Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2010 №1

Три составляющих успеха «Данфосс» в области контроля давления

Пинчук Роман


На российском рынке международный концерн «Данфосс» известен благодаря, прежде всего, своему присутствию на рынке тепловой автоматики. В качестве примера можно назвать простые и надежные бытовые терморегуляторы для радиаторов отопления — устройства, позволяющие сэкономить до 30% тепловой энергии, потребляемой на отопление зданий и жилых помещений. «Данфосс» выпускает также приборы автоматики и регулирования холодильной техники и систем кондиционирования, приводную технику и моторедукторы, системы теплого пола с «интеллектом». Этот концерн — мировой лидер в производстве компонентов для автоматизации промышленных процессов с 75-летним стажем. «Данфосс» — это около 24 000 сотрудников и более 60 заводов на всех континентах, производящих в сутки около 250 000 единиц продукции.

В нашей стране «Данфосс» организовал свой первый офис еще в 1993 году, а в 2007 году была построена и сдана в эксплуатацию российская штаб-квартира концерна. Она находится в Истринском районе Подмосковья: на территории в 11 000 м2 расположены собственное производство, офисно-деловой центр и склад площадью 4000 м2. Здесь же трудится небольшой, но очень дружный коллектив отдела промышленной автоматики концерна «Данфосс», предлагающий контрольно-измерительные приборы и автоматику (КИПиА):

  • преобразователи и реле давления;
  • датчики и реле температуры;
  • электромагнитные клапаны;
  • низковольтное электротехническое оборудование.

Казалось бы, что нового можно придумать в преобразователях давления, разве что улучшить их надежность, качество, точностные характеристики, габаритные размеры и разнообразить вариантами резьбовых и электрических присоединений.

«Данфосс» в этом вопросе «не изобретал велосипед», а на протяжении полувека изучал и аккумулировал последние технологии в области производства преобразователей давления. Вершиной этой деятельности стало объединение с компанией Senstronics, которое привело к созданию трех продуктов, качественно и количественно изменивших представление о преобразователях давления на рынке мобильной гидравлики, насосной и компрессорной техники. Что же это за три составляющих будущего успеха «Данфосс» на ближайшую перспективу?

Итак, знакомьтесь, MBS1250, MBS1350 и MBS1900.

Основой преобразователей давления серии MBS является чувствительный элемент из высококачественной стали марки 17-4РН со встроенным тензопреобразователем, представляющий собой резисторную схему, часто называемую мостом Уитстона (рис. 1), которая выполнена по сложной тонкопленочной технологии. Принцип действия тензопреобра-зователей основан на явлении тензоэффекта в материалах. Под воздействием измеряемого давления чувствительный элемент деформируется, тензорезисторы изменяют свое сопротивление, что приводит к дисбалансу моста Уитстона. Дисбаланс линейно зависит от степени деформации резисторов и, следовательно, от приложенного давления. В дальнейшем это изменение с помощью электронной схемы преобразуется в информативный параметр выходного сигнала в виде электрического тока или напряжения, пропорциональных измеряемому давлению. Наличие в схеме терморезистора R0 обеспечивает температурную компенсацию в диапазоне от -40 до +125 °С.

Рис. 1. Чувствительный элемент преобразователя

Принцип действия схематично представлен на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема преобразователя давления серии MBS

Как известно, на практике одной из основных причин выхода преобразователей давления из строя является повреждение диафрагмы в результате гидравлических ударов или резких пульсаций давления. Преобразователи давления «Данфосс» имеют встроенный демпфер, который представляет собой сопло диаметром 0,3 мм, расположенное между контролируемой средой и чувствительным элементом преобразователя под углом по направлению действия силы давления рабочей среды.

Преобразователь давления MBS1250

Этот продукт изначально был разработан для работы в жестких неблагоприятных режимах функционирования систем мобильной гидравлики, например, для навесного оборудования сельскохозяйственной техники, горной промышленности, лесовозов и харвестров (лесосечных машин), кранов-манипуляторов и строительных машин. Внешний вид MBS1250 представлен на рис. 3. За счет своего компактного размера этот преобразователь легко расположить в выдвижной выносной опоре автомобильного крана, на корпусе гидравлического цилиндра и других компонентов, он гармонично вписывается в систему.

Рис. 3. Преобразователь давления MBS1250

В результате последних усовершенствований преобразователь давления MBS1250 успешно прошел электрические тесты в соответствии со стандартом ISO 7637, которого придерживаются все европейские ОЕМ-производители. Повышена надежность механической конструкции, а именно доработана технология запрессовки электрического разъема в корпус преобразователя и повышена степень защиты от влаги и замыкания электрических контактов разъема благодаря особой конструкции его основания. Внутреннюю часть электрического разъема со стороны электронной начинки преобразователя защитили дополнительным уплотнением из витона. Проводились тесты по так называемой программе «термического шока», то есть на протяжении более чем 1000 часов преобразователь находился под воздействием среды с 95%-ной относительной влажностью при резком циклическом изменении температуры. Во время эксперимента и после него преобразователь выдавал выходной сигнал без отклонений. Точность показаний обеспечивается лазерной калибровкой и благодаря встроенной температурной компенсации. Тестовые испытания на помехозащищенность проводятся в соответствии с нормами электромагнитной совместимости EU EMC. Основные технические характеристики и варианты выходных сигналов приведены в общей таблице, но хотелось бы сфокусировать внимание на нескольких важных достоинствах этого преобразователя давления, а именно:

  • точность ±0,5% диапазона измерения с учетом нелинейности и гистерезиса;
  • повышенная виброустойчивость;
  • компактное исполнение;
  • корпус из нержавеющей стали марки 17-4РН, стойкой к агрессивным средам;
  • 3- и 4-кратное значение давления перегрузки и 10-кратное значение на разрыв;
  • показатель надежности 10* 106 циклов изменения давления в диапазоне от 10 до 90% полной шкалы;
  • около 20 вариантов типовых резьбовых присоединений.

Таблица. Характеристики преобразователей давления, выпускаемых концерном «Данфосс»

Модель Стандартные MBS1200 MBS1300 MBS1900 MBS3000 MBS32/33 MBS4500 MBS4010 MBS4510 MBS5100 EMP 2
С демпфером MBS1250 MBS1350   MBS3050 MBS4050       MBS5150  
Применение Общая промышленность                
Компрессорная техника                   ;
Судостроение                    
Гидравлика                    
Характеристики Точность, % ±0,5 ±0,5 См. паспорт ±1 ±0,8 ±0,5 ±0,8 ±0,5 ±0,3 ±0,5
Тип давления отн. отн. абс./ отн. абс./ отн. абс./ отн. абс./ отн. абс./ отн. отн. абс./ отн. отн.
Диапазон измерений, бар от 0-6 до 0-3000 от 0 - 6 до 0-600 от 0-6 до 0-25 от 0-0,3 до 0-600 от 0-1 до 0-600 от 0-1 до 0-600 от 0-4 до 0-600 от 0-0,25 до 0-25 от 0-1 до 0-600 от 0-1,5 до 0-400
Выходной сигнал 4-20мА  
0-5 В                  
1-5 В                    
1-6 В                    
0-10 В                    
10-90%                  
Рабочая температура, °С -40...+125 -40...+125 0.+80 -40...+85 -40.+85 -40.+85 -40...+85 -10...+85 -40.+85 -10.+70
Компенсированная температура, °С -40...+125 -40...+125 0.+80 0.+80 0.+80 0.+80 0.+80 0.+80 0.+80 0.+70
Класс защиты IP67 IP67 IP67 IP65/IP67 IP65/ IP67 IP65 IP65/IP67 IP65 IP65 IP67
Корпус мини                  
компакт                  
стандарт                    
блочный                    
настенный                    
Сертификат РМРС                    
Настройка нуля и шкалы                    
Разделительная диафрагма                    

Существуют версии MBS1250 с диапазоном измерения до 2200 бар.

Преобразователь давления MBS1350

Конструктивно MBS1350 ничем не отличается от преобразователя давления MBS1250, за исключением того, что в данном продукте реализован дополнительный канал, выполняющий либо функции реле давления, либо функции датчика температуры. В этом компактом корпусе присутствует комбинация из нескольких контрольно-измерительных приборов.

Выходной сигнал основной части MBS1350 преобразует измеряемое давление в следующие типы сигналов:

  • радиометрический 10-90% (пропорциональный напряжению питания);
  • 0-10, 0-5, 1-6, 1-5 В (независимый от напряжения питания).

Функция реле в дополнительном канале MBS1350 работает по принципу логического элемента, то есть при достижении заданного значения давления выдает «логический» двухуровневый сигнал, например, переключается с 0 В (исходное состояние) на 5 В (аварийное или контролируемое состояние). Причем можно контролировать прохождение точки переключения давления как снизу вверх по шкале измерения (увеличение давления), так и в обратную сторону (падение давления). Эта опция обговаривается предварительно с потребителем при размещении заказа. Уставка, или точка переключения функции реле, настраивается на заводе «Данфосс» при изготовлении и является нерегулируемой. Точность определения уставки составляет 2% от общего диапазона измерения (FS), при этом температурный дрейф равен 0,15% FS при температуре 10 K.

Принцип работы преобразователя давления с функцией реле представлен на рис. 4

Рис. 4. Принцип работы преобразователя давления с функцией реле

Примеры применения: защита гидравлики навесного оборудования сельхозтехники или коммунальных машин от перегрузок.

В варианте MBS1350 с функцией датчика температуры диапазон измерений температуры настраивается при изготовлении преобразователя на заводе «Данфосс» в соответствии с техническими требованиями потребителя и не может быть изменен в процессе эксплуатации.

Максимально возможный диапазон измерений: от -40 до +125 °С.

Минимально возможный диапазон измерений: от 0 до +80 °С.

Температура измеряемой среды определяется непосредственно по температуре чувствительного элемента в процессе измерения. Точность измерения функции датчика температуры: ±3%FS (в диапазоне от -20 до +100 °С).

Принцип работы преобразователя давления с функцией датчика температуры представлен на рис. 5.

Рис. 5. Принцип работы преобразователя давления с функцией датчика температуры

Типичными применениями датчика давления с температурным выходом является контроль работы гидростатических передач, компенсация температурных эффектов в гидравлической системе контроля загрузки самосвала, защита от перегрева насосов и двигателей.

Надо отметить, что в перечне выходных сигналов преобразователя MBS1350 отсутствует широко применяемый в промышленной автоматике токовый сигнал 4-20 мА.

Преобразователь давления MBS1900

Преобразователь давления MBS1900 (рис. 6) специалисты «Данфосс» специально разработали для измерения давления жидкостей и газов в бустерных насосах и воздушных компрессорах. Концерн находится в постоянном контакте с крупнейшими мировыми производителями, такими как Grundfos и Atlas Copco, и всегда внимательно следит за процессом модернизации данного оборудования. Поэтому разработчики «Данфосс» знают из первых рук о проблемах в этом сегменте производства.

Рис. 6. Преобразователь давления MBS1900

Большинство производителей преобразователей давления представляют на рынке так называемые продукты «для общего промышленного применения», стараясь расширить их функциональность за счет увеличения диапазонов давления, вариантов электрических и резьбовых присоединений, различных модификаций цифровых интерфейсов, дополнительных средств индикации. Все это приводит к дополнительным расходам на содержание производства, поэтому эти расходы обычно закладываются в конечную стоимость продукта. Таким образом, зачастую потребитель переплачивает за элементы дизайна преобразователя или набор опций, которые ему абсолютно не требуются.

В преобразователе MBS1900 нет ничего лишнего. Оптимизировав специальные требования своих партнеров «Данфосс» создал высокоэффективный и надежный продукт. Только то, что нужно для работы в паре с насосом и компрессором:

  • оптимальный диапазон измерения: 0-25 бар;
  • выходной сигнал: 4-20 мА и пропорциональный 10-90%;
  • электрический штекер DIN 43650 и Packard Metripack.

Если посмотреть на преобразователь MBS1900, то видно, что его корпус расположен на расстоянии некоторого зазора от штуцера, что позволяет уменьшить тепловое воздействие на корпус со стороны нагревающегося в процессе работы оборудования и тем самым «термокомпенсировать» работу встроенной электроники.

Преобразователи MBS1250/1350 и MBS1900 могут поставляться в комплекте с кабельными ответными частями различной длины для подключения к электрическому штекеру.

Все преобразователи давления «Данфосс» сертифицированы в системе ГОСТ Р и имеют санитарно-эпидемиологическое заключение, а также сертификат об утверждении типа средства измерений. Эти приборы внесены как в общий раздел Государственного реестра средств измерений, так и в его специальную часть под номером 23068-08. Преобразователи давления, предназначенные для применения в судостроении, имеют сертификат Российского морского регистра судоходства, а также других международных классификационных обществ.

Заключение

Все три серии преобразователей, о которых идет речь в данной статье, производятся на заводах в Англии и Дании, поэтому являются на 100% европейскими продуктами с соответствующим европейским качеством. Несмотря на общую мировую тенденцию размещения фабрик и заводов в азиатском регионе с целью снижения стоимости производимой продукции (но, к сожалению, не всегда за счет качества), «Данфосс» не рассматривает возможность производства MBS1250, MBS1350 и MBS1900 на китайских производственных площадках. Но благодаря высокопроизводительному автоматизированному производственному комплексу продукция «Данфосс» доступна всем категориям потребителей, как крупным ОЕМ-производителям, так и небольшим мелкосерийным производствам.

Обширная сеть официальных представительств концерна «Данфосс» и дистрибьюторских филиалов по всему миру позволяет клиенту не волноваться о сервисной и технической поддержке, если он экспортирует свое оборудование в другие страны. А интернет-система "Danfoss online" позволяет клиентам в режиме реального времени получать оперативную информацию о наличии товара на складе и текущих ценах.

Кроме преобразователей давления, «Данфосс» производит электромагнитные клапаны, реле давления, датчики температуры, прессостаты и многое другое, обеспечивая комплексные поставки автоматики.

Для концерна «Данфосс» как для производителя очень важно иметь обратную связь с заказчиками, получать отзывы о работе оборудования, пожелания по их усовершенствованию. Для этих целей в городе Нордборг (Дания), где располагается штаб-квартира «Данфосс», имеется научно-лабораторный центр со штатом более 300 сотрудников.

Новые программы по созданию контрольно-измерительных приборов будущего гарантируют, что «Данфосс» продолжит развивать и применять лучшие передовые технологии в области производства промышленной автоматики.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке