Пьезоэлектрические преобразователи ПЭП, ультразвуковые датчики ПЭП

Отличительные особенности и преимущества:

- Универсальность применения!
Пьезоэлектрические датчики ПЭП успешно эксплуатируются в системах, контролирующих расход холодной и горячей воды, загрязненной и теплофикационной воды, нефтепродуктов, химических веществ, пищевых продуктов и т.п. в трубопроводах диаметрами до 2000 мм.
- Диапазон рабочих температур до +150 °С! (по заказу до +200/+220 °С* и более высокотемпературные до 350 °С по заказу).
- Давление жидкости до 6,3 МПа!
- Высокая чувствительность!
Капсулирование пьезоэлемента в композиционный материал позволяет при эксплуатации УЗ датчика ПЭП сохранить постоянную амплитудно-частотную характеристику, поскольку не требует постоянного поджима элементов преобразователя. Чувствительность и длительность с крутым формируемым импульсом сохраняются при вибрационных нагрузках, индустриальных шумах, грохоте, свисте и т.д. Пьезоэлектрические преобразователи ПЭП отличаются повышенной надежностью и простотой конструкции. Обеспечивают высокую степень акустического согласования с объектом контроля, имеют акустический (электрический) сигнал высокой крутизны и малой длительности, не искаженный акустическими помехами.
- Удобное соединение и подключение!
Используются высокопрофессиональные промышленные разъемы HIRSСHMANN (Германия). Надежная фиксация вилочной и розеточной частей с помощью винта позволяет работать в условиях повышенной вибрации. Исключается операция пайки. Имеют в подключенном состоянии степень защиты IP65 (по заказу возможны герметичные IP68 для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе).


ИЗГОТАВЛИВАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ДАТЧИКИ ПЭП ДЛЯ РАСХОДОМЕРОВ US800:

Диаметр датчика 24 мм:

ПЭП-24
Стандартный датчик ПЭП. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-24/У
С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-24/IP68
Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С.

ПЭП-24/IP68/У
Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С, с усиленным выходным сигналом для тяжелых условий эксплуатации.

ПЭП-24/Т +200
На максимальную рабочую температуру среды +200 °С. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 200 °С. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-24/Т +220
На максимальную рабочую температуру среды +220 °С. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 220 °С.

ПЭП-24/М
Для агрессивных жидкостей и кислот изготавливаются ПЭП из кислостойкой стали. Диаметр 24 мм. Т макс 120 °С. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-24/М/IP68
Для агрессивных жидкостей и кислот изготавливаются ПЭП из кислостойкой стали. Диаметр 24 мм. Т макс 120 °С. Пылевлагозащита IP68.

ПЭП-К (улучшенный аналог ПП212)
высокочувствительный высокопомехозащищенный датчик из пластикового компаунда (керамополимера), С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-К/IP68 (улучшенный аналог ПП212 IP68)
высокочувствительный высокопомехозащищенный датчик из пластикового компаунда (керамополимера), С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С. Пылевлагозащита IP68.

Диаметр датчика 14 мм:

ПЭП-14
Ремкомплект, с гайкой на оси. Стандартный датчик ПЭП. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-14/У
Ремкомплект, с гайкой на оси. С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП 14/IP68
Ремкомплект, с гайкой на оси. Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С.

ПЭП 14/IP68/У
Ремкомплект, с гайкой на оси. С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С.

ПЭП-14/T +200
Ремкомплект, с гайкой на оси. На максимальную рабочую температуру среды +200 °С. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 200 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-14/T +220
Ремкомплект, с гайкой на оси. На максимальную рабочую температуру среды +220 °С. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 220 °С.

ПЭП-14/М
Ремкомплект, с гайкой на оси. Для агрессивных жидкостей и кислот изготавливаются ПЭП из кислостойкой стали. Диаметр 14 мм. Т макс 120 °С. Пылевлагозащита IP65

ПЭП-14/М/IP68
Ремкомплект, с гайкой на оси. Для агрессивных жидкостей и кислот изготавливаются ПЭП из кислостойкой стали. Диаметр 14 мм. Т макс 120 °С. Пылевлагозащита IP68

 

 

ИЗГОТАВЛИВАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ДАТЧИКИ:

Диаметр датчика 24 мм:

ПЭП-3-4
Стандартный датчик ПЭП. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-3-4-У
С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП 3-4-IP68
Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С.

ПЭП 3-4-IP68 У
Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 150 °С, с усиленным выходным сигналом для тяжелых условий эксплуатации.

ПЭП-3-4 Т +200
На максимальную рабочую температуру среды +200 °С. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 200 °С. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-3-4 Т +220
На максимальную рабочую температуру среды +220 °С. Титан. Диаметр 24 мм. Т макс 220 °С.

ПЭП-3-4 М
Для агрессивных жидкостей и кислот изготавливаются ПЭП из кислостойкой стали. Диаметр 24 мм. Т макс 120 °С. Пылевлагозащита IP65.

Диаметр датчика 14 мм:

ПЭП-6-4
Ремкомплект, с гайкой на оси. Стандартный датчик ПЭП. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-6-4-У
Ремкомплект, с гайкой на оси. С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП 6-4-IP68
Ремкомплект, с гайкой на оси. Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С.

ПЭП 6-4-IP68 У
Ремкомплект, с гайкой на оси. С усиленным коэффициентом передачи сигнала для тяжелых условий эксплуатации. Для работы в залитых колодцах, на открытом воздухе, изготавливается со степенью пылевлагозащиты IP68. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 150 °С.

ПЭП-6-4 T +200
Ремкомплект, с гайкой на оси. На максимальную рабочую температуру среды +200 °С. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 200 °С. Удобный разъем HIRSСHMANN. Пылевлагозащита IP65.

ПЭП-6-4 T +220
Ремкомплект, с гайкой на оси. На максимальную рабочую температуру среды +220 °С. Титан. Диаметр 14 мм. Т макс 220 °С.

ПЭП-6-4 М
Ремкомплект, с гайкой на оси. Для агрессивных жидкостей и кислот изготавливаются ПЭП из кислостойкой стали. Диаметр 14 мм. Т макс 120 °С.

Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) являются главными элементами ультразвуковых преобразователей расхода (УПР) - первичных преобразователей ультразвуковых расходомеров (рис.1) ПЭП производят электроакустические преобразования на при-менении пьезоэлектрического эффекта и осуществляют излучение в поток и прием из потока жидкости (газа) акустических колебаний.

В УПР ультразвуковых расходомеров US800 используются комплекты ПЭП (сюда дается ссылка на раздел сайта где описание новых наших ПЭП с новыми обозначениями) , обозначаемые до последнего времени как ПЭП 3-4.
Такими ПЭП комплектовались с середины 90-х годов прошлого века известные и по сей день ультразвуковые расходомеры UFM-001 и UFM-005.
Простота конструкции и возможность производства без использования специфического дорогостоящего оборудования предопределило в дальнейшем изготовление таких ПЭП непосредственно у производителей UFM подобных расходомеров и не только. На настоящий момент нам известно по крайней мере о шести изготовителях таких ПЭП.
Становится очевидно, что открыта возможность приобретать ПЭП для комплектации расходомеров US800 по более привлекательным ценам у некоторых сторонних изготовителей.
Это на первый взгляд выглядит явным плюсом для организаций, эксплуатирующих и осуществляющих закупку как расходомеров US800 в целом, так и их составных частей.
Да и для изготовителя US800 это косвенным образом повышает привлекательность его продукта, указывая на его распространенность и доступность ЗИП.

Но это простое решение приводит к серьезным проблемам – для ПЭП не существует ГОСТа и ПЭП 3-4 не изготавливаются по каким-то единым для всех техническим требованиям.
Как было указано выше, данный продукт начал «свою жизнь» у каждого производителя.
По габаритным, установочным размерам и по подключению внешне это тот же ПЭП 3-4, да и в этикетках указаны одни и те же параметры как коэффициент передачи и длительность запускающего импульса.
Однако, как выяснилось в ряде практических применений, ПЭП 3-4 сторонних производителей не обеспечивают стабильности, точности и надежности US800 при измерении расхода.
Проще говоря, по своим переходным характеристикам они не согласованы с контрольно-измерительной системой US800.

К чему это приводит рассмотрим ниже:

1. На форме сигнала (рис.2) приемного ПЭП от стороннего производителя, подключенного к электрическим цепям US800, наблюдаются амплитуды, превышающие амплитуду «рабочей» волны даже при отсутствии потока. А также форма и частота сигнала не детерминированы. Таким образом, детектирование и фиксирование времени распространения не может быть гарантировано по рабочей волне.
Это в конечном итоге будет проявляться в неверных значениях расхода, скачках его значений.
Такие скачки расхода на объекте очень трудно диагностировать и отличить от реальных изменений расхода.
Потребитель будет оплачивать несуществующий расход, и экономия на датчиках обернется многомилионными потерями при расчетах, затратах времени и средств на диа-гностику и поиск неисправности.

Рисунок 2. Сигнал на приемном ПЭП

3. Переходные характеристики ПЭП сторонних производителей показывают слабую степень механического демпфирования (рис.3).
Это сказывается на форме сигнала в линии передачи «излучатель-среда-приемник» при воздействии температуры и давления среды, а также ее скорости (путь ультразвукового луча отличается от прямолинейного).
Как следствие вызывает неверные измерения расхода по той же причине, что и в п.1, и рассогласовании самих ПЭП в паре (изменение «смещения нуля»).

Рисунок 3. Слабое механическое демпфирование

4. Детали внутренних элементов выполнены из углеродистой стали и не имеют антикоррозионного покрытия.
Внутри используется пайка медного провода от «общего» контакта внешнего разъема к элементам стального корпуса с помощью паяльной кислоты.
Такая «технология» (рис.4) в перспективе вызывает коррозию внутренних элементов ПЭП, сокращает срок службы и приводит к хаотическим показаниям расходомера.

Рисунок 4. «Технология». В практически не эксплуатировавшемся ПЭП, показанном на рисунке, уже видны следы начавшейся коррозии на шайбе.

5. Использование некачественной контактной смазки для создания акустического контакта приводит к ее высыханию и воздействия коррозии (п. 4) со временем и образуется «склеивание» пьезокерамического диска с протектором. (рисунок 5).
Казалось бы, это даже хорошо, так как конструкция получается более механически прочной и склеивание в технологии изготовления ультразвуковых датчи-ков используется повсеместно.
Однако пьезокерамика и материал протектора имеют разные коэффициенты теплового расширения. Самопроизвольно «склеенный» диск из пьезокерамики при температурах близких к 100 С и выше, просто трескается и ПЭП не обеспечивает в дальнейшем нужных характеристик.
Последствия те же самые, что в п.1 и 3.

6. Отсутствие центровки (рисунок 5) пьезокерамического диска относительно протектора (излучающей поверхности ПЭП) также вызывает сбои в измерениях при эксплуатации.
Звуковой луч излучающего ПЭП в наихудшем варианте может «задевать» малую часть пьезокерамического диска приемного ПЭП.
Это фактически отразится на уровне принимаемого сигнала, его искажении. Будут частые «отказы», либо последствия п.1 и 3.

Рисунок 5

7. Простота конструкции также обусловлена отсутствием механического демп-фера, который должен поглощать звук и подавлять амплитуды «нерабочих» волн.
Демпфирование создается степенью механического «прижима» пьезокерамического диска к протектору.
Применение пружинных шайб (шайба-гровер) в «дешевых» ПЭП для компенсации ослаблений и напряжений, возникающих вследствие воздействия внешнего давления и температур, не обеспечивает стабильного зажатия пьезокерамического диска.
В процессе эксплуатации это приводит либо к растрескиванию пьезокерамического диска или ослаблению механического демпфирования (п.1 и 3).

При производстве датчиков ПЭП-24/ХХХ и ПЭП-14/XXX используются нержавеющая сталь, титан, латунь, высокотемпературные инженерные пластики и другие материалы, гарантирующие долгий срок службы изделия (более 15 лет).
В качестве акустической смазки применяется специальный компаунд, работающий в широком диапазоне температур и имеющий неограниченный срок службы.
Затраты на такие материалы продиктованы обеспечением долговременных стабильных характеристик датчиков на протяжении всего срока службы и далее (десятки лет в неагрессивной среде).
В случае сбоящих ПЭП очень трудно определить на объекте реально ли меняются показатели или же это последствия установки некачественных ПЭП.
Чтобы убедиться в исправности всех компонентов - требуется провести тестирование всех комплектующих, что требует затрат времени, специального оборудования, комплекта оригинального ЗИП и остановки узла учета.

В заключении отметим, что нельзя однозначно гарантировать стабильную, точную и долговременную работу US800 c ПЭП 3-4 сторонних производителей. Всегда следует иметь ввиду, что в процессе пусконаладочных работ и эксплуатации могут возникать ситуации с нестабильностью или неработоспособностью US800.
И обращение за технической помощью последует в адрес производителя US800, который будет производить анализ ситуации и поиск причин исходя из известных ему характеристик и поведения составных частей прибора.
Присутствие в комплекте US800 составной части стороннего изготовителя, которое не предполагается и о которой возможно даже не знает эксплуатирующий персонал, может отложить быстрое решение проблемы и привести порой к значительным издержкам.
Использование в составе расходомера US800 несертифицированных производителем и контрафактных комплектующих приводит к признанию недействительым всего узла учета, с выплатой неустоек и расчетом по договорным показателям. Закон о метрологии четко оговаривает порядок применения средств измерений и их комплектность.