Precyzyjny czujnik ciśnienia w łańcuchu dostaw gazu: WPCK63 do rurociągów, szaf regulacyjnych i przepływomierzy gazu

Miejska infrastruktura gazowa stanowi kluczowy element nowoczesnych dostaw energii.

Zanim gaz ziemny dotrze do domów, budynków komercyjnych i użytkowników przemysłowych, przechodzi przez rurociągi przesyłowe, stacje bramowe, regionalne sieci dystrybucyjne, szafy regulacyjne i urządzenia pomiarowe. Ciśnienie zmienia się w sposób ciągły podczas tej podróży, gdy gaz jest transportowany, regulowany i dystrybuowany.

Nieprawidłowe ciśnienie w dowolnym punkcie może mieć wpływ na stabilność zasilania, dokładność pomiaru, wydajność sprzętu lub bezpieczeństwo systemu.

Nowoczesna infrastruktura gazowa wymaga zatem czegoś więcej niż tylko lokalnych mierników mechanicznych. Potrzebuje ciągłych danych o ciśnieniu, które można przesyłać do sterowników, terminali monitorujących i cyfrowych platform zarządzania w celu:

• monitorowanie pracy w czasie rzeczywistym;
• regulacja ciśnienia;
• ostrzeżenie o nadciśnieniu i podciśnieniu;
• diagnostyka sprzętu;
• kompensacja przepływu gazu;
• zdalne sterowanie;
• konserwacja zapobiegawcza.

Aby wspierać te aplikacje, opracowaliśmy WPCK63 Przetwornik ciśnienia z rozproszonego krzemu, kompaktowy przetwornik ciśnienia ze stali nierdzewnej przeznaczony do pomiaru ciśnienia gazu i innych wymagających zastosowań przemysłowych.

Dzięki szybkiej reakcji, szerokiej kompensacji temperatury, konfigurowalnym zakresom ciśnienia, ochronie IP68 i opcjom iskrobezpieczeństwa, WPCK63 zapewnia elastyczną platformę czujnikową dla inteligentnych sieci gazowych.

Dlaczego ciśnienie jest kluczowym parametrem w systemach gazowych

Sieci gazownicze działają na różnych poziomach ciśnienia.

Typowy system może obejmować:

• rurociągi przesyłowe wysokiego ciśnienia;
• sieci dystrybucyjne średniociśnieniowe;
• regionalne stacje regulacyjne;
• szafy regulatorów zewnętrznych;
• rurociągi niskociśnieniowe;
• gazomierze komercyjne i przemysłowe.

Każda sekcja stawia inne wymagania przetwornikowi ciśnienia.

Punkty przenoszenia wysokiego ciśnienia wymagają odpowiedniego zasięgu, odporności na przeciążenia i długoterminowej stabilności. Aby utrzymać równowagę regionalną, sieci dystrybucyjne średniego ciśnienia zależą od ciągłych informacji o ciśnieniu. Niskociśnieniowe sieci serwisowe wymagają wystarczającej rozdzielczości pomiaru, aby zidentyfikować mniejsze wahania.

W szafkach z automatami należy monitorować zarówno ciśnienie wlotowe, jak i wylotowe, aby potwierdzić, że urządzenia regulacyjne działają prawidłowo. W przepływomierzach gazu dane dotyczące ciśnienia są łączone z informacjami o temperaturze i przepływie w celu przeliczenia objętości roboczej na objętość standardową.

Pomiar ciśnienia umożliwia znacznie więcej niż tylko wyświetlanie liczby. Stanowi podstawę danych do sterowania, ochrony bezpieczeństwa i inteligentnego zarządzania siecią gazową.

Przedstawiamy przetwornik ciśnienia z rozproszonego krzemu WPCK63

Seria WPCK63 wykorzystuje rozproszony krzemowy element wykrywający ciśnienie, obwód wzmacniający o wysokiej niezawodności i szeroką kompensację temperatury w celu przekształcenia zmierzonego ciśnienia na standardową moc wyjściową elektryczną.

Jego kompaktowa i lekka konstrukcja upraszcza instalację w sprzęcie o ograniczonej przestrzeni. Zintegrowana konstrukcja ze stali nierdzewnej poprawia odporność na korozję, a falisty kanał kablowy i złącze lotnicze ułatwiają zastosowanie w wymagających warunkach terenowych.

Standardowy produkt obsługuje zakresy ciśnień od −100 kPa do 6 MPa, ciśnienie referencyjne względne, bezwzględne i szczelne, wyjście 0,2–2,3 V lub I²C, dokładność ±0,5% pełnej skali i czas reakcji nie większy niż 1 ms.

Główne specyfikacje WPCK63

Standardowe zakresy pomiarowe obejmują 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 i 0–6 MPa wraz z −100–0 kPa opcja podciśnienia.

WPCK63 Przetwornik ciśnienia z rozproszonego krzemu

• Gaz docelowy:
• Zakres wykrywania:
• Przeczytaj więcej

Zbudowany do wymagających zastosowań pod ciśnieniem gazu

Kompaktowa zintegrowana konstrukcja ze stali nierdzewnej

Urządzenia gazowe często mają ograniczoną przestrzeń instalacyjną, szczególnie wewnątrz szaf regulatorów, zespołów pomiarowych i rozproszonych terminali monitorujących.

WPCK63 łączy element czujnikowy, elektronikę kompensacyjną i mechaniczny interfejs ciśnieniowy w kompaktowej konstrukcji przetwornika. Konstrukcja ze stali nierdzewnej zapewnia odporność na korozję i trwałość mechaniczną bez konieczności stosowania dużej obudowy zewnętrznej.

W standardowej obudowie zastosowano stal nierdzewną 304, natomiast membranę ciśnieniową wykonano ze stali nierdzewnej 316L. W przypadku projektów specyficznych dla danego zastosowania można omówić alternatywne materiały obudowy i konfiguracje mechaniczne.

Szybka dynamiczna reakcja

Ciśnienie w układzie gazowym może zmieniać się szybko, gdy:

• popyt na rynku niższego szczebla wzrasta lub maleje;
• zawór otwiera się lub zamyka;
• regulator zmienia położenie;
• zmieniają się warunki pracy sprężarki;
• następuje nienormalna utrata ciśnienia.

Przy czasie reakcji nie większym niż 1 ms, WPCK63 może zapewnić sterownikowi szybkie sprzężenie zwrotne ciśnienia, pomagając systemowi reagować na przejściowe zmiany ciśnienia i zmniejszać opóźnienia sterowania.

Szeroka kompensacja temperatury

Zewnętrzne urządzenia gazowe mogą podlegać znacznym sezonowym i nocnym wahaniom temperatury.

Wersja z wyjściem cyfrowym ma kompensację od -10°C do 70°C, natomiast wersja z wyjściem analogowym jest kompensowana od -20°C do 60°C. Ogólny zakres temperatur roboczych wynosi od -30°C do 85°C.

Ta kompensacja temperatury pomaga zmniejszyć wpływ środowiska na ciśnienie wyjściowe i zapewnia stabilną pracę w szafach zewnętrznych, instalacjach rurociągów i innych zmieniających się środowiskach.

Ochrona środowiska IP68

Przetworniki ciśnienia gazu mogą być instalowane na zewnątrz, pod ziemią lub w miejscach narażonych na kondensację, deszcz, kurz i wilgoć.

Stopień ochrony IP68 pomaga chronić wewnętrzne komponenty wykrywające i kondycjonujące sygnał przed wnikaniem kurzu i wody w określonych warunkach instalacji.

Dzięki temu WPCK63 nadaje się do zastosowań takich jak:

• szafki na regulatory gazu zewnętrzne;
• podziemne punkty monitoringu;
• wyposażenie gazociągów;
• wodoszczelne przedziały sprzętowe;
• odsłonięte instalacje przemysłowe.

Opcja iskrobezpieczeństwa dla obszarów niebezpiecznych

Monitorowanie ciśnienia gazu może odbywać się w obszarach, w których może występować atmosfera gazów palnych.

Informacje dotyczące zamówienia WPCK63 obejmują Ex IIC T6 Ga opcję iskrobezpieczeństwa. Pozwala to na ocenę produktu pod kątem zastosowań w obszarach niebezpiecznych, jeśli jest używany zgodnie z obowiązującym certyfikatem, wymaganiami dotyczącymi barier ochronnych, zasadami okablowania i kompletnym projektem systemu. ([winsen-sensor.com] [2])

Ostateczna instalacja w obszarze niebezpiecznym musi zawsze być zgodna z zatwierdzoną konfiguracją produktu i lokalnymi wymogami prawnymi.

Elastyczna konfiguracja sprzętu OEM

Producenci sprzętu gazowego mogą stosować różne sterowniki, zasilacze, złącza, interfejsy ciśnieniowe i układy mechaniczne.

WPCK63 można skonfigurować zgodnie z rzeczywistymi wymaganiami systemowymi.

Dostępne opcje dostosowywania obejmują:

• zakres ciśnienia;
• miernik, odniesienie bezwzględne lub szczelne;
• wyjście analogowe lub cyfrowe;
• gwint ciśnieniowy;
• długość kabla;
• typ złącza;
• materiał obudowy;
• konstrukcja instalacji;
• inne sygnały wyjściowe.

Wersja I²C wykorzystuje zasilanie 3,0–3,6 V, natomiast wersja wyjściowa 0,2–2,3 V obsługuje zasilanie 3–24 V. Inne wyniki można omówić w przypadku niestandardowych projektów.

Ta elastyczność pozwala na integrację przetwornika z różnymi terminalami sieci gazowych, systemami regulacyjnymi i platformami pomiarowymi bez zmuszania producentów do przeprojektowywania całej architektury sprzętu.

Zastosowanie 1: Monitorowanie ciśnienia w gazociągu

Gazociągi tworzą wielopoziomową sieć przesyłową i dystrybucyjną.

Ciśnienie zmienia się z powodu:

• zapotrzebowanie na gaz;
• tarcie rur;
• działanie zaworu;
• zachowanie regulatora;
• moc sprężarki;
• zmiany temperatury;
• wycieki lub awarie sprzętu.

Rozproszone przetworniki ciśnienia zainstalowane w kluczowych węzłach sieci pozwalają operatorom na ciągłą obserwację tych zmian.

Transmisja wysokiego ciśnienia

Sekcje wysokociśnieniowe wymagają odpowiedniego zakresu pomiarowego, odporności na przeciążenia i długoterminowej stabilności.

Dane dotyczące ciśnienia mogą wspierać:

• monitorowanie pracy głównego rurociągu;
• sterowanie zaworami i sprężarką;
• zabezpieczenie przed nadciśnieniem;
• analiza trendu ciśnienia;
• zdalna wysyłka;
• ostrzeżenie o nieprawidłowym spadku ciśnienia.

WPCK63 zapewnia wybieralne zakresy do 6 MPa, podczas gdy zdolność przeciążeniowa waha się od 150% do 300% FS w zależności od wybranego zakresu. ([winsen-sensor.com] [2])

Dystrybucja średniego ciśnienia

Rurociągi średniociśnieniowe łączą główną infrastrukturę gazową z regionalnymi stacjami regulacyjnymi i sieciami przesyłowymi.

Ciągłe dane dotyczące ciśnienia pomagają operatorom gazu:

• utrzymać regionalną równowagę nacisków;
• monitorować warunki dostaw;
• zidentyfikować nienormalną utratę ciśnienia;
• zoptymalizować ustawienia zaworów;
• poprawić efektywność przesyłu sieciowego.

Gdy pomiary ciśnienia z wielu węzłów są podłączone do platformy SCADA lub IoT, sieć staje się bardziej widoczna i łatwiejsza w zarządzaniu.

Dostawa pod niskim ciśnieniem

Sieci niskiego ciśnienia wymagają innej strategii pomiarowej.

Całkowite ciśnienie może być niższe, ale mniejsze zmiany ciśnienia mogą mieć wpływ na:

• stabilność dostaw dla użytkownika końcowego;
• obsługa urządzenia gazowego;
• wydajność palnika komercyjnego;
• jakość wyjściowa regulatora.

WPCK63 zapewnia opcje niskiego zakresu, zaczynając od 0–10 kPa, co pozwala na lepsze dopasowanie zakresu pomiarowego do aplikacji, zamiast stosowania niepotrzebnie szerokiego zakresu.

Szersze omówienie pomiaru ciśnienia w sieci gazowej zob Czujniki ciśnienia zapewniają wgląd w bezpieczeństwo sieci przesyłu i dystrybucji gazu.

Zastosowanie 2: Szafy z regulatorami gazu

Szafa z regulatorem gazu łączy wcześniejszą sieć dystrybucyjną z dalszymi użytkownikami.

Jego podstawową funkcją jest redukcja i stabilizacja ciśnienia gazu. Niezależnie od tego, jak zmienia się ciśnienie wlotowe lub zapotrzebowanie na wyjściu, ciśnienie wylotowe musi mieścić się w określonym zakresie roboczym.

Typowa szafka regulatora monitoruje:

• ciśnienie wlotowe;
• ciśnienie wylotowe.

Konfiguracje o większym znaczeniu dla bezpieczeństwa mogą obejmować dodatkowy przetwornik wyjściowy zapewniający redundancję, weryfikację lub niezależną ochronę.

Monitorowanie ciśnienia wlotowego

Przetwornik wlotowy określa, czy ciśnienie przed reduktorem mieści się w dopuszczalnym zakresie roboczym reduktora.

Zbyt wysokie ciśnienie wlotowe może spowodować obciążenie urządzeń regulacyjnych. Niewystarczające ciśnienie wlotowe może uniemożliwić regulatorowi utrzymanie zasilania za reduktorem.

Sprzężenie zwrotne ciśnienia wylotowego

Główną zmienną sterującą jest ciśnienie wylotowe.

Przetwornik w sposób ciągły przesyła do sterownika aktualne regulowane ciśnienie. Sygnał może służyć do:

• wyregulować mechanizm regulacyjny;
• utrzymać nastawę ciśnienia;
• wykryć przekroczenie ciśnienia;
• wywołać alarmy nadciśnienia lub podciśnienia;
• aktywować logikę wyłącznika bezpieczeństwa.

Dlaczego WPCK63 nadaje się do szaf regulatorów

WPCK63 łączy w sobie kilka cech, które są cenne w przypadku zewnętrznych urządzeń do regulacji gazu:

• szybka reakcja;
• możliwość wyboru zakresów niskiego i średniego ciśnienia;
• szeroka kompensacja temperatury;
• Stopień ochrony IP68;
• opcja iskrobezpieczeństwa;
• konstrukcja ze stali nierdzewnej;
• konfigurowalne wyjście i połączenie;
• stabilność długoterminowa ≤±0,3% FS/rok.

Funkcje te pomagają przekształcić szafę regulatora z pasywnego urządzenia redukującego ciśnienie w inteligentny węzeł sterujący zdolny do zdalnego monitorowania, łączenia alarmów i diagnozowania stanu.

Przeczytaj więcej w Jak czujniki ciśnienia stabilizują szafy regulatorów gazu.

Zastosowanie 3: Kompensacja ciśnienia w przepływomierzu gazu

Objętość gazu zmienia się pod wpływem ciśnienia i temperatury.

Przepływomierz mierzy gaz w rzeczywistych warunkach rurociągu. W przypadku standardowego raportowania, zarządzania energią lub rozliczeń handlowych może zaistnieć konieczność przeliczenia zmierzonego wolumenu operacyjnego na standardowe warunki odniesienia.

To obliczenie zwykle wymaga trzech danych wejściowych:

• dane dotyczące przepływu gazu;
• temperatura gazu;
• ciśnienie gazu.

Przetwornik ciśnienia wpływa zatem bezpośrednio na dokładność końcowej skompensowanej objętości.

Wymagania dotyczące czujnika ciśnienia w przypadku pomiaru gazu

Przetwornik ciśnienia współpracujący z przepływomierzem gazu powinien zapewniać:

• odpowiednia dokładność pomiaru;
• niska histereza;
• dobra powtarzalność;
• niski dryf długoterminowy;
• szybka reakcja dynamiczna;
• stabilne zachowanie temperaturowe;
• wygodna integracja elektryczna.

WPCK63 zapewnia histerezę 0,1% FS, powtarzalność 0,1% FS i długoterminową stabilność nie większą niż ±0,3% FS rocznie.

Opcje wyjść analogowych i I²C umożliwiają podłączenie go do różnych sterowników przepływomierzy i systemów kompensacyjnych.

Ostateczną konfigurację należy wybrać zgodnie z wymaganymi parametrami metrologicznymi, procedurą kalibracji, zakresem ciśnień i wymogami certyfikacji przepływomierza.

Od pomiaru ciśnienia po inteligentne zarządzanie gazem

Nowoczesny przetwornik ciśnienia nie jest już tylko elementem pomiarowym.

Po podłączeniu do sterownika, sieci komunikacyjnej i platformy chmurowej dane dotyczące ciśnienia mogą obsługiwać:

• wizualizacja ciśnienia w czasie rzeczywistym;
• automatyczne generowanie alarmów;
• analiza trendu ciśnienia;
• regionalne bilansowanie dostaw;
• zdalna diagnostyka sprzętu;
• konserwacja zapobiegawcza;
• modelowanie cyfrowego bliźniaka;
• nagranie wydarzenia historycznego.

Typowa inteligentna architektura gazu obejmuje:

Rozmieszczając przetworniki ciśnienia w wielu punktach, operatorzy gazu mogą przejść od reagowania w przypadku awarii do identyfikowania nieprawidłowych trendów, zanim staną się one większymi problemami.

Wybór właściwej konfiguracji WPCK63

Wybierz zakres ciśnienia

Zakres powinien obejmować normalne ciśnienie robocze przy zachowaniu użytecznej rozdzielczości pomiaru.

Przy wyborze należy również wziąć pod uwagę:

• ciśnienie rozruchowe;
• skoki ciśnienia;
• warunki awarii regulatora;
• ciśnienie próbne;
• ciśnienie próbne systemu;
• margines bezpieczeństwa.

Potwierdź ciśnienie odniesienia

WPCK63 obsługuje:

• ciśnienie manometryczne;
• ciśnienie absolutne;
• uszczelnione ciśnienie manometryczne.

Prawidłowe odniesienie zależy od obliczeń kontrolnych i środowiska instalacji.

Potwierdź zgodność multimediów

Membrana i wszystkie części mające kontakt z medium muszą być kompatybilne z:

• gaz ziemny;
• LPG;
• gaz z domieszką wodoru;
• wilgoć rurociągu;
• skroplina;
• środki zapachowe;
• oleje i inne zanieczyszczenia.

Kompatybilność z mediami należy potwierdzić przed ostatecznym wyborem modelu.

Wybierz sygnał wyjściowy

Dostępne standardowe wyjścia obejmują:

• 00,2–2,3 V;
• I²C.

Inne wyjścia można ocenić w zależności od sterownika, odległości kabla, źródła zasilania i środowiska elektromagnetycznego.

Oceń środowisko instalacji

Ważne kwestie obejmują:

• klasyfikacja obszarów niebezpiecznych;
• Wymóg ochrony IP;
• temperatura pracy;
• wilgotność i kondensacja;
• wibracja;
• warunki korozyjne;
• ochrona kabla i złącza.

Często zadawane pytania

Do czego służy WPCK63?

WPCK63 jest przeznaczony do pomiaru ciśnienia gazu i cieczy i może być stosowany w instalacjach gazowych, inteligentnych urządzeniach do zaopatrzenia w wodę, uzdatnianiu wody, sterowaniu pneumatycznym i hydraulicznym.

Jaki zakres ciśnienia obsługuje WPCK63?

Dostępny zakres ciśnienia rozciąga się od -100 kPa do 6 MPa, z wieloma standardowymi zakresami od 0–10 kPa do 0–6 MPa.

Jakie sygnały wyjściowe są dostępne?

Standardowe wyjścia to 0,2–2,3 V i I²C. Inne sygnały można dostosować do wymagań projektu.

Jak szybka jest odpowiedź?

Podany czas odpowiedzi nie przekracza 1 ms.

Jaka jest standardowa dokładność pomiaru?

Opublikowana standardowa dokładność wynosi ±0,5% pełnej skali.

Czy WPCK63 można używać na zewnątrz?

WPCK63 ma stopień ochrony IP68 i zakres temperatur roboczych od -30°C do 85°C, co pozwala na obsługę wymagających instalacji zewnętrznych i odsłoniętych, jeśli jest prawidłowo zainstalowany.

Czy WPCK63 obsługuje aplikacje w obszarach niebezpiecznych?

Informacje dotyczące zamówienia obejmują opcję iskrobezpieczeństwa Ex ia IIC T6 Ga. Ostateczna instalacja musi być zgodna z zatwierdzoną konfiguracją produktu i powiązanymi wymogami bezpieczeństwa.

Czy gwint dociskowy można dostosować?

Tak. Standardowy gwint to M20 × 1,5, natomiast inne interfejsy ciśnieniowe można dostosować.

Czy WPCK63 można zintegrować z przepływomierzami gazu?

Tak. Może zapewnić wejście ciśnienia w czasie rzeczywistym wymagane do kompensacji temperatury i ciśnienia. Kompletny system pomiarowy musi jeszcze zostać skalibrowany i zatwierdzony zgodnie z obowiązującymi wymaganiami metrologicznymi.

Wniosek: Wiarygodne dane dotyczące ciśnienia dla bezpieczniejszej infrastruktury gazowej

Od rurociągów przesyłowych i regionalnych sieci dystrybucyjnych po szafy regulacyjne i przepływomierze gazu – niezawodny pomiar ciśnienia wspiera każdy główny etap łańcucha dostaw gazu.

. WPCK63 Przetwornik ciśnienia z rozproszonego krzemu łączy:

• wybieralne zakresy ciśnienia;
• szybka reakcja;
• konstrukcja ze stali nierdzewnej;
• szeroka kompensacja temperatury;
• Stopień ochrony IP68;
• konfiguracja iskrobezpieczna;
• wyjścia analogowe i cyfrowe;
• elastyczne dostosowywanie OEM.

Przekształcając zmiany ciśnienia w dokładne i stale dostępne dane, WPCK63 pomaga producentom sprzętu gazowego i operatorom sieci ulepszyć regulacje, ostrzeganie, pomiary, zdalne monitorowanie i konserwację zapobiegawczą.

Zobacz specyfikacje produktu, pobierz instrukcję lub poproś o przykładową pomoc techniczną ze strony Strona produktu WPCK63.