圧力計と圧力トランスデューサ: 産業システムでそれぞれを使用する場合

1 分でわかる答え: ローカル読み取り用のゲージ、制御用のトランスデューサー

圧力計と圧力トランスデューサは、古い技術と新しい技術を競うものではありません。これは、圧力情報をどこに送信する必要があるかに基づいて選択を決定します。機械式圧力計により、設置場所のローカルな直接測定値が得られます。圧力トランスデューサは、圧力をコントローラ、ディスプレイ、ロガー、またはリモート監視システム用の電気信号に変換します。オペレーターがラインの横に立っていて、すぐに目視で確認する必要がある場合、多くの場合、ゲージが最も簡単な解決策になります。 PLC、アラーム パネル、またはデータ プラットフォームが継続的に圧力を受ける必要がある場合、通常はトランスデューサーが正しい出発点になります。

実際的なルールは単純です。使用時に人が測定値を読み取る場合はゲージを使用します。測定値が読み取られ、記録され、またはシステムによって作用される場合には、トランスデューサを使用します。多くの植物は両方を使用します。ゲージはメンテナンス中にローカルの健全性チェックを行い、トランスデューサーは制御信号を供給します。購入価格だけでなく、信号タイプ、期待精度、プロセスメディア、環境ストレス、ライフサイクルコストを比較すると、選択がより明確になります。

この表はランキングとして解釈すべきではありません。オペレータが圧力が正常か、高いか、低いかを知るだけでよいフィルタ ハウジングには、1.6% ゲージで完全に適切な場合があります。 0.5% トランスデューサは、シフトごとに 1 回チェックされるサービス ラインでは不要な場合があります。正しい選択は、誤った読み取り値または欠落値の結果によって決まります。

各デバイスが圧力を情報に変える仕組み

機械式ゲージは、圧力下で変形する感知要素 (通常はブルドン管、カプセル、またはダイヤフラム) を使用します。その動きはリンケージを介してポインタに伝達されます。結果は電源なしで表示され、ゲージが取り付けられており損傷していない限り、読み取りが可能です。この直接的な機械的連鎖が、ポンプ、レシーバー、レギュレーター、およびパッケージ化された機器でゲージが一般的であり続けている理由です。

圧力トランスデューサは、圧力が加わると小さな電気的変化を生成する感知素子を使用します。内部電子機器はその変化を標準出力に変換します。信号は、コントローラー、ディスプレイ、またはデータ収集ユニットに送信されます。トランスデューサは、ディスプレイと組み合わせていない限り、通常、ローカルの読み取り値を表示しません。その価値は、視覚的な表示ではなく、再現可能な信号伝送にあります。

この違いはインストールに影響します。ゲージには圧力接続とダイヤル用の十分なクリアランスが必要です。トランスデューサには、圧力接続、電気配線、互換性のある電源、および信号ルーティングが必要です。シールド、接地、湿気や振動からの保護も必要な場合があります。コントロールパネルのない小さなスキッドでは、ゲージは多くの場合、よりリスクの低い設置です。既存の制御アーキテクチャを備えたプラントでは、トランスデューサがよりクリーンな統合となる可能性があります。

信号、電源、制御システムの適合

圧力トランスデューサは、受信システムを理解した後にのみ選択されます。 4 ～ 20 mA ループは、長いケーブル配線で信号を伝送し、4 mA に定義されたライブ ゼロがあるため、一般的です。 0 ～ 10 V 出力は、短期間の実行やコントローラが電圧入力を必要とする場合によく使用されます。デジタル出力は圧力スイッチまたは単純なアラーム ポイントに使用できますが、連続的な圧力値は提供されません。

電源の詳細は重要です。 2 線式ループ給電トランスデューサは、信号を伝送する同じペアから電力を受け取ります。 3 線式または 4 線式デバイスには、個別の電源導体と信号導体があります。購入者がコントローラの入力タイプを確認せずにトランスデューサを指定すると、機械的には適合しても制御システムで読み取れないデバイスが得られる可能性があります。これは、古いパネルを更新する改修工事でよくある調達ミスです。

機械式ゲージは、このインターフェースの問題を完全に回避します。入力カード、スケーリング、信号キャリブレーションは必要ありません。このシンプルさは、孤立した場所、一時的な設置、レンタルまたは移動される機器において価値があります。常設の自動ラインの場合、信号の欠如は利点ではなく制限となります。より新しいと思われるデバイスではなく、情報パスに一致するデバイスを選択してください。

精度、分解能、長期安定性

多くの場合、精度は最初に比較される仕様ですが、よく誤解されます。 1.6% とマークされたゲージは通常、現在の読み取り値のパーセンテージではなく、フル スパンに対する精度クラスを表します。 0.5% とマークされたトランスデューサは、定義された条件下での非線形性、ヒステリシス、再現性を含むフルスケール誤差を指す場合もあります。同様の数値を持つ 2 つのデバイスでも、温度変化、振動、使用時間が経過すると、動作が異なる場合があります。

解像度は精度とは異なります。細かい目盛りが付いた大きなダイヤルにより、絶対精度がそれほど高くなくても、オペレータは小さな変化を確認できます。高分解能のトランスデューサは制御システムの細かいステップを報告できますが、それはそれらのステップが正確であることを保証するものではありません。傾向監視の場合、絶対精度よりも再現性が重要になる場合があります。保管転送または安全インターロックの場合、必要な精度と校正証拠を購入前に定義する必要があります。

1. 必要な精度をスパンのパーセントで定義し、動作温度範囲を指定します。
2. 精度の数値に非直線性、ヒステリシス、再現性が含まれているかどうかを確認してください。
3. ディスプレイまたはコントローラーの解像度が、検出する必要がある圧力変化に適切であることを確認してください。
4. デバイスが再キャリブレーションなしで何年も動作する場合は、長期安定性データを要求してください。

多くの産業ポイントでは、決定は通常、高、または低の 2 値であるため、1.0% または 1.6% のゲージで十分です。閉ループ制御の場合、多くの場合、0.5% トランスデューサの方が適しています。重要な問題は、カタログ内でどのデバイスがより正確であるかということではなく、どのデバイスがプロセスに実際に必要な精度を提供するかということです。

プロセス媒体と接液材料

メディアの互換性によって、圧力デバイスが存続するかどうかが決まります。きれいな空気、水、油、冷媒、蒸気、苛性溶液、および食品グレードの液体は、接液部にさまざまな要求を課します。浄水には標準の真鍮またはステンレス鋼の接続が使用できる場合があります。腐食性の化学薬品では、ダイアフラムシール、PTFE 仕上げ、または完全にステンレス鋼の接液経路が必要になる場合があります。高粘度の媒体、スラリー、および結晶化している流体は、小さな圧力ポートを詰まらせ、標準ゲージまたはトランスデューサの信頼性を低下させる可能性があります。

機器をプロセス流体から隔離する必要がある場合は、ダイヤフラムシールが一般的です。シールは、充填流体を介して圧力を検出素子に伝達します。これにより機器は腐食、固形物、高温から保護されますが、コストがかかり、充填液の適合性、温度制限、シールの取り付けなど、別の選択変数が必要になります。ダイアフラムシールを備えたゲージは化学ライン上の実用的なローカルインジケータとして使用でき、同じシールを備えたトランスデューサは制御システムに信号を供給できます。

腐食性・粘性媒体用ダイヤフラム式圧力計 プロセスを隔離するために、ダイヤフラムは測定機構を腐食性、粘性、結晶化、または凝固する媒体から保護し、ステンレス鋼または合金のダイヤフラムを使用できます。 製品を見る→

衛生用途や医療用途では、圧力範囲と同じくらい表面仕上げ、洗浄性、材料のトレーサビリティが重要な場合があります。冷媒の作業では、ゲージまたはトランスデューサが冷媒および潤滑剤と互換性があり、スケールが予想される動作範囲と一致する必要があります。空気中では正確なデバイスでも、接液材料をプロセス条件とともに確認しないと、化学的に活性なラインではすぐに故障する可能性があります。

圧力範囲、過圧、および破裂安全性

範囲の選択は安全上の判断です。ゲージまたはトランスデューサは通常、スパンの最端ではなく、スパンの中間部分で動作する必要があります。一般的には、通常の動作圧力がフルスケールの 25% ～ 75% になるように範囲を選択します。これにより、圧力スパイクに対する余地が残り、小さな変化が見やすくなります。最大値に近すぎるデバイスを選択すると、一時的なイベントに対する耐性が低くなります。

過圧と破裂圧力は同じではありません。過圧とは、デバイスが永続的なパフォーマンスの損失なしに、多くの場合限られた時間内で耐えられる圧力を指します。バースト圧力は壊滅的な故障を表します。ラインでウォーターハンマー、ポンプ始動サージ、またはバルブ閉鎖イベントが発生する可能性がある場合、購入者は両方を要求する必要があります。機械的なストップを備えたゲージは、薄い検出ダイヤフラムを損傷する可能性のあるスパイクに耐えることができますが、トランスデューサには電子的保護が含まれているものの、依然として機械的な制限があります。

高音域のデバイスが利用できるからといって、それを使用しないでください。 5 小節線で使用される 0 ～ 100 バール範囲のゲージは、有用な測定値を小さな円弧に圧縮します。同じ過大な範囲を持つトランスデューサは、制御システムの分解能を失う可能性があります。通常の動作と予想される逸脱を安全にカバーする最も狭い範囲を選択します。

振動・脈動と設置条件

振動により圧力機器は静かに破壊されます。往復ポンプの乾燥した機械式ゲージでは、指針のバタつきやムーブメントの摩耗が発生し、最終的には故障する可能性があります。液体で満たされたゲージは、振動や脈動を減衰するために一般的に使用されます。スナバ、リストリクタ、またはキャピラリも必要になる場合があります。トランスデューサは電子ダンピングを使用して構成できますが、それでも機械的に適切な設置が必要です。電子機器は、振動してバラバラになったセンサーを修正することはできません。

脈動は別の問題です。急速な圧力サイクルはブルドン管やダイヤフラムを疲労させる可能性があります。ゲージは不鮮明な読み取り値を示す場合がありますが、トランスデューサーはコントローラーがフィルターしたり誤って解釈したりするノイズの多い信号を生成する場合があります。設置には、適切な遮断バルブ、適切な接続、およびデバイスを保護するために十分な直線の長さまたは減衰が含まれている必要があります。過酷な使用では、ダイアフラムシールまたはリモート取り付けの方が、直接取り付けの機器よりも信頼性が高い場合があります。

このグラフは定性的なものであり、振動データの代わりとなるものではありません。これは、インストール方法がデバイス カテゴリと同じくらい重要である理由を示しています。サイフォン、スナバ、または液体充填を備えた適切に選択されたゲージは、同じ場所に不適切に設置されたトランスデューサよりも優れた性能を発揮する可能性があります。

温度の影響と環境保護

温度は両方のカテゴリに影響します。機械式ゲージは、周囲温度が校正条件から大きく離れると精度が低下することがあります。トランスデューサには補償された電子機器が搭載されている場合がありますが、補償には限界があります。特に蒸気ラインや高温の油では、媒体の温度が周囲温度よりも厳しくなることがあります。このような場合、サイフォン、冷却要素、毛細管、またはダイヤフラム シールが必要になる場合があります。

筐体の保護も重要です。屋外に設置されるゲージには、湿気や紫外線に強いケースが必要です。トランスデューサには、洗浄、湿気、または塵に対する適切な侵入保護定格が必要です。ケーブル挿入口は一般的な弱点です。エンクロージャの定格を満たしていても、保護されていないケーブル グランドが取り付けられているデバイスでも、障害が発生する可能性があります。衛生的なサービスのために、ハウジングは洗浄可能であり、材質は洗浄用化学薬品に適合する必要があります。

温度仕様は単一の数値ではなく、完全な条件として読み取ってください。周囲の範囲、メディアの範囲、補正の範囲を記載する必要があります。プロセスがこれらの制限を超えた場合、デバイスは引き続き機能する可能性がありますが、公表されている精度は適用されなくなる可能性があります。重要なサービスでは、この区別を購入仕様の一部として含める必要があります。

所有コスト: 購入価格とライフサイクル

通常、機械式ゲージは購入価格が低く、設置が簡単です。圧力トランスデューサにはセンサー、電子機器、信号調整が含まれているため、通常はより高価になります。配線、電源、制御入力、および試運転の労力が含まれる場合、設置コストの差はさらに広がる可能性があります。ただし、購入価格の低いデバイスが必ずしも低コストのソリューションであるとは限りません。トランスデューサによってリモート監視が可能になり、手動ラウンドが削減され、または計画外のシャットダウンが防止される場合、ライフサイクル値ははるかに高くなる可能性があります。

判断する簡単な方法は、圧力イベントを逃した場合にどのくらいのコストがかかるかを尋ねることです。費用が軽度のメンテナンスであれば、ゲージで十分かもしれません。バッチの破損、ポンプの過熱、安全上のインシデント、または計画外のシャットダウンがコストの場合、トランスデューサとその統合コストは正当化される可能性があります。答えは製品カテゴリーではなく、プロセスによって変わります。

機械式ゲージが依然として勝てる場所

使用時に圧力測定値が必要であり、制御信号が必要ない場合には、機械式ゲージがより良い選択肢となります。ポンプ吐出ゲージを使用すると、技術者はポンプが動作していること、および吐出圧力が範囲内にあることを確認できます。フィルターゲージは、エレメントがロードされているかどうかを示します。レギュレータステーションゲージにより、調整中に即座にチェックが可能です。これらはローカルの診断タスクであり、多くの場合、コントロール画面を開くよりダイヤルの方が高速です。

ゲージは、電力が利用できない場合や電力が望ましくない場合にも利点があります。リモートスキッド、仮設設備、レンタルシステム、および現場設置には信頼できる電源がない場合があります。ゲージには電源、信号ケーブル、コントローラー設定は必要ありません。ウォークダウン中に視覚的に確認することも簡単です。出荷または移動される機器の場合、ゲージは、露出した配線を備えたトランスデューサよりも簡単なサービス品目となる場合があります。

Y60 空気圧および産業システム用機械圧力計 圧縮空気、窒素、オイル、空圧ライン用の電源不要のローカルインジケーター。Y60 サイズと複数の圧力範囲を備え、現場での直接チェックが可能です。 製品を見る→

HVAC および冷蔵サービス ポイントでは、技術者が機器で直接作業し、素早い読み取りが必要なため、ゲージがよく使用されます。水処理ラインではゲージを使用してポンプの圧力とフィルターの状態を表示します。医療ガス システムでは、ガス、範囲、安全要件に合わせて選択された専用のゲージが使用されます。このような場合、問題はトランスデューサーがより高度であるかどうかではなく、追加された信号パスによってタスクが改善されるかどうかです。多くの場合、そうではありません。より広範な選択ガイダンスについては、このリファレンスを参照してください。 工業用圧力計の選定 .

圧力トランスデューサがコストを稼ぐ場所

トランスデューサは、圧力値が設置点を超えて移動する必要があるときにコストを稼ぎます。コントローラーが圧力に基づいてポンプを開始および停止する必要がある場合、トランスデューサーが入力を提供します。データロガーが継続的な記録を必要とする場合、トランスデューサーが信号を提供します。別の部屋にいるオペレータにアラームを通知する必要がある場合、トランスデューサはそのチェーンの一部になります。ゲージは監視できますが、それ自体で信号を送信することはできません。

トランスデューサは、圧力が大規模な計算における変数の 1 つである場合にも役立ちます。流量、ポンプ効率、コンプレッサー負荷、およびフィルター負荷は、圧力データから導出または推測できます。ゲージはスナップショットを提供します。トランスデューサーは時系列を提供します。この時系列により、フィルターの徐々に汚れ、ポンプの故障、バルブが完全に開いていないことが明らかになる可能性があります。この値は単なる圧力測定値ではなく、時間の経過に伴う圧力のパターンです。

リアルタイム制御のための HVAC 圧力トランスデューサ センサー HVAC および冷凍制御用の電気圧力信号を提供します。複数の 0 ～ 4 ～ 16 bar 範囲と、継続的な監視のための IP65 保護を備えています。 製品を見る→

HVAC および冷凍システムでは、トランスデューサは自動制御とリモート診断をサポートします。冷媒圧力計はサービス作業には引き続き役立ちますが、制御システムには信号が必要です。同じ論理が圧縮空気、水処理、プロセススキッドにも当てはまります。圧力の読み取り値によってアクションをトリガーする必要がある場合、トランスデューサーを選択するのが自然です。この図に示すように、冷媒固有のゲージでもローカル サービス チェック用のシステムを補完できます。 冷媒圧力計 オプション。

ハイブリッドレイアウトと冗長測定

ハイブリッド レイアウトでは、両方のデバイスを同じ測定点または近くで使用します。トランスデューサは制御システムに信号を供給し、ゲージはメンテナンス スタッフに現地のチェックを提供します。この配置は、ポンプスキッド、ボイラー供給システム、およびパッケージ化された HVAC 機器で一般的です。ゲージはトランスデューサー信号を置き換えるものではなく、トランスデューサーはダイヤルの利便性を置き換えるものでもありません。それぞれが異なるユーザーと異なるタスクに対応します。

冗長性には限界があります。同じポート上の 2 つのデバイスが、同じ障害または同じプロセス サージの影響を受ける可能性があります。別々のタップに取り付けられたゲージとトランスデューサーは、1 つの接続を共有する 2 つのデバイスよりも優れた診断値を提供する可能性があります。ローカル測定値とリモート測定値を比較すると、信号の問題が明らかになる場合もあります。制御システムが一定の高い値を示しているにもかかわらず、ゲージが正常な圧力を示している場合、技術者は配線、電源、またはセンサーの状態に関する有益な手がかりを得ることができます。

重要なサービスの場合、どのデバイスが主要な測定であり、どのデバイスがチェックであるかを定義します。 2 つの測定値が常に一致するとは考えないでください。違いは、キャリブレーション、場所、温度、または動的影響によって生じる可能性があります。文書化された比較手順は、計画なしに機器を追加するよりも価値があります。

産業用バイヤー向け選択チェックリスト

規律ある選択プロセスにより、圧力計と圧力トランスデューサのほとんどの間違いを回避できます。情報パスから始めて、プロセス条件に進み、インストールとライフサイクルの詳細を確認します。以下のチェックリストは、仕様の検討または購入に関するお問い合わせに使用できます。

1. 目的を定義します: ローカル表示、制御入力、アラーム、データロギング、またはその組み合わせ。
2. 測定値を使用時に表示する必要があるのか​​、それとも制御室でのみ表示する必要があるのか​​を確認します。
3. 通常の動作圧力、最大圧力、および予想される過渡スパイクを記述します。
4. プロセス媒体と、シールおよび充填流体を含む必要な接液材料を特定します。
5. 周囲温度と媒体の温度範囲を公表されている制限値と比較して確認してください。
6. 必要な精度、分解能、長期安定性を確認します。
7. 振動・脈動・取付姿勢を見直してください。
8. トランスデューサが必要な場合は、電気出力と電源を選択します。
9. 実際の環境に合わせて筐体の保護とケーブル挿入口を確認してください。
10. 設置前に、校正、検査、および交換へのアクセスを計画します。
11. デバイスの価格だけでなく、設置コストも比較してください。
12. 決定内容を文書化して、将来のメンテナンス スタッフが各デバイスが選択された理由を理解できるようにします。

購入者は圧力接続、ダイヤルサイズ、スケールユニット、取り付けスタイルも確認する必要があります。間違ったねじ山を備えたゲージや間違った出力を備えたトランスデューサーは、技術的に優れていても使用できない可能性があります。これらの詳細は二次的なものではありません。デバイスを正しくインストールして読み取ることができるかどうかを判断します。

よくある間違いとリスク管理

よくある間違いの 1 つは、よりモダンに見えるという理由で、単純なローカル指示点用のトランスデューサーを選択することです。これにより、タスクは改善されずに、配線、電力、構成が追加されます。もう 1 つの間違いは、制御システムが信号を必要とする場所でゲージを使用し、圧力の変化を捉えるために手動ラウンドに頼ることです。どちらの間違いも、情報要件ではなくデバイス カテゴリから始めることに起因します。

2 番目のリスクは、プロセスの互換性を無視することです。空気に適したゲージやトランスデューサでも、腐食性の液体や粘性のあるスラリー中では故障する可能性があります。ダイヤフラムシール、材料のアップグレード、および適切な絶縁は付属品ではありません。それらは測定設計の一部です。 3 番目のリスクは、範囲を拡大しすぎることです。安全ではあるが、目盛の下限近くを読み取るデバイスでは、重要な変更が隠蔽され、校正チェックの意味が薄れる可能性があります。

最後に、装置を設置場所から切り離さないでください。ゲージには適切なポート、シール方法、および読み取りのためのアクセスが必要です。トランスデューサには、電源、信号配線、接地、湿気からの保護が必要です。振動、温度、またはメンテナンスへのアクセスを無視して設置すると、机上で最良のデバイスでも故障する可能性があります。リスク管理は明確な仕様から始まり、適切な設置レビューで終わります。

FAQ: 圧力計と圧力トランスデューサ

圧力計を圧力トランスデューサに置き換えることはできますか?

ローカルでの読み取りが不要になり、制御システムがトランスデューサー信号を受け入れることができる場合に限ります。トランスデューサは、ディスプレイとペアになっていない限り、ダイヤルの読み取り値を提供しません。オペレーターが現場の目視チェックに依存している場合は、ゲージを保管するか、ハイブリッド構成を使用してください。

どの装置がより正確ですか?

多くの場合、より精度の高いトランスデューサーが入手可能ですが、だからといって自動的に精度が向上するわけではありません。適切な精度クラスのゲージは、ローカルチェックには十分な場合があります。精度をプロセスの結果および校正計画に合わせます。

圧力トランスデューサー用の電源は必要ですか?

はい、ほとんどのトランスデューサーには電力が必要です。 2 線式ループ給電デバイスは信号ループから電力を受け取りますが、他の設計では別の電力導体が使用されます。ご注文前にコントローラの入力と電源をご確認ください。

液体が入ったゲージはいつ使用すればよいですか?

振動や脈動により指針のバタつきやムーブメントの磨耗が生じる場合は、液体が満たされたゲージを使用してください。ポンプ、コンプレッサー、モバイル機器によく見られます。充填流体が周囲条件および予想される使用温度に適合していることを確認してください。

圧力トランスデューサは腐食性媒体を扱うことができますか?

接液部の材質とシールを媒体として選択すれば可能です。多くの場合、トランスデューサをプロセス流体から隔離するためにダイアフラムシールが使用されます。シール充填液と温度制限も見直す必要があります。

水処理にはゲージとトランスデューサーのどちらが適していますか?

どちらも使用されています。ゲージはポンプやフィルターのローカルチェックに役立ちます。トランスデューサは、リモート監視、アラーム ロジック、およびトレンド データに役立ちます。多くの水処理システムは、サービスポイントのゲージと制御用のトランスデューサーを使用します。

最も一般的な選択エラーは何ですか?

情報パスを定義する前にデバイスを選択します。まず圧力測定値を必要とする人または内容から始めて、次にゲージまたはトランスデューサーを選択し、次に範囲、媒体、精度、設置を確認します。