Pemilihan pengukur vakum untuk proses industri 19 Januari 2021

Apabila tiba masanya untuk memilih pengukur vakum baru bagi melengkapkan pam atau sistem vakum anda, adalah penting untuk mengambil pendekatan yang teliti. Ini terutama benar apabila mengintegrasikan ke dalam proses industri di mana tugasnya boleh lebih berat daripada biasa.

Memandangkan ini, kami akan melihat jenis pengukur utama yang digunakan dalam proses industri, kebaikan dan keburukannya serta cara terbaik untuk menggunakannya.

Terdapat dua kategori utama pengukur vakum: Pengukur Langsung dan Pengukur Tidak Langsung. 

Pengukur langsung akan memberikan tekanan sistem vakum, tanpa mengira jenis gas (oleh itu juga dikenali sebagai pengukur bebas gas). Ini hanya akan berfungsi dengan berkesan pada tekanan melebihi 1e-4mbar. Ini kerana mereka bergantung kepada molekul dalam sistem yang mempunyai kesan fizikal, dan pada tekanan yang lebih rendah, tidak cukup molekul untuk menghasilkan kesan yang boleh diukur. Ia termasuk:

• CTRN (Kapasitans) – piawaian emas ketepatan dan kebolehpercayaan kerana diafragma Inconelnya. Pengukur ini digunakan sebagai pengukur rujukan di seluruh dunia dan dalam aplikasi yang paling mencabar. Pengukur kapasitif sangat tahan terhadap letupan/penyebaran tekanan, gas korosif, dan dengan pilihan pemanasan, mampu mengatasi pelbagai kondensabel dalam julat pengukuran dari atmosfera hingga 1e-4mbar. Prestasi terbaik dalam kelas ini jelas datang dengan kos, tetapi memandangkan alat pengukur ini tidak memerlukan penyelenggaraan atau penggantian, ia sering kali dapat membayar dirinya sendiri sepanjang hayat sistem.

• DI/DU (Piezo/Capacitive) – Satu langkah ke bawah dari julat CTRN, anda mempunyai julat DI/DU, menggunakan teknologi yang serupa, tetapi dalam pakej yang lebih padat dan dinilai IP54. Walaupun julat CTRN disasarkan kepada pelbagai segmen pasaran, pengukur DI/DU secara tegas disasarkan kepada pasaran industri, dan oleh itu hadir dalam output standard 0-10v dan 4-20mA, dengan julat yang merangkumi 2000 hingga 0,1 mbar.

• DIAVAC/Kapsul/BOURDONVAC (Dial Mekanikal) – apabila kebanyakan orang memikirkan tentang alat pengukur, inilah yang mereka bayangkan. Satu mekanisme yang sederhana secara fizikal menggerakkan dial terhadap latar belakang yang memberikan petunjuk jelas tentang tekanan tanpa perlu untuk paparan berasingan. Oleh itu, ia sering digunakan sebagai sokongan supaya pengguna sistem dapat melihat apa yang sedang berlaku. 

Pengukur tidak langsung sering bergantung kepada dua kaedah, pemindahan terma atau ionisasi. Pemindahan terma biasanya meliputi atmosfera hingga vakum sederhana, dan ionisasi biasanya meliputi vakum sederhana hingga tinggi atau vakum ultra-tinggi. Selalunya, kedua-dua teknologi ini digabungkan menjadi satu sensor yang menawarkan pengukuran julat penuh.

• TTRN/TTRR (Pirani - Terma) - digunakan dalam vakum kasar hingga sederhana, sering kali sebagai alternatif murah kepada pengukur Piezo/Capacitance di mana ketepatan kurang penting. Ini datang dalam dua jenis utama; MEMS (TTRN) dan Filamen (TTRR). Walaupun teknologi MEMS telah meningkatkan jarak dan ketepatan, sensor itu sendiri kurang mampu menangani pencemaran partikel dan lain-lain, oleh itu memerlukan perlindungan jika digunakan. Teknologi filament telah digunakan selama bertahun-tahun dalam proses industri, dan dengan filament suhu tinggi, ia bukan sahaja mampu memenuhi 99% keperluan proses tetapi juga lebih kos efektif dan oleh itu lebih sering dipilih dalam aplikasi industri.

• PTRN (Gauge katod sejuk – pengukur ionisasi) – apabila ingin mengukur di bawah 1e-4, pengukuran katod sejuk adalah pilihan yang paling popular. Reka bentuk anode/kathode yang sederhana ini tahan lasak terhadap letupan tekanan, dan dengan saiznya yang kecil serta medan magnet yang rendah, ia mempunyai sedikit atau tiada kesan terhadap persekitaran sekeliling. Oleh kerana pembinaannya yang mudah, ia boleh diservis dengan mudah dan murah oleh pengguna, mengurangkan kos pemilikan keseluruhan.

• ITRN (Gauges Katod Panas – pengukur ionisasi) – di mana pengukuran katod sejuk lebih kukuh, pengukuran katod panas sebaliknya menawarkan tahap ketepatan yang lebih tinggi dan julat pengukuran yang lebih luas. Jadi, jenis pengukur ini boleh digunakan di mana diperlukan untuk aplikasi industri, tetapi sering kali memerlukan perlindungan dari proses dengan dipasang pada siku atau dengan beberapa bentuk penghalang. 

Dengan pengukur tidak langsung, terdapat satu sub bahagian lagi iaitu Aktif dan Pasif. Kebanyakan alat pengukur di pasaran adalah Aktif, dengan elektronik untuk memproses isyarat bagi memberikan output digital 0-10v atau lain-lain di papan. Namun, dalam persekitaran dengan jumlah radiasi yang besar, ini tidak mungkin dilakukan kerana elektronik akan rosak. Dalam keadaan ini, anda boleh mendapatkan versi pengukur dengan elektronik dipindahkan ke dalam pengawal yang boleh diletakkan jauh dari kawasan yang dipancarkan. Ini adalah julat TR (pirani), PR (katod sejuk) dan IE (katod panas) kami.

Jadi sekarang anda tahu sedikit tentang pelbagai jenis ukuran dan kekuatan serta kelemahannya, sudah tiba masanya untuk mempersempit pilihan. Tahap vakum adalah tempat yang baik untuk memulakan, kerana sensor perlu dapat mengukur pada tekanan proses anda. Klasifikasi dan julat yang biasa termasuk:

• Vakum kasar: dari atmosfera atas hingga 1 mbar – jika ini sahaja yang anda perlu ukur, maka biasanya alat pengukur DI/DU akan digunakan, walaupun jika anda memerlukan tahap ketepatan yang lebih tinggi, maka menaik taraf kepada CTRN akan memastikan pemantauan proses yang tepat.

• Vakuum sederhana: 1 mbar hingga 10 -3 mbar – setelah anda mengukur hingga tahap ini, pilihan adalah antara menggunakan beberapa pengukur CTRN untuk menampung keseluruhan julat pam, atau TTRN yang akan menampung julat dengan satu pengukur, tetapi dengan ketepatan yang lebih rendah.

• Vakum Tinggi: 10 -3 mbar hingga 10 -9 mbar – Pilihan untuk vakum tinggi adalah pengukuran PTRN dan ITRN. Untuk kemudahan penggunaan, kos kitaran hayat, dan fleksibiliti pemasangan, kebanyakan aplikasi akan sesuai dengan PTRN, dengan hanya beberapa kes khusus yang memerlukan ketepatan yang lebih tinggi daripada ITRN. 

• Vakuum ultra-tinggi: 10 -9 mbar hingga 10 -12 mbar – apabila mengukur ke dalam UHV, satu-satunya pilihan adalah pengukuran katod panas, jadi sama ada barisan ITRN aktif kami atau barisan IE pasif kami. Kedua-duanya sangat tepat tetapi akan mendapat manfaat jika tidak berada secara langsung dalam garis pandangan proses.

Cara proses boleh mempengaruhi pengukur memainkan peranan penting dalam pemilihan. Kesan aplikasi terhadap teknologi pengukur yang dipilih perlu dinilai dengan teliti, serta potensi kesan daripada:

• Debu atau serpihan dari proses – jika berurusan dengan ini secara berkala, maka jenis pengukur yang terbaik adalah CTRN dan DI/DU. Jika pengukuran tahap vakum yang lebih rendah diperlukan, maka TTR91R dengan filamen panas dan penapis terintegrasi juga akan menawarkan prestasi yang baik.

• Gas korosif – sekali lagi, julat CTRN dan DI/DU adalah sempurna kerana bahan yang bersentuhan dengan vakum semuanya sangat tahan terhadap korosi. Apabila mengukur pada tahap yang lebih rendah, anda perlu menilai gas-gas tertentu dengan bahan binaan kami untuk memastikan jangka hayat yang panjang, sesuatu yang boleh dibantu oleh pasukan aplikasi kami yang berdedikasi.

• Pelepasan yang kerap – Di sini, CTRN adalah sempurna kerana ia direka untuk aplikasi gaya kunci muatan cepat. Bersama dengan ini, TTR101 menggabungkan sel kapasitif kecil dengan pirani filamen, jadi jika beroperasi dalam julat yang luas, ia dapat mengesan lonjakan tekanan dengan tepat dan memberikan angka yang boleh dipercayai. Sekali lagi, jika mengukur ke tahap vakum yang lebih rendah, PTRN adalah pilihan yang sesuai kerana anod/katodnya yang kukuh tahan terhadap kejutan aliran udara. 

• Getaran – getaran boleh mempengaruhi kestabilan bacaan di mana alat pengukur menggunakan teknologi filamen (seperti TTR91R) atau katod panas (ITR). Oleh itu, dalam kedua-dua kes, pengukur harus diasingkan jika boleh, atau gunakan katod sejuk (PTRN) yang tidak terjejas.

• Radiasi zarah atau sinar-X – Di sini anda terhad kepada pengukuran pasif kerana radiasi akan mengganggu elektronik pengukuran aktif.

Walaupun pengukur CTRN dan DI/DU sering disebut sebagai sesuai untuk aplikasi yang keras, kelemahan utama mereka akan sentiasa menjadi jarak dan kos. Oleh itu, jenis pengukur yang paling biasa digunakan adalah pengukur pirani, khususnya jenis filamen kerana ia menawarkan keseimbangan yang baik antara kos dan prestasi.

Kebanyakan aplikasi menggunakan isyarat 0-10v yang mudah yang boleh ditukarkan kepada tekanan menggunakan persamaan yang mudah. Ini tersedia pada semua pengukur aktif kami. Walau bagaimanapun, beberapa industri masih lebih mengutamakan output 4-20mA, oleh itu, pengukur DI/DU, yang ditujukan khusus untuk aplikasi industri berat, mempunyai varian 4-20mA.

Walau bagaimanapun, dengan peningkatan pengumpulan data, lebih banyak protokol komunikasi digital menjadi biasa terus pada kepala pengukur itu sendiri, bukannya melalui penukar hab. Ini termasuk RS232/RS485, EtherCAT, Profibus, Ethernet IP, dan senarai terus berkembang.

Seperti yang disebutkan sebelum ini, mengetahui apa yang anda ingin ukur adalah penting, tetapi setiap orang mempunyai bajet. Anda mungkin menginginkan ketepatan 0,1%, tetapi jika anda boleh mendapatkan ketepatan 1% dengan separuh kos, mungkin penting untuk mempertimbangkan apa yang sebenarnya anda perlukan untuk mengendalikan dan memantau sistem anda.

Point utama yang mempengaruhi kos adalah ketepatan dan julat tekanan:

• Ketepatan – seperti yang anda jangkakan, ketepatan yang tinggi biasanya mendorong kos yang lebih tinggi. Ini terutama benar apabila dalam vakum kasar/medium di mana pengukur kapasitans menjadi jauh lebih mahal daripada pengukur Piezo.

• Julat tekanan – sering kali untuk mengukur dalam julat tekanan yang lebih luas, dua jenis pengukur digabungkan menjadi satu, yang membawa kepada kos yang lebih tinggi untuk pengukur yang digabungkan, tetapi anda boleh menjimatkan dengan hanya mempunyai satu flang pada sistem anda. 

Penyelenggaraan juga penting untuk dipertimbangkan ketika melihat kitaran hayat produk.

• Seperti dengan pam, jadual penyelenggaraan yang betul dapat meningkatkan jangka hayat pengukur dengan ketara dan memastikan prestasi mengikut spesifikasi ketika beroperasi dalam persekitaran yang keras. 
• Pada beberapa alat pengukur, penyelenggaraan hanya melibatkan penggantian sel pengukur (seperti pada TTR91R) atau boleh juga melibatkan pengeluaran sel pengukur dan membersihkannya secara manual (seperti pada siri PTRN). Kemudian di hujung yang lebih tinggi, alat pengukur seperti CTRN diklasifikasikan sebagai "bebas penyelenggaraan" kerana ia mampu menghadapi persekitaran yang paling keras. Satu-satunya input yang diperlukan oleh pelanggan adalah untuk menetapkan penunjuk kepada sifar, tetapi ini hanya diperlukan dalam proses yang paling sukar.

Memilih Gauge yang tepat untuk penghasilan vakum yang berkesan memerlukan pemahaman tentang tahap vakum anda dan keperluan proses anda. Walaupun ia mungkin kelihatan sebagai pilihan yang menakutkan, dengan melihat keperluan sistem anda dengan teliti, pilihan boleh dipersempit dengan mudah supaya anda dapat melaksanakan alat pengukur yang sempurna untuk sistem anda.

Titik terakhir yang perlu dipertimbangkan adalah sama ada anda memerlukan paparan/pengawal tempatan khusus untuk alat pengukur anda.

Ini jelas membolehkan anda melihat tekanan sistem anda tanpa perlu bergantung kepada HMI khusus, tetapi juga menawarkan kemampuan untuk mempunyai satu titik integrasi untuk sistem pengukur anda, bukannya banyak, menjadikan integrasi tersebut lebih mudah. Kami mempunyai dua julat utama, model DISPLAY asas, yang fokus kepada penyediaan paparan tempatan secara ringkas, dan model GRAPHIX yang lebih maju yang menawarkan pilihan sambungan yang lebih besar.