IP67 im Vergleich zu einer vollständig tauchfähigen Schutzart ist im Freien oder in Nassumgebungen viel wichtiger als in einem klimatisierten Schalttafelraum.

Dies alles ändert nichts daran, ob Gauge oder Absolut der richtige Sensortyp ist. Es bestimmt, ob das bestellte Gerät tatsächlich funktioniert, wenn es eintrifft.

Fehler, die es zu vermeiden gilt

Bei der Senderauswahl tauchen immer wieder einige Muster auf:

„Ausgelegt für den Vakuumbetrieb“ wird als dasselbe behandelt wie „absolute Referenz“. Viele Messgeräte können den negativen Bereich nahe Null messen, aber das ist kein absoluter Referenzwert, und die Genauigkeit um den Nullpunkt herum leidet tendenziell bei Geräten, die nicht dafür ausgelegt sind.

Austausch eines Ersatzsenders, der aus einem anderen Klima oder einer anderen Höhe stammt, ohne -Neue Nullung nach der Installation. Es handelt sich um einen kleinen Versatz, aber er ist real und kann leicht übersehen werden, bis jemand bemerkt, dass die Messwerte nicht ganz mit dem alten Gerät übereinstimmen.

Lassen Sie die Wartung des Trockenmittels auf belüfteten Sensoren gleiten. Die Drift ist so allmählich, dass sie oft auf den Prozess und nicht auf das Instrument zurückgeführt wird, insbesondere in feuchten Umgebungen oder Küstenumgebungen.

Bestellen Sie Absoluttransmitter für Anwendungen, die nie in die Nähe des Vakuums kommen. Sie kosten in der Regel mehr, und bei einem einfachen Tank- oder Leitungsdruckkreislauf bedeuten diese zusätzlichen Kosten nichts, was der Prozess tatsächlich benötigt.

Wo jeder Typ im Feld angezeigt wird

Ein Vakuumverdampfer in einem Lebensmittel- oder Pharmaverfahren benötigt einen Absolutwertgeber, um zu verfolgen, wie weit unter der Atmosphäre sich die Kammer tatsächlich befindet. Der nutzbare Bereich eines Messsensors würde genau dann ausgehen, wenn der sinnvolle Teil des Prozesses beginnt.

Eine Pumpstation oder ein Wasserverteilungskreislauf haben für die absolute Messung keinen wirklichen Nutzen. Der Manometerdruck relativ zur Atmosphäre ist genau der Wert, den Bediener benötigen, um die Pumpenleistung täglich zu beurteilen, und er lässt sich vor Ort einfacher überprüfen.

Ein Halbleiter- oder Dünnfilmprozess, der Lastschleusenkammern ausführt, spezifiziert fast immer absolute Messwerte, da wiederholbare Vakuummesswerte unabhängig von den Druckschwankungen der HVAC-Gebäude den Sinn der Messung ausmachen.

Häufige Fragen

Kann ein Messgerättransmitter in einer Vakuumanwendung verwendet werden?

Nur am flachen Ende. Ein Manometersensor kann kleine negative Werte anzeigen, aber Auflösung und Genauigkeit nahe dem echten Vakuum sind konstruktionsbedingt begrenzt. Für alles, was über ein leichtes Vakuum hinausgeht, ist Absolut die bessere Lösung.

Spielt die Höhe eine Rolle, wenn der Prozess in Innenräumen stattfindet und klimatisiert ist?{0}

Ja, die Höhe beeinflusst den lokalen Luftdruck, unabhängig davon, was in Innenräumen passiert. Durch die Klimatisierung werden Temperatur und Luftfeuchtigkeit verändert, nicht jedoch der atmosphärische Grundreferenzwert, zu dem ein Messgerätsensor die Luft ausströmt.

Ist ein versiegelter Messumformer dasselbe wie ein Absolutwertgeber?

Nein. Es bezieht sich auf einen festen Innendruck nahe der Normalatmosphäre und nicht auf ein echtes Vakuum. Daher verhält es sich im Betrieb wie ein Messgerät, jedoch ohne offenen Entlüftungsweg.

Warum zeigt ein Absolutwertgeber im Freien etwa 14,7 psi statt Null an?

Weil es sich um ein echtes Vakuum handelt und der normale atmosphärische Druck auf Meereshöhe etwa 14,7 psi über diesem Referenzwert liegt. Ein Manometertransmitter subtrahiert den atmosphärischen Druck automatisch; ein absoluter nicht.

Die Spezifikation gleich beim ersten Mal richtig machen

Bei der Entscheidung zwischen dem Messgerät -im Vergleich zur -absoluten Messung kommt es auf eine Frage an: Benötigt der Prozess einen Messwert relativ zur lokalen Atmosphäre oder einen Messwert, der unabhängig davon konstant bleibt? Die meisten alltäglichen Druckschleifen fallen in die erste Kategorie. Vakuum, Luft- und Raumfahrt und atmosphärische Präzisionsarbeit fallen in die zweite Kategorie.

Wenn die Anwendung allein anhand des Betriebsbereichs immer noch nicht erkennbar ist, besteht der schnellste Weg darin, den Druckbereich, die Installationshöhe und die Frage, ob der Prozess jemals unter den Atmosphärendruck fällt, zu übermitteln. Das reicht normalerweise aus, um vor der Bestellung den richtigen Sensortyp und die richtige Reichweite zu bestätigen, anstatt nach der Installation festzustellen, dass die Zahlen nicht stimmen.

Sie sind sich immer noch nicht sicher, welches für Ihren Prozess geeignet ist?

Senden Sie uns den Druckbereich, das Prozessmedium, die Installationshöhe und alle Zertifizierungsanforderungen (CE, SIL2 usw.) und wir bestätigen, ob ein Absolut- oder Relativdrucktransmitter die richtige Lösung ist, zusammen mit einem geeigneten Bereich und Ausgangssignal. Die meisten Anfragen erhalten innerhalb eines Werktages eine Spezifikationsempfehlung zurück.

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Referenzen

• International Society of Automation (ISA) - Standards und Terminologie für Prozessinstrumentierung und Druckmessung.
• ASME B40.100, Manometer und Messgerätezubehör, American Society of Mechanical Engineers.
• Referenzdaten des National Institute of Standards and Technology (NIST) - zur standardmäßigen atmosphärischen Druck- und Vakuummessung.
• Technische Referenz von Omega Engineering, Grundlagen der Druckmessung.
• Technische Hinweise zu Emerson / Rosemount - Referenztypen und Sensorkonstruktion für Druckmessumformer.