Беспроводные манометры: как они работают, где подходят и как выбрать

Рано или поздно каждый инженер завода сталкивается с одной и той же проблемой: показания давления имеют значение, но трассы кабеля не существует. Возможно, манометр установлен на вращающемся коллекторе, на удаленном резервуарном парке или на салазках, которые перемещают два раза в год. Возможно, цена на траншеи оказалась больше, чем бюджет инструмента. Обычно в этот момент кто-то спрашивает, может ли датчик просто работать без проводов.

Мы производим приборы для измерения давления с 2001 года и наблюдаем, как беспроводное измерение давления превратилось из новинки в действительно полезный инструмент. Это не волшебство и не в каждом случае заменяет правильно подключенный передатчик. Но в правильных местах это экономит реальные деньги и настоящую головную боль. Вот честный взгляд на то, что делают эти устройства, где они подходят и что проверить перед покупкой.

Что на самом деле делает беспроводной манометр

Беспроводной манометр по-прежнему является инструментом давления в первую очередь. Внутри корпуса вы найдете те же знакомые детали: трубку Бурдона, капсулу с диафрагмой или пьезорезистивный датчик, отклоняющийся при изменении давления. Беспроводным его делает все, что связано с этим чувствительным элементом: формирователь сигнала, преобразующий отклонение в цифровое значение, маломощный радиомодуль, аккумулятор и встроенное ПО, которое решает, когда проснуться, снять показания и передать их.

Большинство устройств также имеют локальный дисплей, и эта деталь имеет большее значение, чем люди ожидают. Техник, стоящий у манометра, по-прежнему может измерять давление, не открывая ноутбук и не дожидаясь обновления приборной панели. Радио — это удобное дополнение к работающему манометру, а не его замена.

Именно поэтому качество напорной стороны по-прежнему решает все. Превосходное радио, прикрепленное к посредственному чувствительному элементу, будет очень надежно передавать неверные данные. Когда мы создаем беспроводную сборку, элемент давления выбирается точно так же, как и для проводного устройства — по среде, диапазону, температуре и требуемой точности — а затем выбирается радио.

Универсальный датчик давления для проводных измерений Проводной универсальный датчик давления с диффузионно-кремниевым датчиком, широким диапазоном и выходами по току/напряжению; выбирайте его, когда важны точность измерений и надежность установки. Посмотреть продукт →

Проводное или беспроводное соединение: честное сравнение

Беспроводная связь выигрывает за счет установки, а не производительности. Проводной передатчик почти всегда обеспечит более быстрое обновление данных, более высокую точность и отсутствие необходимости думать о батарее. Беспроводное устройство выигрывает, когда затраты на прокладку кабеля к точке измерения (трудозатраты, кабелепровод, лоток, траншея, разрешения или время простоя) превышают ценность этой дополнительной производительности.

Выбор радио и плана электропитания

Выбор радио обычно зависит от того шлюза, которому уже доверяет сайт. Основные семейства, которые мы видим в этой области:

• ЛоРаВАН — большая дальность действия при малой мощности, идеально подходит для нефтебаз, водопроводных сетей и разрозненных уличных точек. Нужен шлюз и сетевой сервер.
• Беспроводной протокол HART — привычно для технологических предприятий, уже использующих активы HART, с ячеистой маршрутизацией между устройствами.
• Bluetooth или NFC — лучше всего подходит для локальной настройки и пошагового чтения, а не для постоянного мониторинга.
• NB-IoT или LTE-M - покрытие сотовой связью там, где нет производственной сети, за счет подписки и более высокого энергопотребления.

Если вы планируете развертывание LoRaWAN, наш беспроводные датчики контроля процессов LoRaWAN Страница посвящена практической стороне размещения шлюза и конструкции полезной нагрузки.

Математика батареи никому не нравится, но она нужна всем

Срок службы батареи — это арифметика, а не обещание. Возьмите ток передачи радиостанции, умножьте на продолжительность передачи, добавьте ток прогрева датчика и ток сна, затем разделите емкость аккумулятора на общую сумму за день. Манометр, который сообщает каждые десять секунд, и тот, который сообщает каждые пятнадцать минут, могут различаться в пятьдесят раз по сроку службы батареи при измерении одинакового давления. Решите, насколько свежими должны быть данные, прежде чем вы влюбитесь в спецификацию.

Где беспроводные манометры зарабатывают себе на жизнь

После двух десятилетий полевых работ мы видим, что беспроводное измерение давления наиболее эффективно работает в нескольких ситуациях:

• Вращающееся или движущееся оборудование — где кабель со временем устанет и выйдет из строя.
• Удаленные нефтебазы и скважины — где стоимость кабеля превышает стоимость прибора.
• Временный мониторинг — ввод в эксплуатацию, проверки на утечки и краткосрочные испытания, которые длятся недели, а не десятилетия.
• Контроль фильтров и сеток - перепад давления на корзине или картриджном фильтре, регистрируемый только при его смещении.
• Проекты модернизации — существующие манометры в неудобном положении, когда добавление кабелепровода означает установку строительных лесов или отключение.
• Опасные или классифицированные зоны — где каждый дополнительный кабельный ввод — это еще один вопрос сертификации.

Дифференциальное давление особенно хорошо подходит, поскольку состояние фильтра меняется медленно, и показания каждые несколько минут более чем достаточны. Компактный дифференциальный передатчик в сочетании с радиоузлом с батарейным питанием прекрасно справляется с этой задачей.

Компактный датчик перепада давления YSZC-7 Компактный преобразователь перепада давления из нержавеющей стали с возможностью выбора резьбовых портов и несколькими сигнальными выходами, полезный для медленно меняющихся измерений, таких как мониторинг фильтров. Посмотреть продукт →

Ограничения, которые стоит знать, прежде чем брать на себя обязательства

Беспроводные инструменты имеют ограничения, которых просто нет у проводных, и если вы проясните их заранее, вы избавитесь от разочарований в дальнейшем.

• Частота выборки в сравнении с событиями. Датчик, сообщающий каждые пять минут, пропустит всплеск, который длится сорок секунд. Если вас интересует само событие давления, либо сократите интервал, либо добавьте локальные пороговые сигналы тревоги.
• Температура на устройстве. Батареи не любят тепла. Для манометра, установленного на линии горячего пара, требуется сифон или капилляр, чтобы электроника находилась в нормальной окружающей среде.
• Радиопокрытие неоднородно. Стальные конструкции, резервуары и эстакады поглощают или отражают сигнал. Всегда проверяйте фактическую точку крепления с помощью испытательного устройства.
• Рейтинг корпусов. При установке на открытом воздухе и при мойке требуется соответствующая IP-защита, а антенна и крышка аккумулятора обычно являются первыми местами попадания воды.
• Синхронизация времени. Смещающиеся временные метки делают анализ тенденций неудобным. Проверьте, как сетевой сервер обрабатывает коррекцию часов.

Замечания по установке и вводу в эксплуатацию

Большинство проблем с беспроводной связью — это проблемы с установкой, имеющие техническую маскировку. Несколько привычек делают проекты скучными, а это именно то, что вам нужно.

1. Устанавливайте манометр с соблюдением тех же правил, которые применяются к проводному устройству: правильная ориентация, адекватная изоляция, сифон для пара и демпфер или демпфер при сильной пульсации.
2. Держите антенну подальше от металлических поверхностей и избегайте установки непосредственно у большой стенки резервуара.
3. Запишите адрес устройства и место его установки на бумаге, прежде чем устройство исчезнет на предприятии.
4. Прежде чем доверять приборной панели, сверьте показания давления локально с надежным эталоном.
5. Устанавливайте пороговые значения сигналов тревоги и интервалы отчетности при вводе в эксплуатацию, а не спустя несколько месяцев после первого неожиданного события.

Для четвертого шага хороший цифровой манометр — это самый простой ориентир, который вы можете нести по лестнице. Он дает четкое число, сохраняет пиковое значение и не нуждается в сети, чтобы сказать вам правду.

Цифровой манометр серии YS Цифровой манометр из нержавеющей стали с памятью пиковых значений и четким ЖК-дисплеем, полезный в качестве портативного эталонного устройства для проверки давления и калибровки. Посмотреть продукт →

Согласование инструмента со средой

Беспроводное или нет, смачиваемым частям все равно придется пережить этот процесс. Чистая вода и сухой воздух – это легко. Рассол, каустическая сода, пищевые продукты и кислый газ не являются. В таких случаях ответом обычно является разделительная диафрагма или полностью смачиваемый корпус из нержавеющей стали, при этом радиомодуль надежно размещается вне технологического присоединения. Не позволяйте восторгу от манометра с батарейным питанием отвлекать вас от выбора материала, от которого зависит, проживет ли он в течение первого года.

Также стоит проверить, нуждается ли объект в сертификации для взрывоопасных сред или использования в морских условиях. Эти требования не меняются, поскольку сигнал передается по воздуху, а не по медному сердечнику.

Вопросы, которые мы слышим чаще всего

Является ли беспроводной манометр таким же точным, как проводной?

Чувствительный элемент может быть идентичным, поэтому точность однократного считывания часто одинакова. Что меняется, так это то, какую часть процесса вы на самом деле видите. Интервал выборки, а не качество датчика, обычно является реальным пределом.

Сколько реально держит батарея?

Обычно от одного до пяти лет, но это полностью зависит от частоты сообщения, температуры окружающей среды и радиорасстояния. Запрашивайте текущий бюджет в миллиампер-часах, а не одну цифру в заголовке.

Могу ли я прочитать это локально?

В большинстве дизайнов да. Местный циферблат или ЖК-дисплей — одна из наиболее полезных функций на практике, особенно при вводе в эксплуатацию и устранении неисправностей.

Беспроводное измерение давления — это практический ответ на конкретный вопрос: как получить надежные данные о давлении из точки, где прокладка кабеля дорога, сложна или просто невозможна? Когда этот вопрос соответствует вашей ситуации, технология дает результат. В противном случае проводной прибор остается лучшим инженерным выбором, и любой честный поставщик должен это сказать.

Если вы обдумываете проект, наш беспроводные промышленные датчики В обзоре показано более широкое семейство устройств измерения давления, температуры и уровня, которые могут использовать одну сеть, что часто является источником реальной экономии. Сообщите нам среду, дальность действия, точку крепления и как часто вам нужно считывать данные, и мы поможем вам решить, является ли беспроводная связь правильным ответом или более простое решение будет лучше служить вам в течение следующих пятнадцати лет.