Tryckmätning är en grundläggande teknik för övervakning av processförhållanden i tankar och rörledningar. Eftersom olika medium har olika egenskaper appliceras olika principer för tryckmätning: absolut tryck och övertryck, hydrostatiskt tryck och differentialtryck.
Inom mätning av absolut tryck och övertryck deflekterar processtrycket ett membran. Denna kraft överförs via inkompressibel olja till ett silikonchip, där det konverteras till en elektrisk signal. Skillnaden ligger i referenspunkten: absolut tryck mäts mot ett vakuum, medan övertryck mäts relativt till omgivningsluft. Hydrostatisk nivåmätning beror på vätskekolumnens vikt. När fyllningsnivån ökar gör tyngdkraften att trycket på sensormembranet stiger i förhållande till mediets höjd och densitet. Inom differentialtrycksmätning registreras två tryckvärden, vanligtvis i en stängd tank. Transmittern beräknar skillnaden för att avgöra nivån eller trycket inuti tanken.
Titta på videon för att lära dig hur tryckmätning fungerar.
Fördelar med Cerabar, Ceraphant, Deltabar, Deltapilot och Waterpilot i korthet
- Kontinuerlig tryck- och nivåmätning för vätskor och gaser
- Hög mätnoggrannhet och långvarig stabilitet
- Robust utformning för stränga processförhållanden
- Mångsidigt sensorsortiment för flexibel systemintegrering
- Välbeprövad tillförlitlighet för många olika industriella applikationer
Alla möjliga medium fylls dagligen på i tankar och töms ut via rör. T.ex. dricksvatten, fruktjuice, olja och bränsle, syror och saltlösningar. Eftersom dessa medium har helt olika egenskaper finns det olika mätprinciper för att detektera dem. T.ex. tryckmätning genom absolut tryck eller övertryck, hydrostatiskt tryck eller differentialtryck.
De första vetenskapliga uppkomsterna av tryckmätning dokumenterades i mitten av 1600-talet. Galileo Galilei gjorde tester med pumpar för att få bukt med höjdskillnader för konstbevattning. Evangelista Torricelli utförde forskning med kvicksilverkolumner och upptäckte vakuumstadiet. Blaise Pascal hörde talas om dessa experiment, fortsatte forskningen och kunde fastställa vikten av luft. Pascal kallade denna kraft för tryck, och för att hylla honom är SI-enheten för tryck uppkallad efter honom. Tryck är resultatet av en kraft som verkar på ett område.
Tryckinstrument kan användas för att detektera absolut tryck och övertryck, och för att avgöra tryckvariabler och trycknivåer i tankar. Först tar vi en närmare titt på den här mätmetodens användning med hjälp av ett exempel med absolut tryck och övertryck.
Tryck kan mätas kontinuerligt i ett rör där vätska flödar. Vi kommer ta en närmare titt på skillnaden mellan en cell med absolut tryck och en cell med övertryck med en keramisk mätcell som exempel. I en keramisk mätcell appliceras ett elektriskt ledande material på ett keramiskt substrat, och bildar därmed en kondensator. När tryck appliceras deformeras membranet och orsakar en förändring i kapacitans.
Cellen med absolut tryck är ett stängt system och mäter mot vakuumet i en atmosfärisk miljö, lufttrycket indikeras. I en cell med övertryck tillåter en öppning i substratet att tryckkompensering sker mellan den atmosfäriska miljön och insidan av cellen.
Cellen mäter värden som är relativa till omgivningstrycket. I en atmosfärisk miljö indikeras inte lufttrycket. Inom hydrostatisk tryckmätning agerar vätskan i tanken mot sensorns processmembran. Tyngdkraften gör att trycket ökar i takt med vätskekolumnen, d.v.s. tankens fyllningsnivå stiger. Vätskekolumnen är proportionell mot fyllningsnivån och mediets densitet.
I en öppen tank kompenseras trycket kontinuerligt i relation till omgivningsluft. Därför påverkas inte nivåmätningen av gasen i tankens övre del. Förutom trycket i vätskekolumnen påverkar även atmosfärstrycket sensorn. Inom atmosfärstryckkompensation kallas sensorn för en övertrycksgivare. Vi tar en närmare titt på en sådan sensor. Kontaktmätcellen är baserad på silikonteknik och har utvecklats speciellt för hydrostatisk nivåmätning. Motstånd appliceras på ett silikonchip i form av en Wheatstonebrygga.
När tryck appliceras deformeras processmembranet och resulterar i en förändring i motstånd. I sensorn överförs trycket av oljorna som inte kan tryckas samman från processmembranet till ett silikonchip där det analyseras. Inom differentialtrycksmätning i en stängd tank har atmosfärstrycket ingen påverkan på nivåmätningen. Förutom vätskekolumnens tryck mäts också tryckhuvudet ovanför nivån. Båda värdera överförs till transmittern via oljefyllda kapillärrör. Transmittern beräknar skillnaden mellan de båda trycken och fastställer nivån i tanken från detta värde.
Tryckinstrument från Endress+Hauser förenklar mätningen av tryck och nivå inom standardapplikationer, samt applikationer med höga temperaturer och högt tryck, och även applikationer med frätande och slipande medium. Vi har en lämplig lösning för alla applikationer. Endress+Hauser.
