Drukmeting is een fundamentele technologie voor de bewaking van procesomstandigheden in tanks en pijpleidingen. Omdat de media verschillende eigenschappen hebben, worden verschillende drukmeetprincipes toegepast: absolute en relatieve druk, hydrostatische druk en verschildruk.
Bij absolute en relatieve drukmeting laat de procesdruk een diafragma uitwijken. Deze kracht wordt overgebracht via niet-samendrukbare olie naar een siliciumchip, waar deze wordt omgezet in een elektrisch signaal. Het verschil zit in het referentiepunt: absolute druk wordt gemeten ten opzichte van een vacuüm, terwijl relatieve druk wordt gemeten ten opzichte van de omgevingslucht. Hydrostatische niveaumeting is gebaseerd op het gewicht van de vloeistofkolom. Als het vulniveau toeneemt, wordt de druk op het sensordiafragma door de zwaartekracht proportioneel groter ten opzichte van de hoogte en dichtheid van het medium. Bij verschildrukmetingen worden twee drukwaarden opgenomen, meestal in een gesloten tank. De transmitter berekent het verschil, om het niveau of de druk in de tank te bepalen.
Bekijk de video om te zien hoe drukmeting werkt.
Voordelen van Cerabar, Ceraphant, Deltabar, Deltapilot en Waterpilot in één oogopslag
- Continue druk- en niveaumeting voor vloeistoffen en gassen
- Hoge meetnauwkeurigheid en langetermijnstabiliteit
- Robuust ontwerp voor zware procesomstandigheden
- Veelzijdige sensorproductreeks voor flexibele systeemintegratie
- Beproefde betrouwbaarheid voor een groot aantal industriële toepassingen
Elke dag worden de meest uiteenlopende media in tanks gevuld en hier via pijpleidingen uit afgetapt. Voorbeelden zijn drinkwater, fruitsappen, oliën en brandstoffen, zuren en pekel. Omdat deze media volledig verschillende eigenschappen kunnen hebben, zijn er verschillende meetprincipes om ze te detecteren. Bijvoorbeeld drukmeting door absolute of relatieve druk, hydrostatische druk of verschildruk.
Het eerste wetenschappelijke begin van drukmeting werd halverwege de 17e eeuw gedocumenteerd. Galileo Galilei deed tests met pompen om hoogteverschillen voor irrigatiedoeleinden te overwinnen. Evangelista Torricelli deed onderzoek met kwikkolommen en ontdekte de toestand van het vacuüm. Blaise Pascal hoorde van deze experimenten, zette het onderzoek voort en kon het gewicht van lucht bepalen. Pascal noemde deze kracht druk, en als eerbetoon aan hem werd de SI-eenheid voor druk naar hem genoemd. Druk is het resultaat van een kracht die op een oppervlak werkt.
Drukinstrumenten kunnen worden gebruikt voor het detecteren van absolute en relatieve druk en voor het bepalen van drukvariabelen en -niveaus in tanks. Laten we eerst eens kijken naar het werkingsprincipe van deze meetmethode aan de hand van het voorbeeld van absolute en relatieve druk.
De druk kan continu worden gemeten in een pijpleiding waar vloeistof doorheen stroomt. We gaan nader in op het verschil tussen een absolute-drukcel en een relatieve-drukcel aan de hand van het voorbeeld van een keramische cel. In een keramische cel wordt een elektrisch geleidend materiaal aangebracht op een keramisch substraat, waardoor een condensator wordt gevormd. Als er druk wordt uitgeoefend, wordt het diafragma vervormd en verandert de capaciteit.
De absolute-drukcel is een gesloten systeem, dat meet ten opzichte van het vacuüm in een atmosferische omgeving, waardoor de luchtdruk wordt aangegeven. In een relatieve-drukcel is door een opening in het substraat drukcompensatie mogelijk tussen de atmosferische omgeving en de binnenzijde van de cel.
De cel meet waarden die evenredig zijn aan de omgevingsdruk. In een atmosferische omgeving wordt de luchtdruk niet aangegeven. Bij een hydrostatische-drukmeting reageert de vloeistof in de tank op het procesdiafragma van de sensor. Door de zwaartekracht stijgt de druk als de vloeistofkolom, dus het vulniveau van de tank, stijgt. De vloeistofkolom is proportioneel met het vulniveau en de dichtheid van het medium.
In een open tank wordt de druk continu gecompenseerd in verhouding tot de omgevingslucht. Daarom is het gas in het bovenste gedeelte van de tank niet van invloed op de niveaumeting. Bovenop de druk van de vloeistofkolom reageert de atmosferische druk echter ook op de sensor. Bij compensatie van de atmosferische druk wordt de sensor een relatieve-druksensor genoemd. Laten we een dergelijke sensor eens nader bekijken. De contactmeetcel is gebaseerd op siliciumtechnologie en is speciaal ontwikkeld voor de hydrostatische niveaumeting. Weerstanden worden aangebracht op een siliciumchip als een brug van Wheatstone.
Als er druk wordt uitgeoefend, wordt het procesdiafragma vervormd en verandert de weerstand. In de sensor geeft niet-samendrukbare olie de druk van het procesdiafragma door aan een siliciumchip, waar deze wordt geanalyseerd. Bij verschildrukmeting in een gesloten tank heeft de atmosferische druk geen invloed op de niveaumeting. Behalve de druk van de vloeistofkolom wordt ook de drukhoogte boven het niveau gemeten. Beide waarden worden doorgegeven naar de transmitter via met olie gevulde capillaire buizen. De transmitter berekent het verschil tussen beide drukwaarden en bepaalt het niveau in de tank met behulp van deze waarde.
Met de drukinstrumenten van Endress+Hauser kunnen drukken en niveaus worden gemeten in standaardtoepassingen, in toepassingen met hoge temperaturen en hoge drukken, en in toepassingen met corrosieve en schurende media. We hebben een geschikte oplossing voor elke toepassing. Endress+Hauser.
