Özelleştirilmiş Basınç Diferansiyel Modülü

Yüksek basınca dirençli akış kontrolörü akış kontrolörü- dijitalleştirme sayesinde esneklik

  • Özelleştirilmiş Basınç Diferansiyel Modülü
    Özelleştirilmiş Basınç Diferansiyel Modülü

Bir bileşen üreticisi ile cihaz üreticisi arasında (bir örnekte göstermek gerekirse) ürün geliştirme safhasında yakın işbirliği gerçekleşirse, önemli derecede optimize edilmiş çözümler elde edilir. Her iki taraftaki esneklik - her şeyden önemlisi - dijital sinyal işleme burada çok faydalar sağlar: bu, bir müşteri talebini karşılamak amacıyla geliştirilen ve artık bir üretim akış kontrolörüne entegre edilmiş basınç diferansiyel ölçüm modülü örneği ile gösterilebilir. Saç levha işi için yağlayıcıların hassas ölçülmesini sağlayan bir spreyleme sistemi gerekmişti. Bu uygulama, Bürkert'in bir seri Sıvı Akış Kontrolörü geliştirme fikrinin başlangıç noktasıydı ve pilot proje işlevini görmüştü. Sensör ile kontrol teknolojisi, aktüatör ile geleneksel elektriksel işlem arayüzlerinin, sorunsuz sürekli devam eden operasyon için tasarlanacak tek bir kompakt cihazda bir araya getirilmesi gerekiyordu - süreç ölçüm teknolojisinde genelikle bu şekildedir.

Basınç diferansiyel kullanarak akış hızı ölçümü

İşlem ortamı son derece sağlam tasarım ve yüksek işleme güvenirliği gerektirdiği için, akış hacminin, tanımlanmış çapı olan ölçme deliğinden geçerken ölçüm ortamında görülen basınç düşüşüne dayanarak ölçülmesine karar verildi. Ayrıca, bu amaç doğrultusunda iki ayrı basınç sensörü de kullanılacaktı. İsviçre'nin Keller AG für Druckmesstechnik şirketinin Almanya şubesi ile ilişkiler iyiydi ve bu faktör artık devreye girecekti. CEO Wolfgang Braun, "Biz aslında daha önce, böyle bir durumda gereken ve özellikle de aşırı yük kapasitesi açısından kilit öneme sahip özellikleri sağlayabilen bir basınç diferansiyel transmitterini (Seri PD-39X) zaten piyasaya sürmüştük" diye hatırlatıyor.

Basınç farkı veya basınç diferansiyel transmitterleri

Geleneksel basınç diferansiyel transmitterlerinde, ölçüm diyaframının her iki tarafı da ölçüm ortamına maruz kalır; ör., biri "yüksek", diğeri "düşük" basınç girdisi. 500 mbar'lık tipik diferansiyel ölçüm aralığı ve 10 bar'a kadar ortak mod basınçları ile, yüksek veya düşük anlık basınç kesintisi diyaframın 20 kat fazla yüklenmesine yol açabilir. Böyle bir aşırı yüklenme ancak, onsuz transmitterin kaçınılmaz olarak tahrip olacağı yapısal tasarıma yapılan kompleks (ve bu nedenle pahalı) adaptasyonlarla absorbe edilebilir. Bürkert'in akış kontrol sistemi uzmanları, bu türlü risklerin oluşumunu engellemek istedikleri için basınç diferansiyel yönetim modülüne karşı çok ilgi duyuyorlardı. Basınç diferansiyel transmitterleri, birbirlerinden yaklaşık 20 mm uzağa monte edilen, seçilmiş, kapsüllü silikon basınç sensörleri ile çalışır. İlgili çıkış sinyallerini, mikroişlemcinin giriş sinyallerine verirler: 16 bit'lik A/D dönüşümünden sonra, kalibrasyon süresince matematiksel olarak belirlendiği gibi, mikroişlemcinin bilgi-işlem gücü, sanal olarak, tüm yeniden üretilebilir sapmaları ve sıcaklık bağımlılıklarını ortadan kaldırmaya yeterlidir. Bu yöntem sayesinde, Keller'in basınç diferansiyel transmitterleri, tüm geniş sıcaklık aralıklarında +(-) %0,1 FS'den daha iyi toplam hata bandı elde eder. Modülden gelen analog çıkış sinyali, saniyede 200 kez güncellenir ve sonraki işlem için iyi bir dinamik rezerv sağlanır. Genel kabul görmüş bir kural olarak, bu tür basınç diferansiyel ölçümleri için ölçüm aralığı, ortak mod basıncının yaklaşık %20'si olmalıdır. 4...20 mA ve 0...10 V'lik standart analog sinyallerine ek olarak, işlemci, dijital RS485 yarı-çift yönlü bir arayüz sunar. Bu arayüz, örneğin, bağımsız sensörlerden gelen ölçülmüş basıncı ve sıcaklık değerlerini aktarmak için kullanılabilir, ör., verim, basınç diferansiyel değerleri ile sınırlı değildir. Dijitalleştirme, analog çıkış sinyali için olan aralığın, giriş sinyali (basınç diferansiyel ) için istenilen aralığa esnek şekilde adaptasyonunu sağlar. Basınç sensörleri ile akış kontrolörünün ana kanalı arasındaki mekanik bağlantı, her durumda, azami basınçlar için düşük-geçiş filtresi olarak da tasarlanan, çok ince (kapiler) bir boru (tanımlanmış bir üfleme işlemi ile havalandırılır) ile gerçekleştirilir. Ölçüm ortamı ile temasa giren tüm parçalar (sızdırmazlık halkaları hariç), yüksek dereceli paslanmaz çelikten yapılır. Keller ve Bürkert'teki mühendisler arasında çalışma konusundaki yakın işbirliği, nihai sonucun ortak geliştirilmiş spesifikasyona uygun olmasını sağlamıştır. Ek olarak, Keller'in mühendisleri müşteri isteklerine uygun ek ayrıntıları da hayata geçirmiştir; ör., elektrik bağlantısı detayları ve mekanik entegrasyonla birlikte esnek PCB için teslimat formatı, tıpkı 2,5 V mevcut değerinde Keller'in katalog ürününden önemli oranda farklılık gösteren nominal akış hızına sahip çıkış sinyalinde olduğu gibi, ortak sözleşme ile belirtilmiştir.

Entegrasyon

Bürkert, Sıvı Akış Kontrolörlerini her spesifik uygulama için özelleştirilmiş süreç ölçüm cihazları olarak üretir. Farklı ekipmana sahip yalnızca üç basınç diferansiyel transmitterine dayanarak, ortak mod basıncına bağlı olarak 0,9 l/h ve 36 l/h nihai akış hız değerlerine ulaşılabilir. Ölçüm aralıkları, akış kanalına dahil edilen özel ölçüm delikleri yardımıyla ayarlanır; giriş basıncı ile çıkış basıncı arasındaki hedeflenen fark, genellikle yaklaşık 500 mbar'dır. Proje ilerledikçe, dijital sinyal işleme ve bağımsız sensör sinyallerinin asıl faydası, beklenmedik avantajlar sağlamıştır; ör., bunlar sınırları belirlemek, aşırı yükleri saptamak veya diğer tanılayıcı fonksiyonları uygulamak için akış kontrolörü içinde içten kullanılabilir. Dahası, akış hızı ölçümü süresince (genellikle işlem sıvısına benzer bir viskoziteye sahip su veya bir akışkanla gerçekleştirilir), kalibrasyon verileri, basınç diferansiyel transmitterinin işlemcisinde tamamen yeniden karakterize edilebilir, böylelikle yalnızca basınç sensörü değil akış kontrolörünün de "uçtan uca" kalibrasyonu sağlanır.

Özet /Genel Bakış

Biri akış kontrolünde, diğeri basınç ölçümünde olmak üzere iki uzman, oldukça spesifik müşteri ihtiyacına yönelik ortak bir çözüme varmak için yapısal olarak birlikte çalışabilmişlerdir. Keller'in iki basınç sensörü ile çalışan basınç diferansiyel transmitterine yerleştirilen bir mikroişlemciye dayanan sinyal işleme, çözümün, süreç teknoloji segmentinde sürekli operasyon sağlamaya yönelik bir akış kontrolörüne dahil edilmesini bir hayli kolaylaştırmıştır, ve bu yaklaşım tam seri fonksiyonellikleri gerçekleştirmeyi de mümkün kılmıştır. Modül artık, tek diyafram ile, özellikle de aşırı yük kapasitesine ilişkin olarak klasik basınç diferansiyel transmitterleri karşısındaki üstünlüğünü gözler önüne seren sayısız uygulamada kullanılmaktadır. Dijitalleştirilmiş sensör sinyal işleme, özellikle özelleştirilmiş uygulamalar için toplam maliyet hesaplamasına yansıyan bir sürü yarar sunmaktadır.