アプリケーションに適した圧力トランスミッタを選択するにはどうすればよいですか?

圧力測定は、 サイレントバックボーン 無数の産業プロセス。石油化学精製所の安全性の確保から都市水道システムの流量制御に至るまで、単一のデバイスの精度が効率、製品品質、重要な安全基準を左右します。その装置とは、 圧力トランスミッタ .

見落とされがちですが、適切な圧力トランスミッタの選択は重要なエンジニアリング上の決定です。市場には、ゲージから差動、4 ～ 20 mあ から HART まで、また目まぐるしいほどの材料や認証に至るまで、選択肢が飽和しています。仕様が一致しないと、不正確な測定値、早期故障、コストのかかるダウンタイム、さらには致命的な安全上のインシデントが発生する可能性があります。

このガイドの目的 この複雑な選択プロセスを簡素化することです。重要な基礎、考慮すべき重要な要素、特定のアプリケーションに適合させるために必要な主要な仕様について説明し、常に最適な機器を確実に選択できるようにします。

圧力トランスミッタの基本を理解する

圧力伝送器とは何ですか?

A 圧力トランスミッター 流体（液体または気体）によって及ぼされる力を測定し、この機械的圧力を標準化された定量化可能な圧力に変換するように設計された機器です。 電気信号 。この信号は、監視、制御、データログのために制御システム (PLC や DCS など) に送信されます。

送信機は通常、その中核で 圧力センサー 加えられた圧力の下で変形する（多くの場合、ダイヤフラムまたは薄膜）。この変形は、小さな電圧変化を生成する検出素子 (ひずみゲージなど) によって測定されます。次に、送信回路はこの電圧を増幅、調整し、4 ～ 20 mA の電流信号などの標準的な工業用出力に調整します。

圧力トランスミッタを選択する際に考慮すべき要素

適切なトランスミッターを選択することは、機器の機能をアプリケーション、環境、および制御システムの要求に適合させる体系的なプロセスです。これには、6 つの主要領域にわたる徹底的な分析が必要です。

1. 応募要項

最初のステップは常に理解することです 何 あなたは測定しており、 どこで あなたはそれを測定しています。

• 測定対象の媒体は何ですか?
  • ですか？ 液体、気体、蒸気、またはスラリー ?これにより、必要なプロセス接続が決まり、さらに重要なことに、接液材料が決まります。
  • 媒体ですか 腐食性の （例：強酸、塩水）?腐食性の高い媒体には、標準的なステンレス鋼だけでなく、ハステロイやモネルなどの特殊な材料が必要です。
  • そうですか 粘性がある、または詰まりやすい ?その場合、センサーの詰まりを防ぐために、フラッシュマウントのダイアフラムまたはケミカルシールが必要になる場合があります。
• 必要な圧力範囲はどれくらいですか?
  • を指定します 最低使用圧力 (MOP) そして 最大使用圧力 (MOP) 。トランスミッターの校正済みスパンはこの範囲を包含する必要があり、最適な精度を得るには、通常の動作圧力がスパンの $30%$ ～ $70%$ 以内に収まるのが理想的です。
  • とは何ですか 最大過圧/耐圧力 ?これは、トランスミッタがその性能仕様を永続的に変更することなく耐えることができる圧力です。
• 使用温度範囲はどのくらいですか?
  • プロセス温度: 測定された媒体の温度。高温の場合、多くの場合、 ピグテールサイフォン (蒸気用) または ケミカルシールアセンブリ センサー電子機器を熱から隔離します。
  • 周囲温度: 周囲環境の温度。送信機の電子機器と熱安定性に影響します。

2. 性能仕様

これらの仕様は、測定の品質と信頼性を定義します。

• 精度: 測定はどの程度の精度が必要ですか?
  • 基本的なモニタリングの場合、スパンの $\pm 0.5%$ が許容される場合があります。
  • 重要な制御ループまたは保管転送には、高精度トランスミッター ($\pm 0.05%$ 以上) が必要です。
  • 注: 精度に温度の影響と長期安定性が含まれるか除外されるかを常に明確にしてください。
• 安定性: 送信機が長期間 (1 ～ 5 年など) にわたってゼロ点とスパンをどの程度維持するか。高い安定性により、頻繁でコストのかかるメンテナンスの必要性が最小限に抑えられます。 再校正 .
• 応答時間: 急速な圧力変化を伴うアプリケーション (サージ制御、高速作動バルブなど) では、制御システムが即座に反応するために、迅速な応答時間 (ミリ秒単位で測定されることが多い) が不可欠です。

3. 環境条件

設置場所によって、必要な堅牢性と保護が決まります。

• 温度と湿度: 極端な場合には、温度補償を内蔵したトランスミッターと堅牢なハウジング素材が必要です。
• 振動と衝撃: 重機や脈動流がある環境では、読み取りの安定性を維持し、機械的損傷を防ぐために、高振動定格のトランスミッターを選択してください。
• 侵入保護 (IP) 評価: この規格は、異物（塵、埃など）や湿気の侵入に対するシール効果を定義します。
  • IP65: 防塵性があり、噴流水からも保護されます。
  • IP67: 防塵性があり、一時的な浸水から保護されています (洗浄エリアに一般的)。
  • IP68: 防塵性があり、継続的な浸漬から保護されています (水没用途に適しています)。

4. 出力信号と通信

選択した信号タイプは、既存のインフラストラクチャとシームレスに統合する必要があります。

• 4～20mA（アナログ電流）：
  • 最も一般的な工業規格 (2 線式ループ給電)。
  • 耐ノイズ性に優れ、用途に最適 長い伝送距離 .
  • 利点: 4 mA の「ライブ ゼロ」により、断線を検出できます (0 mA は障害を示します)。
• 電圧 (0-5V、0-10V):
  • に適しています 短距離 そして laboratory or OEM applications.
  • 長時間の実行では電流信号よりもノイズ耐性が低くなります。
• HART プロトコル (ハイウェイ アドレス可能リモート トランスデューサー):
  • を重ね合わせます。 デジタル信号 4 ～ 20 mA のアナログ信号で。
  • アナログ制御信号を中断することなく、リモート構成、診断、および校正が可能になります。
• フィールドバス (例: Profibus PA、FOUNDATION フィールドバス、Modbus):
  • 完全に デジタルコミュニケーション 複雑なネットワーク化された制御システム向け。
  • 単一の機器から多変数測定と高度な診断を可能にします。

5. 材質の適合性

これは安全性と寿命に関する懸念です。の 接液部 (ダイヤフラムとプロセス接続) はプロセス媒体を腐食したり、プロセス媒体と反応したりしてはなりません。

6. 設置、認証、および安全性

• インストールに関する考慮事項:
  • プロセス接続タイプ: ネジ式 (NPT、BSP)、フランジ付き (ANSI、DIN)、またはサニタリー (トライクランプ)。既存の配管と一致する必要があります。
  • スペースの制約: 密な設置にはコンパクトな設計が必要です。
• 安全/危険区域認証: 可燃性ガスや塵埃が存在する可能性のある場所に設置する場合、発信器は しなければならない 適切な認定を取得してください。
  • ATEX（ヨーロッパ） または IECEx (国際): 爆発性雰囲気における世界的なコンプライアンス向け。
  • UL/CSA (北米): 本質安全防爆定格用。

設置とメンテナンスのヒント

最も精密に製造された圧力トランスミッタであっても、不適切に取り付けられたり無視されたりすると、早期に故障したり、不正確な測定値が得られたりすることがあります。これらのベストプラクティスに従うことで、機器の寿命と信頼性が最大化されます。

適切な設置テクニック

1. 極端な状況から隔離する: 振動や過度の熱を受ける配管への直接設置は避けてください。必要に応じて、フレキシブルチューブまたはリモートマウント（キャピラリーチューブまたはケミカルシール経由）を使用してください。
2. 正しい向きを確認してください: メーカーのマニュアルを参照してください。液体用途の場合、導圧管内にエアポケットが形成されるのを防ぐために、機器を圧力タップの下に設置する必要があります。ガス用途の場合は、凝縮水を排出できるように蛇口の上に設置する必要があります。
3. Steam に Syphon を使用する: 常に使用してください ピグテールサイフォン 蒸気圧力を測定する場合はコイルサイフォンを使用します。これにより、繊細なセンサーのダイアフラムと電子機器を生蒸気の高温から保護する水の障壁 (凝縮水) が形成されます。
4. しっかりと密閉しますが、締めすぎないでください。 ねじ接続には適切なシーラント (PTFE テープやパイプねじシーラントなど) を使用してください。締めすぎるとダイヤフラムが歪んだり、センサーが損傷したりして、ゼロ点が永久に変わってしまう可能性があります。
5. 接地は不可欠です: 出力信号の電磁干渉 (EMI) とノイズを最小限に抑えるために、送信機とそのケーブル シールドがメーカーの指示と電気規格に従って正しく接地されていることを確認してください。

定期的な校正とメンテナンス

• 定期的な校正: 圧力トランスミッターは、温度サイクル、ストレス、衝撃により時間の経過とともにドリフトします。定期的な校正スケジュールを確立します (重要度に応じて、通常は年に一度、または半年に一度)。校正には、トランスミッターの読み取り値を認定された参照標準と比較することが含まれます。
• ゼロとスパンのチェック: 定期的に実行する ゼロチェック (圧力が大気に放出されたときの測定値を確認する) および スパンチェック (フルレンジでの読み取り値を確認) HART コミュニケータまたはローカル ディスプレイを使用します。
• 導圧管のメンテナンス: 差圧設備の場合、導圧管がプロセス材料 (スラッジ、スケール、氷) で詰まる可能性があります。圧力がセンサーに正確に伝達されるように、これらのラインを定期的にフラッシュします。

一般的な問題のトラブルシューティング

適切な圧力トランスミッターを選択することは、プロセス全体の精度、安全性、効率性への投資となります。これは、単に圧力定格を一致させる以上の決定です。 ～の全体的なレビューが必要です アプリケーション要件、環境ストレス要因、および通信互換性。

選択のための重要なポイント:

1. タイプを定義します。 必要かどうかを判断する ゲージ、絶対、または差動 測定。
2. 互換性を確認してください: を確認してください。 接液部 プロセス媒体 (316L SS、ハステロイなど) に耐えることができます。
3. 試合パフォーマンス: を選択します。 精度 そして 応答時間 特定の制御ループに必要です。
4. 通信の確認: を確認してください 出力信号 (4-20 mA、HART、フィールドバス) は DCS/PLC と互換性があります。