Зачем
Датчики давления, расхода и уровня: какие бывают и как выбрать под среду и задачу. Неверный тип — это лишние деньги и враньё в показаниях.
Давление: фундамент многих измерений
Большинство промышленных датчиков давления — тензометрические: давление гнёт мембрану, деформация меняет сопротивление, электроника выдаёт 4–20 мА. Важно различать, что именно меряем:
| Тип | Относительно чего | Где нужен |
|---|---|---|
| Избыточное | атмосферы | большинство задач (давление в трубе) |
| Абсолютное | вакуума | точные расчёты, вакуумные процессы |
| Дифференциальное (ДД) | разница двух точек | расход по перепаду, уровень в закрытых ёмкостях |
Совет
Датчик дифференциального давления — «швейцарский нож» КИПиА: по перепаду на сужении он меряет расход, а по гидростатическому столбу — уровень. Поймёшь ДД — поймёшь половину полевых измерений.
Расход: четыре рабочих принципа
Универсального расходомера нет — выбор диктует среда (жидкость/газ/пар, проводящая или нет) и нужная точность.
| Тип | Принцип | Сильная сторона | Ограничение |
|---|---|---|---|
| Электромагнитный | ЭДС в проводящей жидкости | нет потерь давления, не боится грязи | только проводящие жидкости, не газ |
| Вихревой | частота вихрей за телом | жидкость, газ, пар; нет движущихся частей | нужна мин. скорость, боится вибрации |
| Ультразвуковой | время пролёта звука | можно накладной (без врезки) | чувствителен к профилю потока |
| Кориолисов | сдвиг фаз в трубке | прямой массовый расход, высшая точность | дорогой, тяжёлый |
Разобранный пример
Нужно мерить расход сточной воды (грязная, проводящая) в трубе DN200. Кориолис избыточен и дорог, вихревой засорится. Берём электромагнитный — ему грязь нипочём, потерь давления нет. А для коммерческого учёта мазута, где важна масса и точность, оправдан кориолисов.
Уровень: контакт или на расстоянии
| Метод | Как | Плюс | Минус |
|---|---|---|---|
| Радар | отражение радиоволны | не зависит от плотности, пара, температуры | дороже |
| Ультразвук | отражение звука | дешевле радара, бесконтактный | боится пены, пара, пыли |
| Гидростатика | давление столба жидкости | простой и дешёвый | зависит от плотности среды |
Важно
Гидростатический уровнемер меряет давление столба, а оно зависит от плотности. Поменялась плотность (нагрели жидкость, сменили продукт) — уровень «поплыл», хотя реально не менялся. Где плотность нестабильна — бери радар.
Проверь себя
- Каким расходомером мерить грязную проводящую воду и почему?
- Почему гидростатический уровнемер врёт при смене плотности?
- Чем избыточное давление отличается от дифференциального?
Документы и ресурсы
Рекомендуемые
- Статья Статья: «Типы расходомеров, область их применения, преимущества и недостатки» (Измеркон)
- Видео Видео: «Радар против ультразвука: в чём различие принципов измерения уровня» (VEGA talk)
- Книга Калиниченко А.В. «Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике (КИПиА)» (Инфра-Инженерия)
Практическое задание
Подбери приборы для узла насосной станции водоканала. Нужно контролировать:
- давление в напорном коллекторе после насоса;
- расход перекачиваемой (условно чистой) воды;
- уровень в приёмном резервуаре, продукт — вода, плотность стабильна.
Для каждой величины выбери тип датчика, обоснуй выбор (среда, точность, цена) и укажи выходной сигнал (наверняка 4–20 мА). Затем подумай: какой из трёх параметров критичен для защиты насоса от сухого хода — и почему именно он. Этот вывод понадобится в практике раздела «Программирование ПЛК».
Отмечайте прогресс — заведите бесплатный аккаунт. Уже есть? Войти.