ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЖКХ. ПРАВИЛА ВЫБОРА
Подготовил Денис Базыкин
Реализация программ и проектов в сфере энерго- и ресурсосбережения ЖКХ - одно из наиболее приоритетных направлений деятельности коммунальных операторов и компаний, управляющих жилищным фондом. Один из действенных инструментов повышения энергоэффективности, как показывает практика, - построение комплексных и высокоточных систем учета и регулирования воды и энергоресурсов. В составе таких систем находят широкое применение датчики избыточного давления, предназначенные для преобразования давления в унифицированный электрический сигнал, который затем передается на контрольное устройство, выполняющее функции расчета измеряемой величины или её регулирования.
На современном рынке представлено огромное количество датчиков давления, предназначенных для широкого круга применений. Каким требованиям должны отвечать преобразователи давления? Какими критериями следует руководствоваться при их выборе? Какие приборы в наиболее полной мере отвечают запросам ЖКХ?
Универсальные рецепты
Чтобы выбрать датчик давления правильно, необходимо учесть несколько ключевых параметров.
Во-первых, необходимо выбрать тип датчика. Тип любого датчика определяется по опорному давлению на его чувствительный элемент - мембрану. Во-вторых, важно учесть верхний предел измеряемого давления и максимальное значение давления перегрузки. В-третьих, необходимо определиться, насколько высокой должна быть точность измерения давления. Погрешность - показатель суммарный, представляющий собой комбинацию основной и дополнительной температурной погрешностей и определяющийся как максимальное отклонение измеренной характеристики от действительной. Согласно действующим в ЖКХ стандартам, пределы допускаемой суммарной погрешности измерения датчиков давления во всем диапазоне рабочих температур составляют 1%.В-четвёртых, нужно отдать предпочтение тому или иному виду выходного сигнала первичного преобразователя: аналоговому (токовый 4-20 мА, по напряжению 0,4-2 В; 0,4-4 В и т.д.) или цифровому (интерфейс HART, RS 485, 1 Wire и т.д.).
Алгоритм выбора датчика давления для применения в коммунальной энергетике включает:
определение назначения, типа и диапазона измеряемого давления (абсолютное, избыточное или дифференциальное, рабочее и максимальное воздействующее давление, статическое или динамическое в срок службы)
анализ метрологических характеристик, учет влияния окружающих условий (перепадов температуры, вибрации, ударов, влажности, электромагнитных помех, электростатического разрушения, помех по цепям питания, выхода, КЗ)
анализ требований к электрическому интерфейсу (аналоговый или цифровой выходной сигнал)
учет требований для механической установки (инсталляции)
учет системной стоимости
оптимальный выбор датчика
Вопросы подбора механических и электрических интерфейсов, исполнений по классам защиты и стойкости к воздействиям окружающей среды второстепенны. Выбор датчика можно производить по составленной спецификации или с запасом, хотя важно, чтобы запас не искажал ориентировочную цену. И все же на общепринятые требования к средствам измерения (точность, надежность, стабильность, простота обслуживания, адекватная цена) накладывается ряд специфичных для ЖКХ требований, реализация которых рассматривается ниже.
Специфика применения
Учитывая массовый характер применения данных изделий на объектах ЖКХ, соответствующие преобразователи давления должны иметь высокую надежность и минимальную стоимость. Кроме того, они должны иметь компактное исполнение, высокую степень защиты от воздействия воды и пыли (исполнение не хуже IP64) и быть удобны для монтажа на объектах ЖКХ.
Специфика рынка преобразователей давления для ЖКХ заключается в том, что ему нужны в весьма большом количестве приборы среднего класса точности. Как правило, нет необходимости, чтобы класс точности (т.е. относительная, приведенная к верхнему пределу измерения основная погрешность измерения давления) превышал 0,5, а в целом ряде случаев достаточно иметь преобразователи давления класса точности не выше 1,0. Поэтому один из основных параметров датчиков, используемых для учета теплоносителя в системах ЖКХ, - дополнительная температурная погрешность.
Также датчики эксплуатируются в условиях повышенного воздействия влаги и пыли. Самые частые причины отказов датчиков давления - кратковременные скачки давления (гидроудары), при запуске или в переходных режимах работы оборудования, а также скачки напряжения питания, вызванные сетевыми помехами, грозовыми разрядами. Вследствие этого датчики должны обладать достаточно высокой перегрузочной способностью, до 1,5 верхнего предела измерения и выше, и иметь электронику, устойчивую к динамическому изменению напряжения (грозозащиту).
Перспективы
Следующие поколения приборов будут развиваться в сторону дальнейшего совершенствования метрологических характеристик. Они будут иметь конструкцию с максимально улучшенными защитными свойствами (для уменьшения влияния температур среды и процесса, вибрации, электромагнитных полей, работы в коррозионных средах и т.п.). Эра чисто аналоговых приборов заканчивается, на смену приходят решения, основанные на микропроцессорной технике.
Карен Заргарьян, технический директор, ООО "БД Сенсорс РУС" (Москва):
В 2010 и 2011 годах рынок автоматизации ЖКХ будет активно расширяться. Во многом эти ожидания связаны с законом "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…", вступившем в силу в конце 2009г., согласно которому здания и сооружения на территории РФ должны быть оборудованы приборами учета в течение 2010-2011г. Реализация этого закона, безусловно, затронет и датчики давления, широко применяемые в ЖКХ, в том числе и в системах учета. Сжатые сроки и большой объем модернизации делают вопрос выбора оптимального датчика давления особенно актуальным.
На сегодняшний день на рынке представлена широкая линейка недорогих компактных датчиков давления для ЖКХ, технические характеристики которых удовлетворяют типовым требованиям большинства объектов коммунального хозяйства: основная погрешность измерения 0,5% или 1%; токовый выходной сигнал датчика давления 4..20 мА; механическое присоединение (резьба) М20*1,5; G1/2"; верхние пределы измерений от 0,6 до 2,5 МПа; 2-х -5-ти кратный запас по перегрузочной способности; пылевлагозащита IP65; корпус из нержавеющей стали, обеспечивающей высокую устойчивость к воздействиям окружающей среды.
Вместе с тем, вопрос выбора призван решить еще одну важную задачу: обеспечить длительную и надежную эксплуатацию. В технических характеристиках приборов это описывается такими параметрами, как наработка на отказ, долговременная стабильность и температурный диапазон эксплуатации. Даже для сегмента экономичных датчиков, наработка на отказ должна быть не менее 60000 часов, а долговременная стабильность должна обеспечивать дрейф основной погрешности не более чем на 0,2% в год. Что касается температурного диапазона, то датчики должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха вплоть до -40°С.
При выборе оптимального датчика, мы рекомендуем не ограничиваться только техническими спецификациями приборов, а обратиться еще и к практическому опыту эксплуатации, накопленному коммунальными службами за многие десятилетия. Именно комплексный подход при рассмотрении различных вариантов позволит сделать выбор в пользу датчиков давления, обладающих оптимальными техническими характеристиками и необходимой надежностью, обеспечивающей их уверенную эксплуатацию в течение не менее 7-10 лет.
Реализация программ и проектов в сфере энерго- и ресурсосбережения ЖКХ - одно из наиболее приоритетных направлений деятельности коммунальных операторов и компаний, управляющих жилищным фондом. Один из действенных инструментов повышения энергоэффективности, как показывает практика, - построение комплексных и высокоточных систем учета и регулирования воды и энергоресурсов. В составе таких систем находят широкое применение датчики избыточного давления, предназначенные для преобразования давления в унифицированный электрический сигнал, который затем передается на контрольное устройство, выполняющее функции расчета измеряемой величины или её регулирования.
На современном рынке представлено огромное количество датчиков давления, предназначенных для широкого круга применений. Каким требованиям должны отвечать преобразователи давления? Какими критериями следует руководствоваться при их выборе? Какие приборы в наиболее полной мере отвечают запросам ЖКХ?
Универсальные рецепты
Чтобы выбрать датчик давления правильно, необходимо учесть несколько ключевых параметров.
Во-первых, необходимо выбрать тип датчика. Тип любого датчика определяется по опорному давлению на его чувствительный элемент - мембрану. Во-вторых, важно учесть верхний предел измеряемого давления и максимальное значение давления перегрузки. В-третьих, необходимо определиться, насколько высокой должна быть точность измерения давления. Погрешность - показатель суммарный, представляющий собой комбинацию основной и дополнительной температурной погрешностей и определяющийся как максимальное отклонение измеренной характеристики от действительной. Согласно действующим в ЖКХ стандартам, пределы допускаемой суммарной погрешности измерения датчиков давления во всем диапазоне рабочих температур составляют 1%.В-четвёртых, нужно отдать предпочтение тому или иному виду выходного сигнала первичного преобразователя: аналоговому (токовый 4-20 мА, по напряжению 0,4-2 В; 0,4-4 В и т.д.) или цифровому (интерфейс HART, RS 485, 1 Wire и т.д.).
Алгоритм выбора датчика давления для применения в коммунальной энергетике включает:
определение назначения, типа и диапазона измеряемого давления (абсолютное, избыточное или дифференциальное, рабочее и максимальное воздействующее давление, статическое или динамическое в срок службы)
анализ метрологических характеристик, учет влияния окружающих условий (перепадов температуры, вибрации, ударов, влажности, электромагнитных помех, электростатического разрушения, помех по цепям питания, выхода, КЗ)
анализ требований к электрическому интерфейсу (аналоговый или цифровой выходной сигнал)
учет требований для механической установки (инсталляции)
учет системной стоимости
оптимальный выбор датчика
Вопросы подбора механических и электрических интерфейсов, исполнений по классам защиты и стойкости к воздействиям окружающей среды второстепенны. Выбор датчика можно производить по составленной спецификации или с запасом, хотя важно, чтобы запас не искажал ориентировочную цену. И все же на общепринятые требования к средствам измерения (точность, надежность, стабильность, простота обслуживания, адекватная цена) накладывается ряд специфичных для ЖКХ требований, реализация которых рассматривается ниже.
Специфика применения
Учитывая массовый характер применения данных изделий на объектах ЖКХ, соответствующие преобразователи давления должны иметь высокую надежность и минимальную стоимость. Кроме того, они должны иметь компактное исполнение, высокую степень защиты от воздействия воды и пыли (исполнение не хуже IP64) и быть удобны для монтажа на объектах ЖКХ.
Специфика рынка преобразователей давления для ЖКХ заключается в том, что ему нужны в весьма большом количестве приборы среднего класса точности. Как правило, нет необходимости, чтобы класс точности (т.е. относительная, приведенная к верхнему пределу измерения основная погрешность измерения давления) превышал 0,5, а в целом ряде случаев достаточно иметь преобразователи давления класса точности не выше 1,0. Поэтому один из основных параметров датчиков, используемых для учета теплоносителя в системах ЖКХ, - дополнительная температурная погрешность.
Также датчики эксплуатируются в условиях повышенного воздействия влаги и пыли. Самые частые причины отказов датчиков давления - кратковременные скачки давления (гидроудары), при запуске или в переходных режимах работы оборудования, а также скачки напряжения питания, вызванные сетевыми помехами, грозовыми разрядами. Вследствие этого датчики должны обладать достаточно высокой перегрузочной способностью, до 1,5 верхнего предела измерения и выше, и иметь электронику, устойчивую к динамическому изменению напряжения (грозозащиту).
Перспективы
Следующие поколения приборов будут развиваться в сторону дальнейшего совершенствования метрологических характеристик. Они будут иметь конструкцию с максимально улучшенными защитными свойствами (для уменьшения влияния температур среды и процесса, вибрации, электромагнитных полей, работы в коррозионных средах и т.п.). Эра чисто аналоговых приборов заканчивается, на смену приходят решения, основанные на микропроцессорной технике.
Карен Заргарьян, технический директор, ООО "БД Сенсорс РУС" (Москва):
В 2010 и 2011 годах рынок автоматизации ЖКХ будет активно расширяться. Во многом эти ожидания связаны с законом "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…", вступившем в силу в конце 2009г., согласно которому здания и сооружения на территории РФ должны быть оборудованы приборами учета в течение 2010-2011г. Реализация этого закона, безусловно, затронет и датчики давления, широко применяемые в ЖКХ, в том числе и в системах учета. Сжатые сроки и большой объем модернизации делают вопрос выбора оптимального датчика давления особенно актуальным.
На сегодняшний день на рынке представлена широкая линейка недорогих компактных датчиков давления для ЖКХ, технические характеристики которых удовлетворяют типовым требованиям большинства объектов коммунального хозяйства: основная погрешность измерения 0,5% или 1%; токовый выходной сигнал датчика давления 4..20 мА; механическое присоединение (резьба) М20*1,5; G1/2"; верхние пределы измерений от 0,6 до 2,5 МПа; 2-х -5-ти кратный запас по перегрузочной способности; пылевлагозащита IP65; корпус из нержавеющей стали, обеспечивающей высокую устойчивость к воздействиям окружающей среды.
Вместе с тем, вопрос выбора призван решить еще одну важную задачу: обеспечить длительную и надежную эксплуатацию. В технических характеристиках приборов это описывается такими параметрами, как наработка на отказ, долговременная стабильность и температурный диапазон эксплуатации. Даже для сегмента экономичных датчиков, наработка на отказ должна быть не менее 60000 часов, а долговременная стабильность должна обеспечивать дрейф основной погрешности не более чем на 0,2% в год. Что касается температурного диапазона, то датчики должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха вплоть до -40°С.
При выборе оптимального датчика, мы рекомендуем не ограничиваться только техническими спецификациями приборов, а обратиться еще и к практическому опыту эксплуатации, накопленному коммунальными службами за многие десятилетия. Именно комплексный подход при рассмотрении различных вариантов позволит сделать выбор в пользу датчиков давления, обладающих оптимальными техническими характеристиками и необходимой надежностью, обеспечивающей их уверенную эксплуатацию в течение не менее 7-10 лет.