Präzise Druckmessung in der gesamten Gasversorgungskette: WPCK63 für Rohrleitungen, Reglerschränke und Gasdurchflussmesser

Die städtische Gasinfrastruktur ist ein entscheidender Bestandteil der modernen Energieversorgung.

Bevor Erdgas Haushalte, Gewerbegebäude und Industriekunden erreicht, durchläuft es Übertragungsleitungen, Stadttorstationen, regionale Verteilungsnetze, Regulierungsschränke und Messgeräte. Der Druck ändert sich während dieser Reise kontinuierlich, während das Gas transportiert, reguliert und verteilt wird.

Ein anormaler Druckzustand an irgendeinem Punkt kann die Versorgungsstabilität, die Messgenauigkeit, die Geräteleistung oder die Systemsicherheit beeinträchtigen.

Eine moderne Gasinfrastruktur erfordert daher mehr als nur lokale mechanische Messgeräte. Es benötigt kontinuierliche Druckdaten, die an Steuerungen, Überwachungsterminals und digitale Managementplattformen übermittelt werden können für:

• Echtzeit-Betriebsüberwachung;
• Druckregulierung;
• Über- und Unterdruckwarnung;
• Gerätediagnose;
• Gasflusskompensation;
• Fernbedienung;
• vorbeugende Wartung.

Um diese Anwendungen zu unterstützen, haben wir das entwickelt WPCK63 Drucktransmitter aus diffusem Silizium, ein kompakter Drucktransmitter aus Edelstahl, der für die Gasdruckmessung und andere anspruchsvolle Industrieanwendungen entwickelt wurde.

Mit schneller Reaktion, breiter Temperaturkompensation, konfigurierbaren Druckbereichen, IP68-Schutz und Eigensicherheitsoptionen bietet WPCK63 eine flexible Sensorplattform für intelligente Gasnetze.

Warum Druck ein zentraler Parameter in Gassystemen ist

Gasversorgungsnetze arbeiten auf mehreren Druckniveaus.

Ein typisches System kann Folgendes umfassen:

• Hochdruckübertragungsleitungen;
• Mitteldruck-Verteilungsnetze;
• regionale Regulierungsstationen;
• Reglerschränke für den Außenbereich;
• Niederdruck-Versorgungsleitungen;
• Gewerbe- und Industriegaszähler.

Jeder Abschnitt stellt unterschiedliche Anforderungen an den Drucktransmitter.

Hochdruckübertragungspunkte erfordern eine geeignete Reichweite, Überlastfestigkeit und Langzeitstabilität. Mitteldruckverteilungsnetze sind auf kontinuierliche Druckinformationen angewiesen, um das regionale Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Niederdruck-Versorgungsnetze erfordern eine ausreichende Messauflösung, um kleinere Schwankungen zu erkennen.

An Reglerschränken müssen sowohl der Einlass- als auch der Auslassdruck überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Regelausrüstung ordnungsgemäß funktioniert. Bei Gasdurchflussmessern werden Druckdaten mit Temperatur- und Durchflussinformationen kombiniert, um das Betriebsvolumen in ein Standardvolumen umzuwandeln.

Die Druckmessung unterstützt weit mehr als die Anzeige einer Zahl. Es bildet die Datengrundlage für Steuerung, Sicherheitsschutz und intelligentes Gasnetzmanagement.

Wir stellen vor: den Drucktransmitter WPCK63 aus diffusem Silizium

Die WPCK63-Serie verwendet ein diffundiertes Silizium-Druckmesselement, eine hochzuverlässige Verstärkungsschaltung und einen breiten Temperaturausgleich, um den gemessenen Druck in einen standardmäßigen elektrischen Ausgang umzuwandeln.

Sein kompaktes und leichtes Design vereinfacht die Installation in Geräten mit begrenztem Platzangebot. Die integrierte Edelstahlstruktur verbessert die Korrosionsbeständigkeit, während der gewellte Kabelkanal und der Luftfahrtstecker den Einsatz in anspruchsvollen Feldumgebungen unterstützen.

Das Standardprodukt unterstützt Druckbereiche von −100 kPa bis 6 MPa, relative, absolute und versiegelte Druckreferenzen, 0,2–2,3 V- oder I²C-Ausgang, ±0,5 % FS-Genauigkeit und eine Reaktionszeit von nicht mehr als 1 ms.

Wichtigste WPCK63-Spezifikationen

Die Standardmessbereiche umfassen 0–10 kPa, 0–20 kPa, 0–35 kPa, 0–70 kPa, 0–100 kPa, 0–160 kPa, 0–250 kPa, 0–500 kPa, 0–1 MPa, 0–1,6 MPa, 0–2,5 MPa, 0–4 MPa und 0–6 MPa, zusammen mit a −100–0 kPa Unterdruckoption.

WPCK63 Drucktransmitter aus diffusem Silizium

• Zielgas:
• Erfassungsbereich:
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Gebaut für anspruchsvolle Gasdruckanwendungen

Kompakte integrierte Edelstahlstruktur

Gasgeräte haben häufig nur begrenzten Installationsraum, insbesondere in Reglerschränken, Messbaugruppen und verteilten Überwachungsterminals.

WPCK63 vereint das Sensorelement, die Kompensationselektronik und die mechanische Druckschnittstelle in einer kompakten Senderstruktur. Seine Edelstahlkonstruktion sorgt für Korrosionsbeständigkeit und mechanische Haltbarkeit, ohne dass ein großes Außengehäuse erforderlich ist.

Das Standardgehäuse besteht aus Edelstahl 304, während die Druckmembran aus Edelstahl 316L besteht. Für anwendungsspezifische Projekte können alternative Gehäusematerialien und mechanische Konfigurationen besprochen werden.

Schnelle dynamische Reaktion

Der Druck in einem Gassystem kann sich schnell ändern, wenn:

• Die nachgelagerte Nachfrage steigt oder sinkt;
• ein Ventil öffnet oder schließt;
• ein Regler ändert seine Position;
• ein Kompressor-Betriebszustand ändert sich;
• es kommt zu einem anormalen Druckverlust.

Mit einer Reaktionszeit von nicht mehr als 1 ms kann WPCK63 dem Controller eine schnelle Druckrückmeldung liefern und so das System dabei unterstützen, auf vorübergehende Druckänderungen zu reagieren und die Steuerungsverzögerung zu reduzieren.

Breiter Temperaturausgleich

Bei Gasgeräten für den Außenbereich kann es zu erheblichen saisonalen und Tag-Nacht-Temperaturschwankungen kommen.

Die Version mit digitalem Ausgang ist von –10 °C bis 70 °C kompensiert, während die Version mit analogem Ausgang von –20 °C bis 60 °C kompensiert ist. Der gesamte Arbeitstemperaturbereich erstreckt sich von −30 °C bis 85 °C.

Diese Temperaturkompensation trägt dazu bei, Umwelteinflüsse auf den Druckausgang zu reduzieren und unterstützt einen stabilen Betrieb in Außenschränken, Rohrleitungsinstallationen und anderen sich verändernden Umgebungen.

IP68-Umweltschutz

Gasdrucktransmitter können im Freien, unter der Erde oder an Orten installiert werden, die Kondensation, Regen, Staub und Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

Die Schutzart IP68 trägt dazu bei, die internen Sensor- und Signalaufbereitungskomponenten unter den angegebenen Installationsbedingungen vor dem Eindringen von Staub und Wasser zu schützen.

Dadurch eignet sich WPCK63 für Anwendungen wie:

• Gasreglerschränke für den Außenbereich;
• unterirdische Überwachungspunkte;
• Ausrüstung für Gasleitungen;
• wassergefährdete Geräteräume;
• exponierte Industrieanlagen.

Eigensicherheitsoption für explosionsgefährdete Bereiche

Die Gasdrucküberwachung kann in Bereichen erfolgen, in denen brennbare Gasatmosphären auftreten können.

Die WPCK63-Bestellinformationen umfassen eine Ex IIC T6 Ga Eigensicherheitsoption. Dadurch kann das Produkt für Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen bewertet werden, wenn es gemäß dem geltenden Zertifikat, den Sicherheitsbarriereanforderungen, den Verkabelungsregeln und dem vollständigen Systemdesign verwendet wird. ([winsen-sensor.com][2])

Die endgültige Installation in explosionsgefährdeten Bereichen muss immer der genehmigten Produktkonfiguration und den örtlichen behördlichen Anforderungen entsprechen.

Flexible Konfiguration für OEM-Geräte

Hersteller von Gasgeräten verwenden möglicherweise unterschiedliche Steuerungen, Netzteile, Anschlüsse, Druckschnittstellen und mechanische Anordnungen.

WPCK63 kann entsprechend den tatsächlichen Systemanforderungen konfiguriert werden.

Zu den verfügbaren Anpassungsoptionen gehören:

• Druckbereich;
• Relative, absolute oder versiegelte Referenz;
• analoger oder digitaler Ausgang;
• Druckfaden;
• Kabellänge;
• Steckertyp;
• Gehäusematerial;
• Installationsstruktur;
• andere Ausgangssignale.

Die I²C-Version verwendet eine 3,0–3,6-V-Versorgung, während die 0,2–2,3-V-Ausgangsversion eine 3–24-V-Versorgung unterstützt. Weitere Ergebnisse können für kundenspezifische Projekte besprochen werden.

Diese Flexibilität ermöglicht die Integration des Senders in verschiedene Gasnetzterminals, Reglersysteme und Messplattformen, ohne dass die Hersteller gezwungen sind, die gesamte Gerätearchitektur neu zu entwerfen.

Anwendung 1: Drucküberwachung von Gasleitungen

Gaspipelines bilden ein mehrstufiges Übertragungs- und Verteilungsnetz.

Der Druck variiert aus folgenden Gründen:

• Gasnachfrage;
• Rohrreibung;
• Ventilbetätigung;
• Regulatorverhalten;
• Kompressorleistung;
• Temperaturänderungen;
• Leckagen oder Gerätefehler.

Mithilfe verteilter Drucktransmitter, die an wichtigen Netzwerkknoten installiert sind, können Betreiber diese Änderungen kontinuierlich verfolgen.

Hochdruckübertragung

Hochdruckabschnitte erfordern einen geeigneten Messbereich, Überlastfähigkeit und Langzeitstabilität.

Druckdaten können Folgendes unterstützen:

• Betriebsüberwachung der Hauptpipeline;
• Ventil- und Kompressorsteuerung;
• Überdruckschutz;
• Drucktrendanalyse;
• Fernversand;
• Warnung vor ungewöhnlichem Druckabfall.

WPCK63 bietet wählbare Bereiche bis zu 6 MPa, während die Überlastfähigkeit je nach ausgewähltem Bereich zwischen 150 % und 300 % FS variiert. ([winsen-sensor.com][2])

Mitteldruckverteilung

Mitteldruckpipelines verbinden große Gasinfrastrukturen mit regionalen Regulierungsstationen und nachgelagerten Netzen.

Kontinuierliche Druckdaten helfen Gasbetreibern:

• Aufrechterhaltung eines regionalen Druckgleichgewichts;
• Überwachung der Versorgungsbedingungen;
• anormalen Druckverlust identifizieren;
• Ventileinstellungen optimieren;
• Verbessern Sie die Effizienz des Netzwerkversands.

When pressure measurements from multiple nodes are connected to a SCADA or IoT platform, the network becomes more visible and easier to manage.

Low-Pressure Delivery

Low-pressure networks require a different measurement strategy.

The total pressure may be lower, but smaller pressure changes can affect:

• end-user supply stability;
• gas appliance operation;
• commercial burner performance;
• regulator output quality.

WPCK63 provides low-range options beginning at 0–10 kPa, allowing the measuring range to be matched more closely to the application rather than using an unnecessarily broad range.

For a broader discussion of pressure measurement across the gas network, see Pressure Sensors Deliver Safety Insights Across Gas Transmission and Distribution Networks.

Application 2: Gas Regulator Cabinets

Ein Gasreglerschrank verbindet das vorgelagerte Verteilungsnetz mit den nachgelagerten Verbrauchern.

Seine Kernfunktion besteht darin, den Gasdruck zu reduzieren und zu stabilisieren. Unabhängig davon, wie sich der Eingangsdruck oder der nachgeschaltete Bedarf ändert, muss der Ausgangsdruck innerhalb des angegebenen Betriebsbereichs bleiben.

Ein typischer Reglerschrank überwacht:

• Eingangsdruck;
• Ausgangsdruck.

Bei sicherheitskritischeren Konfigurationen kann ein zusätzlicher Ausgangssender für Redundanz, Überprüfung oder unabhängigen Schutz vorgesehen sein.

Eingangsdrucküberwachung

Der Einlasstransmitter bestimmt, ob der Vordruck innerhalb des akzeptablen Betriebsbereichs des Reglers bleibt.

Ein zu hoher Eingangsdruck kann die Regelausrüstung belasten. Ein unzureichender Eingangsdruck kann dazu führen, dass der Regler die nachgeschaltete Versorgung nicht aufrechterhalten kann.

Rückmeldung des Ausgangsdrucks

Der Ausgangsdruck ist die Hauptregelgröße.

Der Sender sendet kontinuierlich den aktuell eingestellten Druck an den Regler. Das Signal kann verwendet werden für:

• den Regulierungsmechanismus anpassen;
• den Drucksollwert beibehalten;
• Drucküberschreitung erkennen;
• Überdruck- oder Unterdruckalarme auslösen;
• Sicherheitsabschaltlogik aktivieren.

Warum WPCK63 für Reglerschränke geeignet ist

WPCK63 vereint mehrere Eigenschaften, die für Gasregulierungsgeräte im Freien wertvoll sind:

• schnelle Reaktion;
• wählbare Nieder- und Mitteldruckbereiche;
• breiter Temperaturausgleich;
• IP68-Schutz;
• Eigensicherheitsoption;
• Struktur aus Edelstahl;
• anpassbarer Ausgang und Anschluss;
• Langzeitstabilität von ≤±0,3 % FS/Jahr.

Diese Funktionen tragen dazu bei, den Reglerschrank von einem passiven Druckreduziergerät in einen intelligenten Steuerknoten zu verwandeln, der Fernüberwachung, Alarmverknüpfung und Zustandsdiagnose ermöglicht.

Lesen Sie mehr in Wie Drucksensoren Gasreglerschränke stabilisieren.

Anwendung 3: Druckkompensation von Gasdurchflussmessern

Das Gasvolumen ändert sich mit Druck und Temperatur.

Ein Durchflussmesser misst Gas unter den tatsächlichen Pipelinebedingungen. Für standardisiertes Reporting, Energiemanagement oder Handelsabwicklung muss das gemessene Betriebsvolumen möglicherweise in einen Standard-Referenzzustand umgerechnet werden.

Diese Berechnung erfordert normalerweise drei Eingaben:

• Gasflussdaten;
• Gastemperatur;
• Gasdruck.

Der Drucktransmitter beeinflusst daher direkt die Genauigkeit des endgültigen kompensierten Volumens.

Anforderungen an Drucksensoren für die Gasmessung

Ein mit einem Gasdurchflussmesser verwendeter Drucktransmitter sollte Folgendes bieten:

• geeignete Messgenauigkeit;
• niedrige Hysterese;
• gute Wiederholgenauigkeit;
• geringe Langzeitdrift;
• schnelle dynamische Reaktion;
• stabiles Temperaturverhalten;
• komfortable elektrische Integration.

WPCK63 bietet eine Hysterese von 0,1 % FS, eine Wiederholgenauigkeit von 0,1 % FS und eine Langzeitstabilität von nicht mehr als ±0,3 % FS pro Jahr.

Seine analogen und I²C-Ausgangsoptionen ermöglichen die Verbindung mit verschiedenen Durchflussmesser-Controllern und Kompensationssystemen.

Die endgültige Konfiguration sollte entsprechend der erforderlichen messtechnischen Leistung, dem Kalibrierungsverfahren, dem Druckbereich und den Zertifizierungsanforderungen des Durchflussmessers ausgewählt werden.

Von der Druckmessung bis zum intelligenten Gasmanagement

Ein moderner Drucktransmitter ist nicht mehr nur eine Messkomponente.

Bei Verbindung mit einem Controller, einem Kommunikationsnetzwerk und einer Cloud-Plattform können Druckdaten Folgendes unterstützen:

• Druckvisualisierung in Echtzeit;
• automatische Alarmgenerierung;
• Drucktrendanalyse;
• regionaler Versorgungsausgleich;
• Ferndiagnose von Geräten;
• vorbeugende Wartung;
• Modellierung digitaler Zwillinge;
• Aufzeichnung historischer Ereignisse.

Eine typische Smart-Gas-Architektur umfasst:

Durch den Einsatz von Drucktransmittern an mehreren Punkten können Gasbetreiber von der Reaktion nach einem Ausfall zur Erkennung abnormaler Trends übergehen, bevor diese zu größeren Problemen werden.

Auswahl der richtigen WPCK63-Konfiguration

Wählen Sie den Druckbereich aus

Der Bereich sollte den normalen Betriebsdruck abdecken und gleichzeitig eine brauchbare Messauflösung beibehalten.

Bei der Auswahl sollte außerdem Folgendes berücksichtigt werden:

• Anlaufdruck;
• Druckstöße;
• Ausfallbedingungen des Reglers;
• Prüfdruck;
• Systemprüfdruck;
• Sicherheitsmarge.

Bestätigen Sie die Druckreferenz

WPCK63 unterstützt:

• Manometerdruck;
• absoluter Druck;
• versiegelter Manometerdruck.

Die richtige Referenz hängt von der Steuerberechnung und der Installationsumgebung ab.

Bestätigen Sie die Medienkompatibilität

Die Membran und alle medienberührenden Teile müssen kompatibel sein mit:

• Erdgas;
• Flüssiggas;
• mit Wasserstoff gemischtes Gas;
• Rohrleitungsfeuchtigkeit;
• Kondensat;
• Duftstoffe;
• Öle und andere Verunreinigungen.

Vor der endgültigen Modellauswahl sollte die Medienkompatibilität bestätigt werden.

Wählen Sie das Ausgangssignal aus

Zu den verfügbaren Standardausgaben gehören:

• 0,2–2,3 V;
• I²C.

Andere Ausgänge können je nach Controller, Kabelentfernung, Stromversorgung und elektromagnetischer Umgebung ausgewertet werden.

Bewerten Sie die Installationsumgebung

Wichtige Überlegungen sind:

• Gefahrenbereichsklassifizierung;
• IP-Schutzanforderung;
• Arbeitstemperatur;
• Feuchtigkeit und Kondensation;
• Vibration;
• Korrosionsbedingungen;
• Kabel- und Steckerschutz.

Häufig gestellte Fragen

Wozu soll WPCK63 messen?

WPCK63 ist für die Druckmessung von Gasen und Flüssigkeiten konzipiert und kann in Gassystemen, intelligenter Wasserversorgung, Wasseraufbereitung, pneumatischer Steuerung und hydraulischen Steuerungsgeräten eingesetzt werden.

Welchen Druckbereich unterstützt WPCK63?

Der verfügbare Druckbereich reicht von −100 kPa bis 6 MPa, mit mehreren Standardbereichen zwischen 0–10 kPa und 0–6 MPa.

Welche Ausgangssignale stehen zur Verfügung?

Die Standardausgänge sind 0,2–2,3 V und I²C. Andere Signale können entsprechend den Projektanforderungen angepasst werden.

Wie schnell ist die Antwort?

Die angegebene Reaktionszeit beträgt maximal 1 ms.

Was ist die Standardmessgenauigkeit?

Die veröffentlichte Standardgenauigkeit beträgt ±0,5 % FS.

Kann WPCK63 im Freien verwendet werden?

WPCK63 verfügt über die Schutzart IP68 und einen Arbeitstemperaturbereich von −30 °C bis 85 °C und unterstützt bei korrekter Installation anspruchsvolle Außen- und freiliegende Installationen.

Unterstützt WPCK63 Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen?

Die Bestellinformationen umfassen eine Ex ia IIC T6 Ga-Eigensicherheitsoption. Die endgültige Installation muss der genehmigten Produktkonfiguration und den damit verbundenen Sicherheitsanforderungen entsprechen.

Kann der Druckfaden individuell angepasst werden?

Ja. Das Standardgewinde ist M20 × 1,5, andere Druckschnittstellen können individuell angepasst werden.

Kann WPCK63 in Gasdurchflussmesser integriert werden?

Ja. Es kann den für die Temperatur- und Druckkompensation erforderlichen Echtzeit-Druckeingang bereitstellen. Das komplette Messsystem muss weiterhin gemäß den geltenden messtechnischen Anforderungen kalibriert und validiert werden.

Fazit: Zuverlässige Druckdaten für eine sicherere Gasinfrastruktur

Von Transportleitungen und regionalen Verteilungsnetzen bis hin zu Reglerschränken und Gasdurchflussmessern – zuverlässige Druckmessungen unterstützen jede wichtige Phase der Gasversorgungskette.

Der WPCK63 Drucktransmitter aus diffusem Silizium vereint:

• wählbare Druckbereiche;
• schnelle Reaktion;
• Edelstahlkonstruktion;
• breiter Temperaturausgleich;
• IP68-Schutz;
• Eigensicherheitskonfiguration;
• analoge und digitale Ausgänge;
• flexible OEM-Anpassung.

Durch die Umwandlung von Druckänderungen in genaue und kontinuierlich verfügbare Daten unterstützt WPCK63 Hersteller von Gasgeräten und Netzbetreiber bei der Verbesserung von Regulierung, Warnung, Messung, Fernüberwachung und vorbeugender Wartung.

Sehen Sie sich Produktspezifikationen an, laden Sie das Handbuch herunter oder fordern Sie Musterunterstützung an WPCK63-Produktseite.