В статье рассмотрены основные функции, внедренные в процессе модернизации датчиков давления «Метран‑150». Особое внимание уделено поддержке цифрового протокола HART версии 7, что позволило впервые в России сертифицировать контрольно-измерительный прибор на соответствие требованиям функциональной безопасности УПБ 3 (SIL 3). Также приведены основные характеристики и особенности датчика.
Промышленная группа «Метран» (Челябинск) c 1992 года занимается производством измерительной техники и решений для автоматизации промышленности. В 2024 году компания представила обновленную серию датчиков давления «Метран 150», прошедшую значительную модернизацию. Изменения коснулись как конструктивных особенностей устройств, так и их электронной составляющей.
Основное назначение датчика давления «Метран 150» – измерение абсолютного и избыточного давления, гидростатического давления (уровня), разрежения, а также разности давлений с последующим преобразованием этих величин в унифицированный токовый и (или) цифровой сигнал, передаваемый через протокол HART. Датчик способен работать с различными средами, включая газы, газовые смеси, жидкости (в том числе нефтепродукты) и их пары.
Датчик состоит из двух основных конструктивных элементов: сенсорного модуля, состоящего из измерительного блока (ИБ) и платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП), и электронного преобразователя с интегрированным микроконтроллером и специализированным программным обеспечением.
Чувствительным элементом измерительного блока является емкостная ячейка или тензорезистивный сенсор. При этом используется тензорезистор с КНК-структурой (кремний на кремнии), обеспечивающий улучшенные рабочие характеристики по сравнению с КНС-структурой (кремний на сапфире), используемой некоторыми отечественными производителями датчиков давления.
После ухода с российского рынка большинства зарубежных производителей возникла необходимость в упрощении замены вышедших из строя импортных датчиков давления. Для этого в конструкцию «Метран 150» были внесены следующие изменения:
- включена возможность использования штуцеров с дюймовой внешней резьбой G ½ и ½ – 14 NPT;
- все модели датчиков соответствуют группе виброустойчивости V2 по ГОСТ 52931;
- материалы, используемые для изготовления датчиков, соответствуют международным стандартам NACE MR0175/ISO 15156-3:2015, NACE MR0103/ISO 17495-1:2015 и ISO 10474 3.1/EN 10204 3.1.
Эти стандарты определяют требования к материалам, применяемым в условиях нефтедобычи и нефтепереработки, где существует риск сероводородного коррозионного растрескивания.
Датчики «Метран 150» выпускаются в разных модификациях, отличающихся видами измеряемого давления, типами технологических соединений, метрологическими характеристиками, конструкцией измерительного механизма, а также геометрическими размерами. Прибор доступен во взрывозащищенном исполнении с видами взрывозащиты Ex d («взрывонепроницаемая оболочка»), Ex ia («искробезопасная электрическая цепь») или комбинированным вариантом Ex d / Ex ia. Особого внимания заслуживает работа специалистов компании по обеспечению точности и надежности датчика в процессе эксплуатации. Об этом говорит подтвержденный ресурсными испытаниями межповерочный интервал в 6 лет для основной приведенной погрешности 0,075%. Аналогов с подобным МПИ сегодня на отечественном рынке нет. Кроме того, величина средней наработки датчика на отказ составляет в данный момент 200000 часов, а срок службы – не менее 20 лет.