Principes van de drukmeettechniek

Druk is één van de meestgemeten procesvariabelen in de industrie. Door het meten van de druk kunnen de veiligheid en kwaliteit van verschillende industriële processen worden verzekerd. Maar wat is druk? Kort gezegd kan druk worden gedefinieerd als een kracht die wordt uitgeoefend op en gelijk wordt verdeeld over een oppervlak. Drukmeettechniek wordt vaak gebruikt voor het indirect bepalen van andere procesvariabelen zoals debiet, niveau en dichtheid.

Mathematisch wordt druk gedefinieerd als:

druk (Pa) = kracht (N) ÷ oppervlak (m²)

De SI-eenheid voor druk is Pa (Pascal), die staat voor 1 Newton per vierkante meter (N/m²); maar er zijn verschillende technische eenheden. De meest gebruikelijke zijn: bar, psi, kgf/cm², kPa, mmH2O en mmHg.

Bij samengeperste vloeistoffen en gassen wordt de druk in een vat gelijkmatig verdeeld over het gehele inwendige gebied – zoals gedefinieerd door de natuurkundige Blaise Pascal in de wet van Pascal.

Afbeelding 1 – Krachten verdeeld over een oppervlak

Afbeelding 2 - Drukschalen

Druktransmitters kunnen de procesdruk meten op twee verschillende schalen: de absolute drukschaal en de overdrukschaal. Het belangrijkste verschil tussen absolute druk en overdruk is de gebruikte referentie, de absolute schaal begint bij het absolute vacuüm, terwijl de overdrukschaal begint bij de atmosferische druk. Absolute en overdruktransmitters hebben verschillende ontwerpen. De belangrijkste reden hiervoor is dat bij de overdruk de atmosferische druk van plaats tot plaats kan verschillen en afhankelijk is van het weer, zodat er een voortdurende compensatie nodig is.

Absolute druktransmitters meten de procesdruk met behulp van het absolute vacuüm als referentie. Het absolute vacuüm is een onveranderlijke waarde en om die reden is er voor de gemeten druk geen verdere compensatie nodig. Omdat de absolute drukschaal begint bij 0 bar abs. heeft deze schaal geen negatieve waarden.

Op zeeniveau meet een standaard sensor, waar geen extra druk op wordt uitgeoefend, ongeveer 1,013 bar abs. aan, dit is de atmosferische druk.

De absolute druk kan mathematisch worden weergegeven als :

P_abs = P_overdruk + P_atm

Waarin:

P_abs = absolute druk

P_gauge = overdruk

P_atm = atmosferische druk

Absolute druktransmitters worden in de industrie gewoonlijk gebruikt voor vacuümtoepassingen, zoals vacuüm verpakkingen, vacuüm drogers en ook voor volumecompensatie van gassen.

Afbeelding 3 - Constructie absolute druksensor

Afbeelding 4 - Constructie overdruksensor

Overdruktransmitters, ook wel relatieve druktransmitters genoemd, meten de procesdruk met behulp van de atmosferische druk als referentie, maar, omdat de atmosferische druk van plaats tot plaats varieert, en afhankelijk is van de weersomstandigheden, moet de meter worden gecompenseerd.

De transmitter is zo ontworpen dat de sensor de procesdruk meet en een kleine opening naar de atmosfeer de compensatie van de atmosferische druk toelaat; De relatieve drukschaal begint bij 0 bar g en kan negatieve waarden hebben tot -1,013 bar g, wat het absolute vacuüm is.

Een standaard relatieve druksensor, waar geen extra druk op wordt uitgeoefend, zal ongeveer 0 bar g aangeven, ongeacht de plaats op zeeniveau of op andere hoogtes.

Differentiële druktransmitters worden gebruikt voor de bepaling van het drukverschil tussen twee punten. Zij zijn zo ontworpen dat de sensor twee procesaansluitingen heeft, die de hogedruk en lagedruk aansluiting worden genoemd, , of eenvoudig weergegeven als respectievelijk HP of LP. Van de druk die gemeten wordt op de hogedrukzijde wordt de lage druk afgetrokken en als resultaat wordt de differentiële druk gemeten.

Differentiële druktransmitters zijn veelzijdige apparaten en ze kunnen worden gebruikt bij verschillende industrietoepassingen, zoals niveaumeettechniek op onder druk staande tanks, debietmeettechniek van vloeistoffen, gassen en stoom en dichtheidsmeettechniek van vloeistoffen.

Afbeelding 5 - Constructie differentiële druksensor

Hydrostatische druktransmitters worden gebruikt voor niveaumeettechniek. Door het meten van de druk die wordt uitgeoefend door een vloeistofkolom boven de sensor is het mogelijk het niveau te meten. De door de sensor gemeten druk is proportioneel met tot de vloeistofkolomhoogte die boven de sensor is, ongeacht de vorm van het vat, zoals gesteld door de natuurkundige Simon Stevin in het theorema van Stevin.

Hydrostatische druktransmitters werken volgens hetzelfde meetprincipe als overdruktransmitters; maar ze zijn ontworpen als dompelbare sonde. Omdat de sensor wordt ondergedompeld is er in de elektrische kabel een ontluchtingsslang ingebouwd voor de atmosferische drukcompensatie. De ontluchtingsslang moet altijd vrij blijven, omdat anders de meettechniek mogelijk niet juist functioniert.

Conventionele overdruktransmitters worden ook vaak gebruikt voor met meten van het niveau in open tanks; bij sommige toepassingen zoals boorgaten of ondergrondse tanks is het echter niet mogelijk een aan transmitter aan de buitenzijde van de tankbehuizing te installeren – in dat geval kunnen dompelbare hydrostatische druktransmitters worden gebruikt.

Bekijk hydrostatische druktransmitters

Afbeelding 7 – Overdruktransmitter (links); hydrostatische druktransmitter (rechts)

Weet u niet zeker welke drukmeter de beste is voor uw wensen en behoeftes? Ons technische team zal u helpen met het maken van de beste keuze:

Schrijf een e-mail

Of neem telefonisch contact op

Vind de beste kwaliteit druksensoren nu:

Ga naar de categorie drukmeettechniek