Bab 2
Pengukuran Tekanan
2.1 Prinsip Pengukuran Tekanan
2.1.1 Bar dan Pascal
Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dan dapat diukur dalam satuan seperti psi
(Pon per inci persegi), inci air, milimeter merkuri (mmHg), pascal (Pa, atau
N/m2) atau bar. Sampai pengenalan unit SI, yang 'bar' cukup umum.
Bar setara dengan 100.000 N/m2, yang merupakan satuan SI untuk pengukuran. Untuk
menyederhanakan satuan, N/m2 ini diadopsi dengan nama Pascal, disingkat Pa
Tekanan cukup sering diukur dalam kilopascal (kPa), yang 1000 pascal
dan setara dengan 0.145psi.
2.1.2 Absolute(mutlak), Gauge(taksiran) dan Tekanan Diferensial
Pascal adalah sarana mengukur kuantitas tekanan. Ketika tekanan
diukur dalam acuan ke sebuah vakum mutlak (tidak ada kondisi atmosfer), maka
Hasil akan di Pascal (Mutlak/Absolute). Namun ketika tekanan diukur relatif
dengan tekanan atmosfer, maka hasilnya akan disebut Pascal (Gauge/taksiran). Jika
gauge digunakan untuk mengukur perbedaan antara dua tekanan, itu kemudian menjadi
Pascal (Diferensial).
Catatan 1: Ini adalah praktek umum untuk menunjukkan tekanan gauge tanpa menentukan jenis,
dan untuk menentukan absolut atau diferensial dengan menyatakan 'diferensial' 'mutlak' atau tekanan.
Catatan 2: peralatan pengukuran yang lebih tua mungkin menggunakan psi (pound per square
inci) dan dengan demikian merupakan alat pengukur dan tekanan mutlak sebagai psig dan psia
masing. Perhatikan bahwa 'g' dan 'a' tidak diakui dalam simbol-simbol satuan SI, dan
seperti tidak lagi dianjurkan.
Untuk menentukan diferensial dalam inci vakum merkuri kalikan psi dengan 2,036 (atau
sekitar 2). Konversi lainnya yang umum adalah 1 bar = 14,7 psi.
2.2 Sumber Tekanan
2.2.1 Tekanan Statis
Pada titik tertentu, tekanan statis yang diberikan akan sama ke segala arah.
tekanan statis adalah hasil dari berat semua molekul udara di atas titik yang
meneka. Tekanan statis tidak melibatkan gerakan relatif udara.
2.2.2 Tekanan Dinamis
Cukup sederhana, jika Anda memegang tangan Anda di angin yang kuat atau keluar dari jendela
mobil bergerak, maka tekanan angin ekstra akan terasa karena udara mempengaruhi tangan Anda.
tekanan ekstra berlebih dan di atas tekanan (selalu terjadi) statis, dan
disebut tekanan dinamis. Tekanan dinamis karena gerakan relatif.
Tekanan Dinamis terjadi jika sebuah benda bergerak melalui udara, atau udara mengalir
masa tubuh.
Tekanan Dinamis tergantung pada dua faktor:
- Kecepatan tubuh relatif terhadap aliran arus tersebut. Semakin cepat bergerak mobil atau
semakin kuat angin bertiup, maka tekanan dinamis yang Anda
rasa di tangan semakin kuat. Hal ini karena banyaknya jumlah molekul udara yang
mengenai tangan tiap detiknya.
Kepadatan udara
Tekanan dinamis juga tergantung pada kerapatan
udara. Jika laju aliran adalah sama, dan udara kurang padat, maka
gaya akan berkurang dan akibatnya tekanan dinamis akan lebih rendah.
2.2.3 Tekanan Total
Di atmosfer, beberapa tekanan statis selalu berdesakan, tapi untuk tekanan dinamis
akan berdesakan harus ada gerakan tubuh yang relatif terhadap udara. Tekanan Total adalah
jumlah dari tekanan statis dan tekanan dinamis.
Total tekanan juga dikenal dan disebut sebagai dampak tekanan, tekanan pitot atau
bahkan ram tekanan.
2.3 Tekanan transduser dan elemen - Mekanikal
- Tabung Bourdon
- Helix dan tabung spiral
- Spring dan bellow
- Diafragma
- Manometer
- Single dan Double terbalik bel
2.3.1 Tabung C-Bourdon
Tabung Bourdon bekerja pada prinsip sederhana bahwa tabung bengkok akan berubah bentuknya
saat terkena variasi tekanan internal dan eksternal.jika diberikan tekanan internal
tabung akan lurusdan kembali ke bentuk aslinya ketika tekanan dilepaskan.
Ujung tabung bergerak dengan perubahan tekanan internal dan dengan mudah dikonversi
dengan pointer ke skala. Link konektor digunakan untuk mentransfer gerakan ujung ke
gerakan sektor gerigi. pointer ini diputar melalui pinion bergigi oleh
sektor gerigi.
Jenis gauge mungkin memerlukan pemasangan vertikal (orientasi tergantung) untuk
hasil yang benar. Unsur ini tergantung pada shock dan getaran yang terjadi, dan juga massa
tabung. Karena ini dan jumlah gerakan dengan jenis penginderaan,
mereka rentan terhadap kerusakan, terutama di dasar tabung.
Keuntungan utama dengan tabung Bourdon adalah bahwa ia memiliki operasional yang luas (tergantung pada bahan tabung). Jenis pengukuran tekanan dapat digunakan untuk positif atau
rentang tekanan negatif, walaupun akurasi yang terganggu ketika dalam ruang hampa.
Seleksi dan Ukuran
Jenis tugas adalah salah satu kriteria seleksi yang utama ketika memilih tabung Bourdon
untuk pengukuran tekanan. Untuk aplikasi yang berputar cepat dari proses
tekanan, seperti di sistem pengendali ON / OFF, maka transduser mengukur
membutuhkan snubber internal. Mereka juga rentan terhadap kegagalan dalam aplikasi ini.
Cair perangkat diisi adalah salah satu cara untuk mengurangi keausan dan air mata pada elemen tabung.
Keuntungan
- Murah
- Jarak operasi luas
- Cepat tanggap
- sensitivitas baik
- Pengukuran tekanan langsung
Kekurangan
- Terutama dimaksudkan hanya untuk indikasi
- Non transduser linier, linearised oleh mekanisme gear
- Histeresis pada bersepeda
- Sensitif terhadap variasi suhu
- Terbatas hidup ketika subjek shock dan getaran
Keterbatasan Aplikasi
Perangkat ini harus digunakan di udara jika dikalibrasi untuk udara, dan dalam bentuk cair jika dikalibrasi untuk cair. Perawatan khusus yang diperlukan untuk aplikasi cair di udara pendarahan dari cairan
baris.
Gambar 2.5
unsur tekanan C-Bourdon
Jenis pengukuran tekanan terbatas pada aplikasi yang dimana terdapat masukan shock (gelombang tekanan tiba-tiba), dan dalam proses bergerak cepat.
Jika ada aplikasi penggunaan oksigen, maka perangkat tidak dapat dikalibrasi dengan menggunakan minyak. rentang yang lebih rendah biasanya dikalibrasi di udara. rentang yang lebih tinggi, biasanya 1000kPa, adalah dikalibrasi dengan tester bobot mati (minyak hidrolik).
2.3.2 Helix dan Spiral Tubes
Helix dan tabung spiral yang dibuat dari pipa menjadi bentuk yang sesuai dengan penamaan mereka. Dengan satu ujung yang disegel, tekanan diberikan pada tabung yang menyebabkan tabung meluruskan untuk keluar. Jumlah pelurus atau uncoiling ditentukan oleh tekanan yang diterapkan.
Kedua pendekatan menggunakan prinsip Bourdon. Bagian uncoiling tabung adalah mekanis dihubungkan dengan pointer yang menunjukkan tekanan yang diterapkan pada skala. Hal ini memiliki keuntungan dengan ditambahkannya dalam tabung C-Bourdon karena tidak ada gerakan karena link dan tuas kerugian.
Tabung Spiral yang cocok untuk tekanan yang berkisar hingga 28.000 kPa dan tabung spiral untuk rentang sampai 500.000 kPa. Tekanan penginderaan elemen yang berbeda, tergantung pada berbagai tekanan operasi dan jenis proses yang terlibat.
Pemilihan spiral atau elemen heliks didasarkan pada rentang tekanan. Tabung heliks bervariasi tergantung pada produsen. Unsur tekanan rendah hanya memiliki dua atau tiga kumparan yang merasakan rentang tekanan yang diperlukan,bagaimanapun tekanan pengindera tinggi mungkin memerlukan hingga 20 gulungan.
Satu perbedaan dan keuntungan dari ini adalah dampening mereka dengan cairan di bawah
tekanan.
Keuntungan dan kerugian dari jenis pengukuran yang mirip dengan C-Bourdon tube dengan perbedaan sebagai berikut:
Keuntungan
- Meningkatkan akurasi dan sensitivitas
- perlindungan Tinggi overrange
Kekurangan
- Sangat mahal
Aplikasi Keterbatasan
Proses perubahan tekanan menyebabkan masalah dengan peningkatan ukuran dalam kumparan.
Ringkasan
Sangat jarang digunakan lagi.
2.3.3 Musim Semi dan Bellows
Sebuah bellow merupakan unsur yang diperluas dan terdiri dari serangkaian lipatan yang memungkinkan ekspansi. Salah satu ujung Bellows adalah tetap dan bergerak dengan yang lainnya dalam menanggapi tekanan yang diterapkan . Sebuah pegas digunakan untuk melawan gaya yang diterapkan dan hubungan yang menghubungkan akhir bellow ke sebuah penunjuk untuk indikasi. Bellow tipe sensor juga tersedia, yang memiliki tekanan penginderaan di bagian luar dan atmosfer
kondisi dalam. musim semi ini ditambahkan ke bellow untuk pengukuran yang lebih akurat.
aksi bellow yang elastis sendiri tidak cukup untuk secara tepat mengukur kekuatan
tekanan yang diterapkan.
Jenis pengukuran tekanan, terutama yang digunakan untuk kontrol ON / OFF menyediakan
kontak pembersih untuk membuka dan menutup sirkuit listrik. Bentuk penginderaan menanggapi perubahan tekanan pneumatik atau hidrolik.
Aplikasi khas
Tekanan proses terhubung ke sensor dan diterapkan secara langsung kebellow. Dengan meningkatnya tekanan, bellow mengerahkan gaya pada musim semi utama. Ketika gaya ambang musim semi utama adalah mengatasi, gerak ditransfer ke blok kontak menyebabkan kontak untuk menjalankan. Ini adalah pengaturan Trip.
Ketika tekanan menurun, mata air utama akan menarik yang menyebabkan sekunder
diferensial pisau pegas untuk mengaktifkan dan me-reset kontak. Ini adalah pengaturan Reset.
Gaya pada pegas utama adalah bervariasi dengan memutar penyesuaian rentang operasi sekrup. Hal ini menentukan di mana perjalanan akan kontak. Gaya pada pegas pisau diferensial sekunder bervariasi dengan memutar diferensial sekrup penyesuaian. Ini menentukan di mana kontak akan mengatur ulang.
Gambar 2.8
teknis istilah Ilustrasi grafis
Bellow paduan tembaga dapat digunakan pada air atau udara. cairan dan gas lainnya mungkin
digunakan jika non-korosif terhadap paduan ini. Gunakan jenis baja stainless 316 lebih korosif ke
cairan atau gas.
Diafragma, bellow atau piston?
Tekanan proses diterapkan pada aktuator yang dapat berupa diafragma, bellow atau jenis piston. Piston kontrol digunakan untuk cairan hidrolik yang beroperasi pada tekanan tinggi. Mereka
tidak dimaksudkan untuk digunakan dengan udara atau air sebagai ketepatan mereka yang terbatas.
Pendinginan Aplikasi
Kontrol Refrigerasi dibangun dengan denyut peredam tambahan untuk menyaring
keluar pulsations parah yang dihasilkan oleh reciprocating kompresor pendingin.
Keuntungan
- Konstruksi sederhana
- Mudah dipelihara
- Murah
Kekurangan
- Sensitif terhadap variasi suhu
- Pekerjaan pengerasan bellow
- Histeresis
- Perlindungan overrange lemah
Keterbatasan Aplikasi
Untuk aplikasi di mana pengaturan pendekatan 0 psi, menggunakan sensor yang memiliki range yang
masuk ke vakum.Lonjakan tekanan (pulsa transient) dapat terjadi dalam suatu sistem sebelum mencapai kondisi stabil. Umumnya, gelombang tekanan di dalam nilai dihasilkan
selama start-up atau shut-down dari mesin atau sistem (tidak melebihi 8 kali dalam 24
periode jam), jadi dapat diabaikan.
Bellow dan perlengkapan khusus disiapkan untuk mengatur oksigen dan layanan nitrous oxide.
Kedua perangkat tersebut diuji dengan oksigen murni, bellow terpasang untuk perlindungan dari
kontaminasi, dan peringatan umumnya diterapkan untuk menghindari kontaminasi.
Ringkasan
Terutama digunakan untuk pengukuran barometric, dan tidak begitu umum di industri
aplikasi kontrol karena mereka yang rapuh dan memiliki perlindungan overrange rendah.
2.3.4 Diafragma
Sensor tekanan banyak bergantung pada defleksi diafragma untuk pengukuran.
Diafragma adalah disc fleksibel, yang dapat dilakukan secara datar atau dengan konsentris
lipatannya dan terbuat dari logam lembaran dengan dimensi toleransi yang tinggi.
Diafragma dapat digunakan sebagai alat mengisolasi cairan proses, Hal ini juga berguna dalam
memberikan pengukuran tekanan dengan transduser listrik.Diafragma yang dikembangkan
dengan baik dan terbukti.Mereka digunakan secara luas pada tanaman penyejuk udara dan untuk ON / OFF switching aplikasi.
Seleksi
Pemilihan bahan diafragma adalah penting, dan sangat tergantung pada
aplikasi. tembaga Berilium memiliki kualitas elastis yang baik, di mana Ni-Span C memiliki
sangat suhu rendah koefisien elastisitas.
Stainless steel dan Inconel digunakan dalam aplikasi temperatur ekstrim, dan juga
cocok untuk lingkungan korosif. Untuk histerisis minimum dan drift, maka Quartz adalah pilihan terbaik.Ada dua jenis utama pembangunan dan pengoperasian sensor diafragma. Mereka adalah:
- Motion Balanced
- Angkatan Balanced
desain Motion seimbang digunakan untuk mengendalikan lokal, indikator pembacaan langsung. Namun demikian lebih rentan terhadap kesalahan histeresis dan gesekan.Desain Force seimbang digunakan sebagai pemancar untuk menyampaikan informasi dengan akuras tinggi, namun mereka tidak memiliki kemampuan indikasi langsung.Keuntungan:
Memberikan isolasi dari fluida proses
Baik untuk tekanan rendah
Murah
Beragam
Handal dan terbukti
Digunakan untuk mengukur gauge, tekanan atmosfer dan diferensial
2.3.5 Manometer
Bentuk paling sederhana dari manometer adalah bahwa dari sebuah tabung berbentuk U diisi dengan cairan. The referensi tekanan dan tekanan yang akan diukur diterapkan ke ujung terbuka tabung. Jika ada perbedaan tekanan, maka ketinggian cairan pada dua sisi tabung akan berbeda Perbedaan ketinggian adalah tekanan proses dalam mm air (atau mm merkuri). Konversi menjadi kPa cukup sederhana: untuk air, Pa = 9,807 x mm H2O
untuk merkuri, Pa = 133,3 mm Hg x
Jenis Aplikasi
Jenis pengukuran tekanan terutama digunakan untuk cek spot atau untuk kalibrasi. Mereka digunakan untuk pengukuran kisaran rendah, sebagai pengukuran yang lebih tinggi membutuhkan merkuri. Merkuri merupakan racun dan karena itu dianggap agak berbahaya.
Gambar 2.10
Bentuk yang paling sederhana manometer
Keuntungan
- mudah operasi dan konstruksi
- Murah
Kekurangan
- Kisaran tekanan rendah (air)
- Kisaran tekanan tinggi membutuhkan merkuri
- Bacaan dilokalisasi
Aplikasi Keterbatasan
Manometer dibatasi untuk kisaran rendah pada operasi karena batasan ukuran. Mereka juga sulit untuk mengintegrasikan ke dalam sistem kontrol kontinu.
Merkuri merupakan racun dan karena itu dianggap agak berbahaya.
2.3.6 tunggal dan ganda bel terbalik
Instrumen Bell mengukur perbedaan tekanan di dalam kompartemen di setiap sisi sebuah ruang berbentuk lonceng. Jika tekanan yang akan diukur adalah dirujuk ke kondisi sekitarnya, maka kompartemen bawah dibuang ke atmosfer dan tekanan gauge diukur. Jika kompartemen bawah dievakuasi untuk membentuk vakum, maka tekanan akan diukur dalam unit mutlak. Namun, untuk mengukur tekanan diferensial, tekanan yang lebih tinggi dihubungkan ke bagian atas ruang dan
tekanan rendah ke bawah.
Gambar 2.11
bel d terbalik / p detektor
Instrumen bel digunakan dalam aplikasi di mana tekanan yang sangat rendah yang diperlukan untuk
diukur, biasanya dalam urutan 0-250 Pa
2.4 Tekanan transduser dan Elemen - Listrik
Kisaran khas transduser di sini adalah:
- Strain gauge
- Kawat getar
- Piezoelectric
- Kapasitansi
- Variabel Linear Differential Transformer
- Optik
2.4.1 Strain Gauge
Strain gauge penginderaan menggunakan kawat logam atau chip semikonduktor untuk mengukur perubahan tekanan. Sebuah perubahan tekanan menyebabkan perubahan dalam perlawanan sebagai logam adalah cacat. Deformasi ini tidak permanen sebagai tekanan (gaya yang diberikan) tidak tidak melebihi batas elastis logam. Jika melebihi batas elastis dari deformasi permanen akan terjadi.
Hal ini umumnya digunakan dalam pengaturan jembatan Wheatstone dimana perubahan tekanan terdeteksi sebagai perubahan tegangan diukur.
pengukur Strain dalam tahap awal adalah logam kabel didukung oleh bingkai. Kemajuan dalam
teknologi bahan ikatan berarti bahwa kawat tersebut dapat melekat langsung ke tegang permukaan. Karena pengukuran regangan melibatkan deformasi logam, bahan strain tidak perlu terbatas menjadi kawat. Dengan demikian, lanjut perkembangan juga melibatkan pengukur logam foil. pengukur regangan Berikat adalah lebih biasanya menggunakan tipe.
Sebagai pengukur regangan adalah suhu sensitif, kompensasi suhu diperlukan. Salah satu bentuk paling umum kompensasi suhu adalah dengan menggunakan sebuah Wheatstone jembatan. Terlepas dari gauge penginderaan, alat ukur dummy digunakan yang tidak dikenakan untuk kekuatan tetapi juga dipengaruhi oleh variasi suhu. Di jembatan pengaturan dummy gauge membatalkan dengan gauge sensing dan menghilangkan suhu variasi pengukuran.
Gambar 2.12
Wheatstone rangkaian untuk pengukur regangan
Strain gauges terutama digunakan karena ukurannya kecil dan respon yang cepat untuk memuat perubahan.
Aplikasi khas
Tekanan diterapkan ke diafragma mengisolasi, dimana gaya adalah diteruskan ke polysilicon sensor dengan cara mengisi cairan silikon. Sisi referensi sensor terkena tekanan atmosfer untuk pemancar tekanan gauge. Sebuah vakum disegel referensi digunakan untuk pemancar tekanan mutlak.
Ketika tekanan proses diterapkan ke sensor, ini menciptakan defleksi kecil diafragma sensing, yang berlaku strain ke sirkuit jembatan Wheatstone dalam sensor. Perubahan resistansi dirasakan dan diubah menjadi sinyal digital untuk pemrosesan oleh mikroprosesor.
Seleksi dan Ukuran
Terdapat pilihan yang sangat luas transduser strain gauge, dalam jangkauan, ketepatan dan biaya yang terkait.
Keuntungan
- Wide range, 7.5kPa ke 1400 Mpa
- Ketidakakuratan sebesar 0,1%
- Ukuran kecil
- Perangkat Stabil dengan respon yang cepat
- Sebagian besar tidak memiliki bagian yang bergerak
Good over-range kemampuan ( hal 19 )
Kekurangan
- Tidak stabil karena bahan ikatan
- Suhu sensitif
- Regangan Thermoelastic menyebabkan histeresis
Aplikasi Keterbatasan
aplikasi strain gauge Semua memerlukan diatur power supply untuk rangsangan tegangan, walaupun hal ini umumnya internal dengan sirkuit sensing.
2.4.2 getar Wire
Jenis sensor terdiri dari sirkuit osilator elektronik yang menyebabkan kawat untuk bergetar pada frekuensi alami ketika berada di bawah ketegangan. Prinsipnya adalah sama dengan dari string gitar. Kabel bergetar terletak di diafragma. Sebagai tekanan perubahan diafragma sehingga tidak ketegangan pada kawat yang mempengaruhi frekuensi yang kawat bergetar atau beresonansi di. Perubahan ini frekuensi adalah akibat langsung dari perubahan tekanan dan sebagai tersebut terdeteksi dan ditampilkan sebagai
tekanan.
Frekuensi dapat dirasakan sebagai pulsa digital dari pickup elektromagnetik atau penginderaan coil.
Sebuah pemancar elektronik kemudian akan mengubahnya menjadi listrik sinyal yang cocok untuk transmisi.
Jenis pengukuran tekanan dapat digunakan untuk diferensial, absolut atau mengukur instalasi. Mutlak pengukuran tekanan dicapai oleh mengevakuasi rendah tekanan diafragma. Tekanan vakum khas untuk kasus seperti itu akan menjadi sekitar 0,5 Pa
Keuntungan
- Baik akurasi dan pengulangan
- Stabil
- Rendah histerisis
- Resolusi tinggi
- Absolute, gauge atau pengukuran diferensial
Kekurangan
- Suhu sensitif
- Terkena kejutan dan getaran
- Non linier
- Secara fisik besar
Aplikasi Keterbatasan
Suhu variasi membutuhkan kompensasi suhu dalam sensor, ini membatasi masalah sensitivitas perangkat. output yang dihasilkan adalah non-linear yang dapat menyebabkan masalah kendali kontinyu. Teknologi ini jarang digunakan lagi. Menjadi teknologi yang lebih tua itu biasanya ditemukan dengan sirkuit analog kontrol.
2.4.3 piezoelectric
Ketika tekanan diberikan pada kristal, mereka deformasi elastis. Piezoelektrik tekanan penginderaan melibatkan pengukuran deformasi tersebut. Bila sebuah kristal cacat, muatan listrik yang dihasilkan hanya beberapa detik. Elektrik sinyal sebanding dengan gaya yang diterapkan.
Karena sensor ini hanya bisa mengukur untuk waktu yang singkat, mereka tidak cocok untuk
pengukuran tekanan statis.
pengukuran Lebih cocok yang terbuat dari tekanan dinamis yang disebabkan dari:
- Shock
- Getaran
- Ledakan
- Pulsations
- Mesin
- Kompresor
Jenis tekanan penginderaan tidak mengukur tekanan statis, dan dengan demikian membutuhkan
beberapa cara untuk mengidentifikasi tekanan diukur. Seperti mengukur tekanan dinamis, pengukuran harus dirujuk ke kondisi awal sebelum dampak gangguan tekanan. Tekanan dapat dinyatakan dalam unit tekanan relatif, Pascal RELATIF.
Kuarsa umumnya digunakan sebagai kristal penginderaan seperti yang murah, stabil dan sensitif terhadap variasi suhu. Tourmaline merupakan alternatif yang memberikan lebih cepat kecepatan respon, biasanya dalam orde mikrodetik.
Keuntungan
- Akurasi 0,075%
- Sangat pengukuran tekanan tinggi, sampai 70MPa
- Ukuran kecil
- Kuat
- Respon cepat, <1 nanodetik
- Diri sinyal yang dihasilkan
Kekurangan
- hanya Dynamic sensing
- Suhu sensitif
Batas aplikasi perlu khusus kabel dan pengkondisian sinyal.
2.4.4 Kapasitansi
pengukuran tekanan Capacitive melibatkan perubahan kapasitansi yang hasilnya dari pergerakan diafragma. Sensor energi elektrik dengan osilator frekuensi tinggi. Seperti diafragma dibelokkan karena perubahan tekanan, kapasitansi relatif diukur dengan sirkuit jembatan. Dua desain yang cukup umum. Yang pertama adalah desain dua-plat dan dikonfigurasi untukberoperasi dalam modus seimbang atau tidak seimbang. Yang lainnya adalah desain kapasitor tunggal. Modus seimbang adalah dimana referensi kapasitor yang bervariasi untuk memberikan nol tegangan pada output. Modus seimbang memerlukan mengukur rasio output untuk eksitasi tegangan untuk menentukan tekanan. Jenis pengukuran tekanan cukup akurat dan memiliki jangkauan operasional yang luas. pengukuran tekanan Capacitive juga cukup umum untuk menentukan tingkat dalam tangki atau kapal.
Gambar 2.13
Cross bagian dari Rosemount S-Cell ™ Sensor
(Courtesy of Rosemount)
Gambar 2.14
Kapasitansi detektor tekanan
Keuntungan
- Ketidakakuratan 0,01-0,2%
- Rentang 80Pa untuk 35MPa
- Linearitas
- Cepat tanggap
Kekurangan
- Suhu sensitif
- Masalah kapasitansi Stray
- Getaran
- Terbatas kelebihan tekanan kemampuan
- Biaya
Aplikasi Keterbatasan
Banyak kerugian di atas telah ditanggulangi dan masalah mereka berkurang desain baru. Sensor suhu dikontrol yang tersedia untuk aplikasi membutuhkan ketelitian yang tinggi. Dengan pengukur regangan menjadi bentuk yang paling populer pengukuran tekanan, sensor kapasitansi solusi berikutnya yang paling umum.
2.4.5 Variabel Linear Differential Transformer
Jenis pengukuran tekanan bergantung pada pergerakan sebuah permeabilitas tinggi inti dalam kumparan transformator. Gerakan ini ditransfer dari proses menengah ke inti dengan menggunakan sebuah puputan diafragma, atau tabung Bourdon. LVDT beroperasi pada rasio induktansi antara kumparan. Tiga kumparan luka ke tabung isolasi yang sama yang berisi inti besi permeabilitas tinggi.
kumparan primer adalah terletak di antara dua kumparan sekunder dan energi dengan alternating current. tegangan yang sama yang diinduksi dalam gulungan sekunder jika intinya adalah di tengah. tegangan yang diinduksi oleh fluks magnet. Bila inti dipindahkan dari pusat posisi, hasil tegangan di gulungan sekunder akan berbeda. kumparan sekunder biasanya kabel secara seri.
LVDT adalah sensitif terhadap getaran dan tergantung pada pemakaian mekanis.
Gambar 2.15
Linear variabel diferensial transformator
Kekurangan
- Mekanikal pakai
- Getaran
Ringkasan
Adalah sebuah teknologi yang lebih tua, yang digunakan sebelum pengukur regangan dikembangkan. Khas ditemukan pada weighframes lama atau dapat digunakan untuk aplikasi kontrol posisi. Sangat jarang digunakan lagi.
2.4.6 Optical
Optical sensor dapat digunakan untuk mengukur pergerakan diafragma karena tekanan. Sebuah baling-baling buram dipasang ke diafragma dan bergerak di depan sinar inframerah. Seperti cahaya terganggu, lampu diterima pada pengukuran dioda menunjukkan posisi diafragma. Sebuah dioda referensi digunakan untuk mengkompensasi penuaan dari sumber cahaya. Selain itu, dengan menggunakan dioda referensi, efek suhu yang nulled karena mereka mempengaruhi penginderaan dan referensi dioda dengan cara yang sama.
Keuntungan
- Suhu dikoreksi
- Baik keterulangan
- Diabaikan histerisis
Kekurangan
- Mahal
Ringkasan
Optical sensor memerlukan sangat sedikit gerakan akurat sensing. Karena itu, pengukuran tekanan optik memberikan pengulangan yang sangat baik dengan diabaikan histeresis.
2.5 Instalasi Pertimbangan
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam aplikasi pengukuran tekanan. Semua memerlukan beberapa pemikiran baik dalam perencanaan dan pelaksanaan.
Lokasi Koneksi Proses
Proses koneksi harus terletak di atas jalur proses untuk gas, dan pada sisi dari garis untuk cairan lainnya.
Isolasi Valves
Banyak tekanan perangkat memerlukan penyadapan titik ke dalam proses. Isolasi katup harus dipertimbangkan antara fluida proses dan peralatan pengukuran jika perangkat perlu dibawa keluar dari layanan untuk penggantian atau kalibrasi.
Penggunaan Impulse Tubing
Impulse perpipaan harus sesingkat mungkin. Instrumen dalam gas aplikasi harus menjadi diri pengeringan. Cukup pengeringan dapat dicapai dengan garis miring terhadap proses untuk menghindari perangkap condensables dan cairan.
Instrumen yang digunakan dalam aplikasi cair dan terkondensasi harus berdiri sendiri-ventilasi. Self-ventilasi dilakukan oleh garis miring terhadap instrumen untuk menghindari perangkap gas.
Jika padatan, dapat menumpuk di baris impuls, tee dan alat kelengkapan plug harus dipasang di tempat siku untuk memungkinkan "rodding" terpasang baris.
Test Dan Drain Valves
Terlepas dari katup isolasi pada sambungan proses, kebutuhan untuk uji dan tiriskan katup harus dievaluasi. Jika cairan yang akan diukur adalah beracun atau korosif, sebuah blowdown baris katup harus disediakan. Untuk alasan pemeliharaan, semua katup harus dapat diakses baik dari tanah atau
cocok platform.
Sensor Konstruksi
Tergantung pada lingkungan di mana instrumen yang akan digunakan, pemilihan sensor yang benar juga harus melibatkan kondisi fisik. Sensor mungkin perlu terisolasi secara mekanis, elektronik dan termal dari media proses dan eksternal lingkungan. Mekanik dan isolasi termal dapat dicapai dengan memindahkan sensor dari proses mengarah ke posisi di leher perumahan elektronik. Desain jenis ini menghilangkan stres mekanik pada sel. Hal ini dapat mengakibatkan peningkatan statis tekanan kinerja dan menghapus sensor dari panas langsung. tabung transportasi Glass-disegel tekanan dan mounting sel terisolasi menyediakan listrik isolasi. Hal ini meningkatkan kinerja dan memberikan perlindungan sementara untuk elektronik.
Suhu Efek
Temperatur yang tinggi dan variasi suhu yang besar dapat mempengaruhi pengukuran tekanan
peralatan.Salah satu bentuk paling umum kompensasi suhu adalah dengan menggunakan Wheatstone
jembatan. Terlepas dari sensor primer, sebuah sensor dummy digunakan yang tidak
dikenakan kekuatan tetapi juga dipengaruhi oleh variasi suhu. Di jembatan
pengaturan sensor dummy membatalkan tegangan sensor utama dan dengan demikian
menghilangkan variasi suhu dalam pengukuran.Suhu pengukuran dan koreksi dalam perangkat adalah bentuk lain darikompensasi untuk efek termal, tetapi adalah pilihan yang lebih mahal.
Remote Diafragma Stempel
segel diafragma Remote dapat digunakan untuk mencegah media proses dari menghubungi diafragma pemancar sementara mengukur tekanan proses.sistem seal Remote harus dipertimbangkan jika:
- Korosi dapat menyebabkan masalah dengan transmitter dan tekanan penginderaan elemen.
- Cairan sensing mengandung padatan tersuspensi atau cukup kental untuk menyumbat perpipaan.
- Suhu proses berada di luar rentang operasi normal dari pemancar.
- Cairan proses dapat membekukan atau memantapkan dalam pipa pemancar atau impuls.
- media proses perlu memerah keluar dari proses sambungan saat mengubah batch.
- Memelihara kondisi sanitasi atau aseptik.
- Menghilangkan perawatan yang diperlukan dengan aplikasi kaki basah.
- Membuat kepadatan atau pengukuran lainnya.
Kewaspadaan Dengan Remote Stempel Diafragma
Walaupun manfaat menggunakan segel diafragma remote tercantum di atas, mereka dapat namun memiliki efek pada respon pemancar secara keseluruhan. Dengan memilih yang benar segel, kapiler dan cairan isi, efek kinerja pemancar dapat diminimalkan sementara masih mencapai persyaratan proses.
Poin-poin berikut dapat membantu ketika memilih bagian-bagian yang berbeda dari segel remote
sistem:
- Diafragma diameter yang lebih besar meminimalkan efek suhu yang umum dengan segel jauh.
- Meminimalkan panjang kapiler mengurangi efek suhu dan juga meningkatkan waktu respon.
- Dalam sistem dua-segel, ukuran diafragma yang sama, panjang kapiler dan mengisi cairan harus digunakan pada setiap sisi dari pemancar tersebut.
- Gunung pemancar pada atau di bawah keran yang lebih rendah untuk aplikasi vakum. panjang kapiler mungkin merupakan faktor penghambat.
- Cairan mengisi harus dipilih untuk tampil di proses yang paling ekstrim kondisi. Dua kriteria penting yang suhu tertinggi dan terendah tekanan.
- Pilih cairan isi yang kompatibel dengan cairan proses, dalam kasus kontaminasi.
Proses flensa
- Flange coplanar
Ini menjadi lebih standar untuk pemancar tekanan yang lebih baru. Mereka umumnya kecil dan ringan yang membuat untuk instalasi lebih mudah. Mereka memiliki proses operasi suhu sampai 120oC.
- Tradisional flange
Ini digunakan dalam instalasi yang memerlukan konfigurasi biplanar tradisional. Suhu operasi meningkat pada sambungan proses, sampai dengan 150oC adalah mungkin.
- Flange Tingkat
Hal ini memungkinkan proses langsung mounting dan adalah sebuah konstruksi yang sederhana dan rendah biaya.
Hardware Tambahan
Jika peredam getaran yang diperlukan, bahan-bahan dan mengisi cairan harus kompatibe dengan cairan proses yang diukur. Selain itu, sifon dari bahan yang benar yang diperlukan untuk semua uap di atas 60oC, dimana kondensasi akan terjadi. Jika segel diafragma diperlukan, persyaratan sambungan pembilasan harus dinilai.
2.6 Dampak terhadap Loop Control Keseluruhan
perangkat Sensing yang terletak di sebuah loop kontrol umumnya berpengaruh bila rentang perubahan waktu operasi atau respon.
Dengan alat ukur tekanan, masalah terjadi karena:
- Bahan build-up pada elemen penginderaan menyebabkan respon lagi
- Overranging pembacaan salah menyebabkan
Teknologi Masa Depan
Sensor Karakterisasi
Sensor sedikit menunjukkan karakteristik yang berbeda tergantung pada tekanan dan suhu berkisar mereka beroperasi di. Dengan menjalankan sensor melalui tekanan dan siklus suhu selama rentang operasi penuh mereka, adalah mungkin untuk mengumpulkan cukup dan untuk menghasilkan koefisien koreksi. Informasi ini disimpan dalam modul sensor dan memastikan koreksi sinyal yang tepat selama operasi normal. Kesalahan karena histeresis dan non-linearitas dapat ditingkatkan dengan penggunaan
cerdas instrumen. mikroprosesor tidak menghilangkan nonlinier, tetapi tidak mengingat jumlah nonlinier dan elektronik mengoreksi untuk itu. pemancar tekanan Smart menyediakan dua fungsi utama:
- Memaksimalkan akurasi dan rangeability.
- Mudah dihubungkan antara sensor lapangan dan sistem kontrol utama.
