Высокотемпературные датчики перепада давления для пара, горячего масла и печей ΔP
В специализированных областях применения, таких как энергетика, высокотемпературные реакторы и металлургическая плавка, измерение технологического давления часто сталкивается с экстремальными условиями «высокой температуры» + «перепада давления», когда температура измеряемой среды достигает 300–600 ℃. Измерение перепада давления высокотемпературных сред может использоваться в важных процессах, таких как расчет расхода, контроль уровня жидкости и оповещение о перепаде давления, а также для измерения плотности. Высокотемпературный датчик перепада давления от компании Sino-Inst специально разработан для высокотемпературных сред и объединяет высокотемпературное изолирующее устройство, высокоточный датчик перепада давления и конструкцию из нержавеющей стали для осуществления измерения перепада давления высокотемпературных сред.
Вкратце: правильное решение зависит от температуры окружающей среды.
- 85-150°C: обычно достаточно стандартного датчика перепада давления с удлиненной импульсной трубой. СИ-3151ДП Это покрывается без дополнительной платы.
- 150-400°C: использовать выносные диафрагменные уплотнения с капилляром. СИ-3151ДП или 9051 многофакторный если вам также необходимы статическое давление и температура.
- 400-600 ° С: СИ-804ДП с помощью специальной заправочной жидкости эти среды измеряются напрямую.
- При температуре выше 600 °C требуется технологическое соединение с водяной рубашкой. Поговорите с нашими инженерами первый.
Если вы сообщите нам параметры среды, температуру и диапазон ΔP, мы предоставим вам модель и цену в течение одного рабочего дня.
Что такое высокотемпературный датчик перепада давления?
Высокотемпературные датчики перепада давления — это тип датчиков перепада давления, специально разработанных для измерения температуры высокотемпературных сред (жидкостей, газов и пара). Традиционные датчики перепада давления могут напрямую измерять температуру среды в диапазоне от -20°C до 100°C. Для сред с температурой выше 100°C требуется специально разработанный высокотемпературный датчик перепада давления. По сравнению с традиционными датчиками перепада давления, высокотемпературные датчики перепада давления обеспечивают высокотемпературную изоляцию и защиту в основном за счет таких методов, как теплоотводы, капиллярная передача и заполнение высокотемпературной средой. Они совместимы с температурами среды до 600°C.
Представлены высокотемпературные датчики перепада давления
Быстрое сравнение: Какая модель подходит для вашего температурного режима?
| Модель | Максимальная средняя температура | Диапазон | Точность подачи | Результат | Best For |
|---|---|---|---|---|---|
| СИ-8051ДГ | 800°C *с охлаждаемой импульсной линией | -0.1 ~ 10 МПа | 0.075% полной шкалы | 4-20 мА + HART | Максимальная точность (расход DP) |
| СИ-804ДП | 600°C (жидкость для заправки по индивидуальному заказу) | -0.1 ~ 10 МПа | 0.2/0.3/0.5% FS | 4-20 мА / 0-5 В / RS485 | Максимальная температура прямого нагрева, компактный размер |
| СИ-3151ДП | 400°C (дистанционная герметизация) | 0.1 кПа~41 МПа | 0.1/0.25/0.5% FS | 4...20mA | Широчайший диапазон ΔP, взрывозащищенное исполнение. |
| 9051 | 400°C (дистанционная герметизация) | 100:1 диапазон понижения | 0.04/0.075/0.1% FS | 4-20 мА + HART / RS485 / LoRa | ДВП + статическое давление + температура в одном устройстве |
| SI-3151LT | 304 ° C | 4 кПа~10 МПа | См. Техническое описание | 4-20 мА + HART | Фланцевое крепление, уровень в горячем баке |
Все модели в стандартной комплектации оснащены контактирующими с рабочей средой деталями из стали 316L. Сплавы Hastelloy C, тантал и монель предлагаются в качестве опции, а диапазоны и технологические соединения могут быть настроены индивидуально. Типичный срок поставки составляет 7-15 рабочих дней. Запросите ценовое предложение здесь.
Датчик уровня давления SI-3151LT с фланцевым креплением
Диафрагма с фланцевым креплением, рабочая температура от -40 до +304°C. Диапазон рабочих давлений от 4 кПа до 10 МПа, 4-20 мА + HART. Диафрагма из стали 316L / Hastelloy C-276 / Monel / тантала. Для резервуаров с горячим маслом, реакторов, уровней вязких сред. Полная спецификация и технические характеристики..
Малый датчик перепада давления SI-804DP
Компактный датчик перепада давления с возможностью настройки рабочей температуры среды до 600°C (также доступен диапазон -196°C). Диапазон измерения от -0.1 до 10 МПа, точность 0.2 / 0.3 / 0.5%, дрейф нуля ±0.03% от полной шкалы/°C. Выход 4-20 мА / 0-5 В / RS485. Степень защиты IP65. Полная спецификация и технические характеристики..
9051 Многопараметрический передатчик
Встроенный датчик перепада давления + статическое давление + температура процесса с автоматической компенсацией. Коэффициент регулирования 100:1, точность 0.04% / 0.075% / 0.1%. Выход 4-20 мА + HART + RS485 + LoRa. Полная спецификация и технические характеристики..
Емкостной двухдиапазонный передатчик SI-3151DP
Классический емкостной датчик перепада давления. Диапазон измерения от 0.1 кПа до 41 МПа, точность 0.1% / 0.25% / 0.5%. При использовании с выносными диафрагменными уплотнениями диапазон измерения расширяется до 400°C. Выход 4-20 мА, dIIBT4 / iaIICT6. Полная спецификация и технические характеристики..
Монокристаллический кремниевый преобразователь DP SI-8051DG
Монокристаллический кремниевый преобразователь дифференциального давления. Диапазон измерения от -0.1 до 10 МПа, точность 0.075% от полной шкалы. Корпус из нержавеющей стали 316L, 4-20 мА + HART, степень защиты IP65. Для высокоточных применений в области дифференциального измерения давления. Примечание: для сред с температурой выше 85°C требуется охлаждаемая импульсная линия. Полная спецификация и технические характеристики..
SI-3151 DLT Датчик уровня перепада давления
Датчик уровня DP с силиконовым маслом. Диапазон измерения от 4 кПа до 10 МПа, точность ≤(0.0029r + 0.071)%. Рабочая температура от -40 до +100°C. 4-20 мА + HART, Ex iaIICT6, IP67. Примечание: рабочая температура до 100°C, предназначен для измерения уровня DP, а не для работы с горячими средами. Полная спецификация и технические характеристики..
Принцип работы: перепад давления при высокой температуре
Датчики дифференциального давления измеряют разницу давлений ΔP = P_high − P_low между двумя точками измерения одной и той же среды, выдавая сигнал HART или RS485 Modbus с амплитудой 4-20 мА. Чувствительным элементом является емкостная или кремниевая пьезорезистивная диафрагма, заполненная силиконовым маслом с обеих сторон. Такая конструкция устойчива к высокотемпературной коррозии и точно измеряет разницу давлений между двумя точками измерения.
Когда температура процесса превышает 85°C, начинают проявляться изменения в электронном модуле датчика, изолирующей диафрагме и заполняющей жидкости. Силиконовое масло расширяется быстрее при температуре выше 110°C, вызывая дрейф нулевой точки; чувствительность кремниевого пьезорезистивного тензодатчика снижается при температуре выше 125°C; а диэлектрическая постоянная емкостного чипа изменяется с температурой. В инженерных контекстах термин «высокотемпературный DP» обычно относится к средней температуре ≥85°C, с максимальным значением 400°C для решений с выносной диафрагмой и до 600°C для специальных заполняющих жидкостей.
Таким образом, основной принцип проектирования решений для измерения перепада давления при высоких температурах прост: электронный модуль следует располагать вдали от технологического процесса. Существует три метода:
- Вытяните штуцер для измерения давления или радиатор, чтобы дать среде остыть естественным образом до температуры ниже 85 °C перед тем, как она попадет в измерительный прибор;
- Добавьте капиллярную трубку к корпусу выносной передающей диафрагмы, чтобы переместить датчик из технологического трубопровода в легкодоступное для обслуживания место;
- Выберите высокотемпературные технологические соединители (паянные диафрагменные коробки из нержавеющей стали);
Стратегии охлаждения соединений в горячих технологических процессах
Выберите решение в соответствии с диапазоном рабочих температур: ≤200°C используйте удлиненный штуцер для измерения давления; 200–400°C используйте выносной передающий диафрагменный блок; >400°C требуется водяная рубашка или выносной передающий диафрагменный блок.
Удлинённый патрубок для отвода избыточного давления / Конденсационный контур
Самый дешевый и наиболее распространенный вариант. Между технологическим трубопроводом и датчиком давления устанавливается горизонтальный штуцер для измерения давления длиной ≥500 мм, образующий U-образный изгиб вниз. Пар конденсируется в этом изгибе, образуя водяной столб, который изолирует датчик от технологического процесса. Подходит для паропроводов и трубопроводов горячей воды с температурой ≤300°C. Длина и направление штуцеров для измерения давления с обеих сторон должны быть симметричными; в противном случае возникнет смещение нулевой точки.
Дистанционное диафрагменное уплотнение + капилляр
Диафрагменное уплотнение напрямую соединяется с технологическим фланцем. Капилляр передает давление от силиконового масла к датчику. Верхний предел для заполнения силиконовым маслом составляет 400°C, а верхний предел для заполняющей жидкости — 540°C. Стандартные капиллярные трубки имеют длину 1.5–10 м; чем длиннее трубка, тем больше дрейф нулевой точки. Капиллярные трубки с обеих сторон имеют одинаковую длину и симметрично ориентированы, и обмотаны минеральной ватой для уменьшения влияния температуры окружающей среды.
Адаптер с водяной рубашкой
Для снижения температуры фланца до уровня ниже 80 °C перед подачей в датчик в технологическое соединение устанавливается циркуляционная охлаждающая водяная рубашка. Это подходит для работы с высокотемпературными дымовыми газами и расплавленными средами при температурах 500–700 °C и является стандартным оборудованием для испытательных стендов авиационных двигателей и стекловаренных печей. Требуется внешняя система охлаждения водой с требованиями к качеству воды и стабильности потока.
Ребра для отвода тепла
Между передатчиком и технологическим процессом устанавливается отрезок оребренной трубки из нержавеющей стали, охлаждение которого осуществляется за счет естественной конвекции. Его возможности ограничены; при использовании в одиночку он охватывает только температуры ниже 200 °C. Его можно использовать как отдельно, так и в качестве дополнения к трем упомянутым выше решениям, например, путем добавления ребер к торцу корпуса диафрагмы дистанционного передатчика.
Применение в промышленности для измерения перепада давления при высоких температурах
Измерение расхода пара
Используя диафрагмы, трубки Вентури или клиновидные расходомеры в качестве основных элементов, ΔP преобразуется в расход пара. Температура насыщенного пара в процессе составляет 150–200 °C, перегретого пара — 250–400 °C. Отводы давления с обеих сторон имеют одинаковую длину и наклонены вниз для облегчения рециркуляции конденсата; для стабилизации водяного столба добавлен конденсатор. Расположение отводов давления соответствует GB/T 2624 / ISO 5167.
Дифференциальное давление в высокотемпературном реакторе и дистилляционной колонне
Перепады давления по всей колонне измеряются с помощью датчиков давления в верхней и нижней части колонны. Температура процесса обычно составляет 100–300 °C. Этот сигнал ΔP используется для оценки эффективности тарелок, засорения и коксования. Пятиклапанный узел обеспечивает онлайн-калибровку нулевой точки и изолированное техническое обслуживание. Мониторинг перепада давления внутри реактора используется для отслеживания засорения каталитического слоя и температурных градиентов.
Контроль падения давления в фильтре горячего масла (ΔP)
Рабочая температура системы теплоносителя составляет 250–350 °C. Датчики перепада давления установлены на входе и выходе фильтра. Сигнализация о необходимости замены фильтра срабатывает при ΔP > 50 кПа. Для предотвращения образования нагара в горячем масле и засорения штуцера измерения давления стандартно устанавливается выносная диафрагменная капсула с капиллярной трубкой длиной 1.5 м.
Регулировка тяги в печи
В промышленной печи поддерживается небольшое отрицательное давление от -50 до -200 Па для предотвращения утечки горячих газов. Один конец соединен с портом отбора проб печи (с помощью теплоотводящей трубы), а другой конец — с атмосферным давлением. Датчик использует дифференциальный диапазон 0~±1 кПа, а теплоотводящая труба снижает температуру процесса до уровня ниже 100°C. Стандарт EN 12952 для котлов указывает давление в печи как обязательный контрольный показатель безопасности.
Уровень воды в резервуаре
Уровень горячих жидкостей (в опреснительных башнях, резервуарах для хранения нефти, химических реакторах) в закрытых резервуарах рассчитывается по формуле ΔP = ρ·g·h, при этом давление компенсируется давлением в газовой фазе с помощью датчиков давления в верхней части резервуара. Для сред с температурой ≥200°C с обеих сторон используются дистанционно считывающие диафрагмы, чтобы избежать ложных показаний уровня, вызванных накоплением конденсата в газовой фазе.
Перепад давления на испытательном стенде авиационного двигателя/газовой турбины
Для испытаний лопаток турбин, камер сгорания и форсажных камер необходимо контролировать несколько перепадов давления для определения состояния газового потока. При температурах среды 600–1100 °C обязательными являются системы водяного охлаждения и диафрагмы с дистанционным считыванием показаний. Требование к времени отклика составляет ≤100 мс; для подключения к системе сбора данных испытаний обычно используется класс точности 0.075% от полной шкалы с выходом HART.
Пример из практики: Изменение давления в масляном фильтре при температуре 320°C.
Завод по производству специализированной химической продукции в Таиланде обратился к нам с просьбой контролировать падение давления в фильтре их системы термомасла. Масло работает при температуре 320°C и статическом давлении 1.6 МПа. До обращения к нам они пробовали два стандартных датчика перепада давления. Оба вышли из строя в течение нескольких недель, поскольку заполняющая жидкость при такой температуре деградировала.
Мы предоставили СИ-3151ДП Оснащен двойными выносными диафрагменными уплотнениями из стали 316L и высокотемпературным силиконовым наполнителем. Два капилляра были обрезаны до одинаковой длины 2 м и обернуты изоляционными оболочками. Диапазон измерений установлен на 0-100 кПа, выходной ток 4-20 мА с использованием HART.
Спустя шесть месяцев дрейф нуля по-прежнему составляет менее 0.1% от полной шкалы, а сигнализация о замене фильтра при ΔP > 50 кПа не срабатывала ложно. Доставка заняла 12 рабочих дней, включая срок действия сертификата калибровки.
Рабочая среда: теплоноситель (типа Thermonol). Температура: 320°C. Статическое давление: 1.6 МПа. Диапазон ΔP: 0-100 кПа.
Инструкции по установке для работы при высоких температурах
Схема расположения штуцеров для измерения давления
Для газовых или паровых процессов штуцер для измерения давления должен начинаться сверху трубопровода, подниматься вверх в U-образной форме, а затем опускаться к датчику. Для жидкостных процессов он должен начинаться горизонтально от центральной линии боковой стенки трубопровода, чтобы предотвратить попадание пузырьков воздуха. Обе стороны должны иметь одинаковый диаметр трубы (стандартный диаметр Φ14×2 мм, нержавеющая сталь 316L), при этом разница в длине должна контролироваться в пределах 50 мм.
Выбор клапанного узла
Для работы при высоких температурах рекомендуется использовать 5-клапанный узел (два блока + один уравнитель + два вентиляционных отверстия) для удобной онлайн-калибровки нулевой точки, изоляции и продувки. Номинальное рабочее давление 5-клапанного узла должно быть ≥ 1.5 раза больше номинального значения преобразователя. 3-клапанный узел подходит для работы при нормальных температурах и давлениях; однако в условиях высоких температур отсутствие вентиляционного отверстия затрудняет продувку после замены диафрагмы.
Компенсация дрейфа нулевой точки
При статическом давлении в процессе > 2 МПа или температуре процесса > 150°C калибровка нулевой точки статического давления обязательна. Запишите значение нулевой точки, замкнув контакты высокого и низкого давления. Повторяйте проверку ежемесячно; повторите калибровку, если дрейф превышает 0.1% от полной шкалы.
Заземление и молниезащита
Корпус передатчика должен быть надежно заземлен с сопротивлением заземления ≤4 Ом. Искробезопасные цепи во взрывоопасных зонах должны быть оборудованы стабилитронами в соответствии со стандартом IEC 60079-25. В районах, подверженных грозам, следует добавить устройство защиты от перенапряжения параллельно цепи сигнала 4-20 мА.
Контрольный список для выбора высокотемпературных датчиков перепада давления
Рекомендуем проверить следующие 7 пунктов в указанном порядке, поскольку каждый пункт повлияет на предоставляемую нами смету:
- Максимальная температура рабочей среды (°C): определяет необходимость дистанционной передачи данных и тип заполняющей жидкости;
- Тип среды: газ, жидкость, пар, суспензия; указывается заполняющая жидкость (силиконовое масло / высокотемпературное масло / NaK) и материал мембраны (316L / Hastelloy C / тантал / монель);
- Диапазон измерения ΔP: допускается отклонение в 1.5 раза от фактического значения в рабочих условиях. Микроперепад давления 1–5 кПа, большой перепад давления 5–25 МПа;
- Статическое давление / Рабочее давление (МПа): Влияет на номинальный диаметр диафрагмы и числовое значение фланца;
- Класс точности: 0.04% / 0.075% / 0.1% / 0.2% от полной шкалы; Долгосрочная стабильность ≤0.1%/год;
- Выходной протокол: 4-20 мА HART / RS485 Modbus / Profibus PA / FF; выбор в соответствии с интерфейсом DCS;
- Взрывозащищенное исполнение и защита: Ex d/ia IIC T4-T6 / IP65-IP67; выбор в зависимости от уровня зоны и условий эксплуатации;
Упрощенное решение, основанное на диапазоне температур:
- ≤85°C: Достаточно стандартного датчика перепада давления.
- 85–150 °C: Удлинённая трубка высокого давления
- 150~400°C: Дистанционная передающая диафрагма
- >400°C: Водяная рубашка или выносная передающая диафрагма
Часто задаваемые вопросы
Сколько стоит высокотемпературный датчик перепада давления?
Стандартный датчик перепада давления для сред с температурой до 150°C стоит от 250 до 400 долларов США. Добавление выносных мембранных уплотнений с капиллярами для работы в диапазоне 150-400°C обычно увеличивает общую стоимость до 600-1,200 долларов США. Основные факторы, влияющие на стоимость, — размер фланца, материал мембраны (стандартный — 316L, Hastelloy C и тантал стоят дороже) и класс точности. Для работы в диапазоне 400-600°C с высокотемпературной рабочей жидкостью следует заложить в бюджет 800-1,500 долларов США. Сертификация взрывозащиты увеличивает стоимость примерно на 10-20%. Пришлите нам ваши технические характеристики, и мы рассчитаем точную цену в течение одного рабочего дня.
Можно ли использовать стандартный 5-клапанный коллектор для высокотемпературного датчика перепада давления?
Да, при условии, что номинальное давление в коллекторе как минимум в 1.5 раза превышает номинальное рабочее давление датчика. Одновременно необходимо подтвердить материал уплотнения: графит выдерживает 540°C, колпачки из ПТФЭ — 200°C, витон — 230°C. В случае с выносными мембранными уплотнениями 5-клапанный коллектор располагается между уплотнением и технологическим процессом, а не между капилляром и датчиком.
Какой должна быть длина капилляра для дистанционного уплотнения?
Чем короче, тем лучше. Нулевой дрейф и дрейф, зависящий от температуры окружающей среды, масштабируются пропорционально длине капилляра. В помещении: типичная длина составляет 1.5–3 м. На открытом воздухе под прямыми солнечными лучами: держитесь в пределах 5 м и добавьте светоотражающую теплоизоляционную оболочку. Длина более 10 м обычно не рекомендуется, если только обе стороны не идеально совпадают по длине, уклону и теплоизоляции.
Как следует интерпретировать технические характеристики высокотемпературного дифференциального датчика давления?
Точность в полевых условиях = базовая погрешность + эффект статического давления + температурный эффект. Базовая погрешность ±0.075% от полной шкалы соответствует значению калибровки при 20°C. Согласно IEC 61298, каждое колебание температуры окружающей среды на 28°C добавляет ±0.05% от полной шкалы, а каждые 10 МПа статического давления добавляют ±0.1% от предельной точности. Номинальное значение «±0.075%» может стать ±0.25% в сумме при рабочих условиях 300°C / 10 МПа. Всегда проверяйте суммарную погрешность в вашей фактической рабочей точке.
Связанные Чтение
Высокотемпературные датчики давления и охлаждающие элементы
Датчики абсолютного давления в семействе высокотемпературных датчиков. Типы и выбор охлаждающих элементов.
4 типа коллекторов для датчиков давления
Для обслуживания в режиме DP проводилось сравнение 2-клапанных, 3-клапанных, 5-клапанных и интегрированных коллекторов.
Датчик давления с диафрагменным уплотнением и капилляром
Как дистанционные диафрагменные уплотнения и капиллярные трубки позволяют использовать передатчики при температуре выше 400°C.
Направляющая для нарезки резьбы в диафрагме
Фланцевые, угловые и D/D-2 резьбовые соединения согласно GB/T 2624 / ISO 5167.
Температурная компенсация в датчике давления
Почему важен температурный дрейф и как работает компенсация в современных передатчиках.
Интеллектуальные датчики давления: 4-20 мА, HART, RS485 Modbus
Варианты выходного протокола для интеграции с системами управления цифровыми цепями (DCS) и полевыми измерительными приборами.
Чжан Вэй обладает 20-летним опытом работы инженером по автоматизированному контрольно-измерительному оборудованию, специализируясь на исследованиях, проектировании, установке, вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании автоматизированных приборов.
Обладает опытом работы с различными протоколами связи приборов (такими как Modbus, Profibus и др.), имеет солидный опыт проектирования аппаратных схем и программирования программного обеспечения (владеет языком C и программированием ПЛК). Имеет обширный опыт работы над проектами; проекты, в которых он руководил и в которых принимал участие, достигли выдающихся результатов, повысив точность продукции, снизив затраты и увеличив эффективность производства.
Обладает превосходными коммуникативными и координационными навыками, а также сильным командным духом, что позволяет ему оперативно реагировать на потребности клиентов и предоставлять высококачественные решения в области автоматизации и контрольно-измерительной аппаратуры.