Basınç Transmitterinin Genel Özellikleri ve Seçim Kriterleri
Hazırlayan: E. Doruk Baydoğan, Danfoss Otomasyon ve Kontrol Ürünleri, Bayi Kanalı Satış Mühendisi
Basınç birçok proses değişkeninden biridir. Basınç, katı, sıvı ve gazların ağırlıkları nedeniyle bulundukları yüzeye uyguladıkları kuvvet olarak açıklanabilir. Proses basıncının ölçülmesi sistemin durumu ve performansı açısından bilgi verir. Sistem verimliliğinin izlenmesi açısından bu ölçümlerin yapılması büyük önem taşımaktadır. Dolayısıyla basıncın ölçülmesini sağlayan sensör ihtiyacı ortaya çıkar. Bu sensörlere basınç sensörleri denir. Basınç Transmitteri ise ölçülen basıncın değerini standart bir elektriksel değere çevirir. Basınç trasnmitterlerinin kullanım alanı oldukça geniştir.
Endüstriyel uygulama alanlarında;
- Marin
- Su
- Mobil ve hidrolik uygulamalar
- Hava ve gaz uygulamaları
Soğutma ve İklimlendirme uygulama alanlarında;
- Perakende ve gıda uygulamaları
- Ticari soğutma
- Endüstriyel soğutma uygulamaları gibi birçok kullanım alanına sahiptir.
Yapısal Özellikleri
Basınç transmitterleri 3 ana fonksiyon elemanından oluşmaktadır, bu bileşenlerin farklı kombinasyonları ile birçok tipte basınç transmitteri imal edilebilir.
- Elektronik
- Sensör elemanı
- Kaplama
1. Elektronik
Transmitter çıkış sinyali olarak 4-20 mA, 0-5V veya 0-10V gibi değerler kullanılır. Bu değerler transmitter içerisinde bulunan elektronik devre sayesinde yükseltilir ve istenilen şekilde ayarlanabilir. Transmitterin içerisinde bulunan elektronik devrede sıcaklık farklarından dolayı ölçüm çıkışında olabilecek hataları ortadan kaldırmak ve doğrusallığı sağlamak için kompanzasyon devreleri de kullanılır.
2. Sensör Elemanı
Aşındırıcı ve aşındırıcı olmayan sıvı ya da gaz formundaki akışkanların basıncını ölçebilen transmitterlerde ölçüm elemanı olarak basınçla doğrusal olarak direnç değeri değişen piezo-resistive elemanlar ya da metal thinfilm sensör teknolojileri kullanılır. Üreticiler tarafından yaygın olarak tercih edilen bu teknolojilerin yanı sıra micro fused ve ceramic teknolojileride mevcuttur. Bu teknolojilerden hangisinin en iyi ölçüm teknolojisi olduğu sorusu sıkça sorulan bir sorudur. Bu sorunun kesin bir cevabı yoktur, her teknolojinin kuvvetli ve zayıf olduğu yönleri vardır. Uygulamaya göre tercih yapmak en doğru karar olacaktır.
Thin Film - Piezo resistive - Micro fused - Ceramic technologies
Doğruluk < 0.1 % : + + + +
Dayanım: + + + +
Pik basınç dayanımı (hidrolik uygulamalar): + ++ + o
Yüksek basınç dayanımı: + ++ + o
Patlama basınç dayanımı: ++ + ++ o
Şok ve titreşim dayanımı: ++ ++ ++ +
o : yeterli
+ : iyi
++ : çok iyi
3. Kaplama
Transmitter dizaynında uygulamalara bağlı olarak uzun ömürlü kullanım için dikkat edilmesi gereken birçok nokta vardır. Bunları şu şekilde sıralayabiliriz;
- Yüksek şoklara ve titreşime dayanımı
- IP koruma sınıfı
- Darbe sönümleyici özelliği sayesinde su koçu darbesine ve kavitasyona karşı koruma
- Paslanmaz çelik gövde yapısı
Sensör Seçim Kriterleri
1. Basınç Ölçüm Tipleri ve Aralığı
Çalışma basıncı, basınç transmitter ölçüm aralığının seçiminde 40-60 % arasında olmalıdır. Spesifik uygulamalarda basınç transmitter seçiminin yanı sıra ilk olarak basınç sahasına göre basınç ölçümü göz önünde bulundurulmalıdır. Basınç sensörleri belirlenecek giriş basıncına göre birbirlerinden ayrılır. En çok kullanılan basınç transmitterleri; absolute pressure transmitter (mutlak basınç), gauge pressure transmitter, differential pressure transmitter (fark basınç) olarak bilinir.
- Mutlak Basınç Ölçümü
Mutlak (absolute) basınç transmitterleri boş hacim yani basınç değerinin sıfırı gösterdiği vakum değer ile ölçüm yapar. Mutlak basınç sensörleri yüksek hassasiyetli vakumu ve kendi diyafram algılaması ile basınç ölçümü yapar. Bu vakum ölçülecek olan basınca kıyasla ihmal edilebilir seviyededir.
- Gauge Basınç Ölçümü
Gauge basınç transmitterler ortamın atmosferik basıncına göre ölçüm yapar. Hava basıncı tam olarak 1013.25 mbar seviyesindedir ancak ortalama alınarak 1 bar referans kabul edilir. Gauge basınç sensörleri sadece bir basınç portuna sahiptir. Ortalama hava basınç değeri tek bir porttan direkt olarak alınır.
- Fark Basınç Ölçümü
Fark basınç transmitterleri farklı iki basıncı referans alarak ölçüm yapar. Bu yüzden fark basınç transmitterlerinde ayrı iki basınç portu olmalıdır. Transmitter pozitif ve negatif ölçüm yapabilmelidir, örneğin P1>P2 ise pozitif P1<P2 ise negatif basınç ölçümü şeklinde…
2. Mekanik Bağlantı
Bütün mekanik bağlantılarda yiv boyu standart olduğu için ölçüm noktasına sorunsuz bir şekilde bağlanabilir. Dolayısıyla birçok farklı endüstri ve uygulamalarda, hatta bölgesel ve ulusal standartlarda bile farklı mekanik bağlantılar mevcuttur.
3. Elektriksel Bağlantı
Elektriksel bağlantılar standart soket bağlantısı veya kablolu olmak üzere farklı montaj koşulları göz önüne alınarak (ortam sıcaklığı, IP koruma sınıfı, çevresel etkiler vb.) seçilebilir.
4. Çıkış Sinyali
Düşük seviyedeki çıkış sinyalleri elektronik devre tarafından yükseltilip filtre edilerek standardize edilir. (4-20mA, 0-10V vb.) Standardize edilmiş sinyal, çıkış sinyali olarak adlandırılır. Çıkış sinyali, genel olarak analog voltaj sinyali veya akım sinyali olarak çıkış verse de dijital çıkış sinyali veren modeller de mevcuttur.
5. Hassasiyet
Hassasiyet ölçülen maksimum hatadır. Gerçekleşen karakteristik çizginin ideal çizgiden sapması hassasiyet olarak adlandırılır.
Uygulama Hataları
Basınç Trasnmitterleri tamir edilemeyen ürünler olduğu için seçim kriterlerinin ne kadar önem arz ettiğini bir kez daha hatırlatmakta fayda var. Doğru seçilen bir ürün, uygulama noktasındaki hataları da en aza indirir. Yapılan uygulama hatalarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz;
- Ürün yanlış kullanımına örnek olarak; yüksek voltaj gerilimi, yanlış montaj, fazla tork ile sıkmak,
- Uygun olmayan ortam şartlarında kullanıma örnek olarak; aşındırıcı ortam, agresif ortamlar (tuzlu su), yüksek sıcaklıklar,
- Teknik şartlara uygun olmayan kullanımlar; yanlış IP koruma seçimi, yüksek şok ve titreşim, yüksek ortam sıcaklığı.
