Trykk er definert som kraft pr areal og uttrykkes gjerne med enhetene Pascal eller bar. I gass vil denne kraften virke likt i alle retninger. I væske sørger tyngdekraften for at kraften påvirker bunnen mest, og plasserer vi en trykksensor i bunnen av en væskesøyle vil kraften som påvirker sensoren være et uttrykk for nivået, uansett fasong på beholderen. Sammenhengen mellom nivå(væskesøyle) og trykk kan uttrykkes slik:
P=h*ρ*g
der P er det målte trykket, h er væskesøylens høyde, ρ er mediets densitet og g er tyngdeakselerasjonen.
Enheten er oftest uttrykt i væskesøyle, enten mmVs, mVs eller mH2O, og for at riktig nivå skal formidles må riktig densitet være satt inn som faktor i transmitteren. Siden densitetsfaktoren varierer med temperatur vil varierende temperaturer påvirke målingen – dette er viktig å huske på i applikasjoner der temperaturvariasjoner og dermed densitetsvariasjoner vil skape endringer i nivået.
Fikk du med deg: Nå kommer robotene til skolene
Åpne tanker
I åpne tanker kan en standard trykkmåler med en gauge sensor benyttes. Denne har referanse til atmosfæren som er det samme som trykket over nivået i tanken. Prosesstanker er ofte koniske i bunnen og transmitteren skal selvfølgelig monteres der for å starte målingen så lavt som mulig. Væskesøylen i denne delen er ikke lineær med volumet og ønsker man nivået presentert i volum må da en ekstra beregning til for å kompensere for dette. Trykktransmittere har gjerne en lineariseringsfunskjon for disse applikasjonene. Også for liggende sylindriske tanker er det viktig å bruke en slik lineariseringsfunksjon for å få riktig signal ved volummåling.
En trykktransmitter med referanse til atmosfæren er beskyttet mot fukt herfra ved hjelp av goretex filtere og andre fuktbeskyttelser. Likevel vil de etter hvert feile dersom de er montert i prosesser med store temperaturvariasjoner og høye omgivelsestemperaturer – typisk er applikasjoner i meierier og bryggerier der mediet normalt holder kun noen få grader C. Den jevnlige steriliseringen av prosessutstyret under høye temperaturer og utvendig spyling vil føre til at fuktig luft vil trekkes inn i transmitteren og ødelegge målingen. For slike applikasjoner har Endress+Hauser utviklet en fullstendig tett og kondenseringsfri sensor, Contite, som rett og slett er konstruert slik at fuktinntrengning ikke påvirker måleegenskapene til sensoren.
Les også: Hvordan redusere måleusikkerheter
Lukkede tanker
Lukkede tanker har en annen utfordring. Her vil gasstrykket over væskenivået avvike fra atmosfæretrykket og må også måles. Dette kan gjøres på to måter; den vanligste er ved hjelp av en tradisjonell differansetrykktransmitter der høytrykksiden kobles mot bunnen av tanken og lavtrykksiden kobles inn i gassonen. Her er det mange variasjoner og løsninger. Impulsrør sørger for at prosesstrykket formidles direkte til målesensoren, og kan brukes der mediet ikke skaper problemer med tetting eller korrosjon av impulsrørene. Ved slike utfordringer brukes hydraulisk overføring av prosesstrykket ved hjelp av kapillærrør. En nyere løsning er elektronisk differansetrykk (Edp)som egner seg meget godt der det statiske trykket er lavt. Her brukes 2 vanlige trykksensorer og signalene overføres elektronisk til transmitteren for evaluering. Edp er suveren der dp med kapillærrør får problemer pga variasjoner i omgivelsestemperaturen og eliminerer også utfordringer med kapillærrør, så som vått eller tørt lavtrykksben, tetting av høytrykksben, korrosjon, lekkasjer etc.
Nedsenkbar
Og så er det jo selvfølgelig den nedsenkbare hydrostatiske trykktransmitteren. I mange tilfeller er det ikke tilgang fra utsiden der et væskenivå skal måles. Her brukes tette sensorer, utformet som sylindere – og som senkes ned i væsken fra toppen. Disse brukes ofte i brønner i vannbehandlingsanlegg, i vannmagasiner, i pumpegroper etc. Sensorene har tetthetsklasse IP68 og referansen til atmosfæren får de via et tynt rør som ligger sammen med signalledningene i kabelen – det er viktig å sikre dette røret mot kondens ved å bruke en tett koblingsboks som puster mot atmosfæren gjennom et goretex filter.
