Präzise Druckmessung entlang der gesamten Gasversorgungskette: WPCK63 für Pipelines, Reglerschränke und Gasdurchflussmesser

Die städtische Gasinfrastruktur ist ein entscheidender Bestandteil der modernen Energieversorgung.

Bevor Erdgas Haushalte, Gewerbegebäude und Industrieanlagen erreicht, durchläuft es Fernleitungen, Stadtverteilerstationen, regionale Verteilungsnetze, Reglerschränke und Messeinrichtungen. Der Druck ändert sich während dieses gesamten Weges kontinuierlich, da das Gas transportiert, reguliert und verteilt wird.

Eine anormale Drucksituation an irgendeiner Stelle kann die Versorgungsstabilität, die Messgenauigkeit, die Leistungsfähigkeit der Geräte oder die Systemsicherheit beeinträchtigen.

Moderne Gasinfrastruktur benötigt daher mehr als lokale mechanische Messgeräte. Sie benötigt kontinuierliche Druckdaten, die an Steuerungen, Überwachungsterminals und digitale Managementplattformen übertragen werden können, um:

• Betriebsüberwachung in Echtzeit;
• Druckregulierung;
• Überdruck- und Unterdruckwarnung;
• Gerätediagnose;
• Gasstromkompensation;
• Fernbedienung;
• vorbeugende Wartung.

Zur Unterstützung dieser Anwendungen haben wir die WPCK63 Diffused Silizium Drucktransmitter, ein kompakter Drucktransmitter aus Edelstahl, der für die Gasdruckmessung und andere anspruchsvolle industrielle Anwendungen entwickelt wurde.

Mit schneller Reaktionszeit, breitem Temperaturkompensationsbereich, konfigurierbaren Druckbereichen, IP68-Schutzart und Eigensicherheitsoptionen bietet der WPCK63 eine flexible Sensorplattform für intelligente Gasnetze.

Warum der Druck ein zentraler Parameter in Gassystemen ist

Gasversorgungsnetze arbeiten mit mehreren Druckstufen.

Ein typisches System kann Folgendes umfassen:

• Hochdruck-Transportleitungen;
• Mitteldruckverteilungsnetze;
• regionale Regulierungsstationen;
• Reglergehäuse für den Außenbereich;
• Niederdruck-Versorgungsleitungen;
• Gewerbe- und Industriegaszähler.

Jeder Abschnitt stellt unterschiedliche Anforderungen an den Drucktransmitter.

Hochdruck-Übertragungspunkte erfordern eine geeignete Reichweite, Überlastfestigkeit und Langzeitstabilität. Mitteldruck-Verteilungsnetze benötigen kontinuierliche Druckinformationen, um das regionale Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Niederdruck-Versorgungsnetze erfordern eine ausreichende Messauflösung, um auch kleinere Schwankungen zu erfassen.

An Reglerschränken müssen sowohl der Ein- als auch der Auslassdruck überwacht werden, um die korrekte Funktion der Regeleinrichtung sicherzustellen. Bei Gasdurchflussmessern werden Druckdaten mit Temperatur- und Durchflussinformationen kombiniert, um das Betriebsvolumen in das Standardvolumen umzurechnen.

Die Druckmessung leistet weit mehr als nur die Anzeige einer Zahl. Sie bildet die Datengrundlage für Steuerung, Sicherheitsschutz und intelligentes Gasnetzmanagement.

Wir stellen den WPCK63-Drucktransmitter aus diffundiertem Silizium vor.

Die WPCK63-Serie verwendet ein diffundiertes Silizium-Drucksensorelement, eine hochzuverlässige Verstärkungsschaltung und eine breite Temperaturkompensation, um den gemessenen Druck in ein elektrisches Standardausgangssignal umzuwandeln.

Dank seiner kompakten und leichten Bauweise vereinfacht es die Installation in beengten Anlagen. Die integrierte Edelstahlkonstruktion verbessert die Korrosionsbeständigkeit, während der gewellte Kabelkanal und der Luftfahrtstecker den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen ermöglichen.

Das Standardprodukt unterstützt Druckbereiche von −100 kPa bis 6 MPa, Relativ-, Absolut- und gekapselte Relativdruckreferenzen, 0.2–2.3 V oder I²C-Ausgang, ±0.5 % FS Genauigkeit und eine Ansprechzeit von nicht mehr als 1 ms.

Hauptspezifikationen des WPCK63

Parameter	Normen
Messprinzip	Diffundierte Silizium-Drucksensorik
Druckbereich	−100 kPa bis 6 MPa
Druckreferenz	Manometer / Absolutmanometer / gekapseltes Manometer
Standardausgaben	0.2–2.3 V / I²C
Genauigkeit	± 0.5% FS
Hysterese	0.1% FS
Reproduzierbarkeit	0.1% FS
Temperaturdrift	≤±0.03% FS/°C
Reaktionszeit	≤ 1 ms
Überlastdruck	150 %, 200 % oder 300 % FS, abhängig von der Reichweite
Arbeitsleben	≥1 × 10⁶ Druckzyklen
Arbeitstemperatur	−30 °C bis 85 °C
Lagertemperatur	−40 °C bis 125 °C
Langzeitstabilität	≤±0.3 % FS/Jahr
Standard-Druckgewinde	M20 × 1.5
Gehäusematerial	304 Edelstahl
Membranmaterial	316L Edelstahl
Schutzstufe	IP68
Elektrische Verbindung	Wellrohr mit M12-Luftfahrtstecker

Zu den Standardmessbereichen gehören 0–10 kPa, 0–20 kPa, 0–35 kPa, 0–70 kPa, 0–100 kPa, 0–160 kPa, 0–250 kPa, 0–500 kPa, 0–1 MPa, 0–1.6 MPa, 0–2.5 MPa, 0–4 MPa und 0–6 MPa sowie eine Unterdruckoption von −100–0 kPa.

Konzipiert für anspruchsvolle Gasdruckanwendungen

Kompakte integrierte Edelstahlkonstruktion

Gasanlagen verfügen oft nur über begrenzten Installationsraum, insbesondere in Reglerschränken, Messeinrichtungen und verteilten Überwachungsterminals.

Der WPCK63 vereint Sensorelement, Kompensationselektronik und mechanische Druckschnittstelle in einem kompakten Messumformer. Seine Edelstahlkonstruktion gewährleistet Korrosionsbeständigkeit und mechanische Langlebigkeit, ohne dass ein großes externes Gehäuse erforderlich ist.

Das Standardgehäuse besteht aus Edelstahl 304, die Druckmembran aus Edelstahl 316L. Für anwendungsspezifische Projekte können alternative Gehäusematerialien und mechanische Ausführungen besprochen werden.

Schnelle dynamische Reaktion

Der Druck in einem Gassystem kann sich rapide ändern, wenn:

• Steigt oder sinkt die Nachfrage in nachgelagerten Bereichen;
• Ein Ventil öffnet oder schließt;
• Ein Regler ändert seine Position;
• Die Betriebsbedingungen eines Kompressors ändern sich;
• Es tritt ein anormaler Druckverlust auf.

Mit einer Reaktionszeit von maximal 1 ms kann WPCK63 dem Regler eine schnelle Druckrückmeldung liefern, wodurch das System auf vorübergehende Druckänderungen reagieren und die Regelungsverzögerung reduziert werden kann.

Breiter Temperaturkompensationsbereich

Gasbetriebene Außengeräte können erheblichen saisonalen und tageszeitlichen Temperaturschwankungen ausgesetzt sein.

Die Version mit Digitalausgang ist für einen Temperaturbereich von −10 °C bis 70 °C kompensiert, die Version mit Analogausgang für einen Bereich von −20 °C bis 60 °C. Der gesamte Betriebstemperaturbereich erstreckt sich von −30 °C bis 85 °C.

Diese Temperaturkompensation trägt dazu bei, den Einfluss von Umgebungsbedingungen auf den Druckausgang zu reduzieren und einen stabilen Betrieb in Außenschränken, Rohrleitungsinstallationen und anderen sich verändernden Umgebungen zu gewährleisten.

IP68-Umweltschutz

Gasdrucktransmitter können im Freien, unterirdisch oder an Orten installiert werden, die Kondensation, Regen, Staub und Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

Die Schutzart IP68 trägt dazu bei, die internen Sensor- und Signalaufbereitungskomponenten unter den angegebenen Installationsbedingungen vor dem Eindringen von Staub und Wasser zu schützen.

Dadurch eignet sich WPCK63 für Anwendungen wie:

• Außengasreglergehäuse;
• unterirdische Überwachungspunkte;
• Gasleitungsausrüstung;
• wassergefährdete Gerätefächer;
• Freiliegende Industrieanlagen.

Eigensicherheitsoption für explosionsgefährdete Bereiche

Die Überwachung des Gasdrucks kann in Bereichen erfolgen, in denen brennbare Gasatmosphären auftreten können.

Die Bestellinformationen für WPCK63 umfassen eine Ex ia IIC T6 Ga Option für Eigensicherheit. Dadurch kann das Produkt für Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen geprüft werden, sofern es gemäß den geltenden Zertifikaten, Sicherheitsbarrierenanforderungen, Verdrahtungsregeln und dem vollständigen Systemdesign verwendet wird. ([winsen-sensor.com][2])

Die endgültige Installation in explosionsgefährdeten Bereichen muss stets der genehmigten Produktkonfiguration und den örtlichen gesetzlichen Bestimmungen entsprechen.

Flexible Konfiguration für OEM-Ausrüstung

Hersteller von Gasanlagen verwenden möglicherweise unterschiedliche Steuerungen, Stromversorgungen, Anschlüsse, Druckschnittstellen und mechanische Konstruktionen.

WPCK63 kann entsprechend den tatsächlichen Systemanforderungen konfiguriert werden.

Folgende Anpassungsoptionen stehen zur Verfügung:

• Druckbereich;
• Manometer, absolute oder gekapselte Manometerreferenz;
• analoger oder digitaler Ausgang;
• Druckgewinde;
• Kabellänge;
• Anschlusstyp;
• Gehäusematerial;
• Installationsstruktur;
• andere Ausgangssignale.

Die I²C-Version benötigt eine Versorgungsspannung von 3.0–3.6 V, während die Version mit 0.2–2.3 V Ausgang eine Versorgungsspannung von 3–24 V unterstützt. Weitere Ausgänge sind für kundenspezifische Projekte auf Anfrage erhältlich.

Diese Flexibilität ermöglicht die Integration des Transmitters in verschiedene Gasnetzanschlüsse, Reglersysteme und Messplattformen, ohne dass die Hersteller gezwungen sind, die gesamte Gerätearchitektur neu zu gestalten.

Anwendung 1: Drucküberwachung in Gasleitungen

Gaspipelines bilden ein mehrstufiges Transport- und Verteilungsnetz.

Der Druck variiert aufgrund von:

• Gasbedarf;
• Rohrreibung;
• Ventilbetätigung;
• Regulierungsverhalten;
• Kompressorleistung;
• Temperaturänderungen;
• Leckagen oder Geräteausfälle.

Durch die Installation von dezentralen Druckmessumformern an wichtigen Netzwerkknotenpunkten können die Bediener diese Veränderungen kontinuierlich beobachten.

Hochdruckübertragung

Hochdruckabschnitte erfordern einen geeigneten Messbereich, Überlastfähigkeit und Langzeitstabilität.

Druckdaten können Folgendes unterstützen:

• Betriebsüberwachung der Hauptpipeline;
• Ventil- und Kompressorsteuerung;
• Überdruckschutz;
• Drucktrendanalyse;
• Fernsteuerung;
• Warnung vor abnormalem Druckabfall.

Der WPCK63 bietet wählbare Messbereiche bis zu 6 MPa, wobei die Überlastfähigkeit je nach gewähltem Bereich zwischen 150 % und 300 % FS variiert. ([winsen-sensor.com][2])

Mitteldruckverteilung

Mitteldruckleitungen verbinden die wichtigsten Gasinfrastrukturen mit regionalen Reglerstationen und nachgelagerten Netzen.

Kontinuierliche Druckdaten helfen Gasbetreibern:

• regionales Druckgleichgewicht aufrechterhalten;
• Versorgungsbedingungen überwachen;
• abnormalen Druckverlust feststellen;
• Ventileinstellungen optimieren;
• Verbesserung der Netzwerk-Dispatch-Effizienz.

Wenn Druckmessungen von mehreren Knotenpunkten mit einer SCADA- oder IoT-Plattform verbunden werden, wird das Netzwerk übersichtlicher und einfacher zu verwalten.

Niederdrucklieferung

Niederdrucknetze erfordern eine andere Messstrategie.

Der Gesamtdruck mag niedriger sein, aber kleinere Druckänderungen können Folgendes beeinflussen:

• Stabilität der Endkundenversorgung;
• Bedienung von Gasgeräten;
• Leistung von kommerziellen Brennern;
• Reglerausgangsqualität.

WPCK63 bietet Optionen für einen niedrigen Messbereich ab 0–10 kPa, wodurch der Messbereich besser auf die Anwendung abgestimmt werden kann, anstatt einen unnötig breiten Bereich zu verwenden.

Eine ausführlichere Diskussion zur Druckmessung im Gasnetz finden Sie unter Drucksensoren liefern Sicherheitseinblicke in Gastransport- und -verteilungsnetzen..

Anwendung 2: Gasreglerschränke

Ein Gasreglerschrank verbindet das vorgelagerte Verteilungsnetz mit den nachgelagerten Verbrauchern.

Seine Hauptfunktion besteht darin, den Gasdruck zu reduzieren und zu stabilisieren. Unabhängig davon, wie sich der Eingangsdruck oder der nachgelagerte Bedarf ändert, muss der Ausgangsdruck innerhalb des vorgegebenen Betriebsbereichs bleiben.

Ein typischer Reglerschrank überwacht:

• Eingangsdruck;
• Ausgangsdruck.

Bei sicherheitskritischeren Konfigurationen kann ein zusätzlicher Ausgangssender zur Redundanz, Überprüfung oder zum unabhängigen Schutz erforderlich sein.

Überwachung des Einlassdrucks

Der Einlasstransmitter ermittelt, ob der Vordruck innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs des Reglers liegt.

Ein zu hoher Eingangsdruck kann die Regeleinrichtung belasten. Ein zu niedriger Eingangsdruck kann verhindern, dass der Regler die nachgelagerte Versorgung aufrechterhält.

Rückkopplung des Auslassdrucks

Der Auslassdruck ist die wichtigste Stellgröße.

Der Messumformer sendet kontinuierlich den tatsächlichen Regeldruck an den Regler. Das Signal kann verwendet werden, um:

• den Regelungsmechanismus anpassen;
• den Solldruck beibehalten;
• Drucküberschwingen erkennen;
• Überdruck- oder Unterdruckalarme auslösen;
• Sicherheitsabschaltlogik aktivieren.

Warum WPCK63 für Reglergehäuse geeignet ist

WPCK63 vereint mehrere Eigenschaften, die für Gasregler im Außenbereich von Vorteil sind:

• schnelle Reaktion;
• Wählbare Niederdruck- und Mitteldruckbereiche;
• breiter Temperaturkompensationsumfang;
• IP68-Schutz;
• Option mit Eigensicherheit;
• Edelstahlkonstruktion;
• anpassbare Ausgänge und Verbindungen;
• Langzeitstabilität von ≤±0.3% FS/Jahr.

Diese Merkmale tragen dazu bei, den Reglerschrank von einem passiven Druckminderungsgerät in einen intelligenten Steuerknoten zu verwandeln, der zur Fernüberwachung, Alarmverknüpfung und Zustandsdiagnose fähig ist.

Lesen Sie mehr in Wie Drucksensoren Gasreglergehäuse stabilisieren.

Anwendung 3: Druckkompensation für Gasdurchflussmesser

Das Gasvolumen ändert sich mit dem Druck und der Temperatur.

Ein Durchflussmesser misst Gas unter den tatsächlichen Bedingungen in der Pipeline. Für standardisierte Berichte, Energiemanagement oder die Abrechnung von Handelsgeschäften muss das gemessene Betriebsvolumen gegebenenfalls auf einen Standardreferenzwert umgerechnet werden.

Für diese Berechnung sind normalerweise drei Eingaben erforderlich:

• Gasdurchflussdaten;
• Gastemperatur;
• Gasdruck.

Der Drucktransmitter beeinflusst daher direkt die Genauigkeit des endgültigen kompensierten Volumens.

Anforderungen an Drucksensoren für die Gasmessung

Ein Drucktransmitter, der mit einem Gasdurchflussmesser verwendet wird, sollte Folgendes gewährleisten:

• geeignete Messgenauigkeit;
• geringe Hysterese;
• gute Wiederholbarkeit;
• geringe langfristige Drift;
• schnelle dynamische Reaktion;
• stabiles Temperaturverhalten;
• komfortable elektrische Integration.

WPCK63 bietet eine FS-Hysterese von 0.1 % und eine FS-Wiederholgenauigkeit von 0.1 % sowie eine Langzeitstabilität von maximal ±0.3 % FS pro Jahr.

Dank seiner analogen und I²C-Ausgangsoptionen kann es mit verschiedenen Durchflussreglern und Kompensationssystemen verbunden werden.

Die endgültige Konfiguration sollte entsprechend den Anforderungen an die messtechnische Leistung, das Kalibrierverfahren, den Druckbereich und die Durchflussmesserzertifizierung ausgewählt werden.

Von der Druckmessung bis zum intelligenten Gasmanagement

Ein moderner Drucktransmitter ist nicht mehr nur eine Messkomponente.

Bei Anbindung an eine Steuerung, ein Kommunikationsnetzwerk und eine Cloud-Plattform können Druckdaten Folgendes unterstützen:

• Druckvisualisierung in Echtzeit;
• automatische Alarmgenerierung;
• Drucktrendanalyse;
• regionaler Angebotsausgleich;
• Ferndiagnose von Geräten;
• vorbeugende Wartung;
• digitale Zwillingsmodellierung;
• Aufzeichnung eines historischen Ereignisses.

Eine typische intelligente Gasarchitektur umfasst:

Systemebene	Funktion
Drucktransmitter WPCK63	Wandelt Gasdruck in ein elektrisches Signal um
Lokaler Controller	Verarbeitet Daten und führt Alarm- oder Steuerungslogik aus.
Kommunikationsnetzwerk	Überträgt Druckdaten an die Überwachungsplattform
SCADA- oder IoT-Plattform	Zeigt den aktuellen Status und historische Trends an
Management System	Unterstützt Einsatzleitung, Wartung und Notfallmaßnahmen

Durch den Einsatz von Druckmessumformern an mehreren Stellen können Gasanlagenbetreiber von der Reaktion nach einem Ausfall dazu übergehen, abnormale Trends zu erkennen, bevor sie zu größeren Problemen werden.

Auswahl der richtigen WPCK63-Konfiguration

Wählen Sie den Druckbereich aus.

Der Messbereich sollte den normalen Betriebsdruck abdecken und gleichzeitig eine sinnvolle Messauflösung gewährleisten.

Bei der Auswahl sollten auch folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Anlaufdruck;
• Druckstöße;
• Bedingungen für das Versagen des Reglers;
• Prüfdruck;
• Systemprüfdruck;
• Sicherheitsmarge.

Druckreferenz bestätigen

WPCK63 unterstützt:

• Manometerdruck;
• Absoluter Druck;
• Druckanzeige mit geschlossenem Manometer.

Der korrekte Referenzwert hängt von der Regelungsberechnung und der Installationsumgebung ab.

Medienkompatibilität prüfen

Die Membran und alle Teile, die mit dem Medium in Berührung kommen, müssen mit Folgendem kompatibel sein:

• Erdgas;
• Flüssiggas;
• Wasserstoffgemisch;
• Feuchtigkeit in Rohrleitungen;
• Kondensat;
• Duftstoffe;
• Öle und andere Verunreinigungen.

Die Medienkompatibilität sollte vor der endgültigen Modellauswahl bestätigt werden.

Wählen Sie das Ausgangssignal aus

Verfügbare Standardausgänge umfassen:

• 0.2-2.3 V;
• I²C.

Weitere Ergebnisse können je nach Steuerung, Kabellänge, Stromversorgung und elektromagnetischer Umgebung ausgewertet werden.

Bewerten Sie die Installationsumgebung

Wichtige Überlegungen sind:

• Gefahrenbereichsklassifizierung;
• Anforderungen an den Schutz geistigen Eigentums;
• Arbeitstemperatur;
• Feuchtigkeit und Kondensation;
• Vibration
• Korrosionsbedingungen;
• Kabel- und Steckerschutz.

Häufig gestellte Fragen

Was soll WPCK63 messen?

Der WPCK63 ist für die Druckmessung von Gasen und Flüssigkeiten konzipiert und kann in Gassystemen, intelligenter Wasserversorgung, Wasseraufbereitung, pneumatischer Steuerung und hydraulischer Steuerungstechnik eingesetzt werden.

Welchen Druckbereich unterstützt WPCK63?

Der verfügbare Druckbereich erstreckt sich von −100 kPa bis 6 MPa, mit mehreren Standardbereichen zwischen 0–10 kPa und 0–6 MPa.

Welche Ausgangssignale sind verfügbar?

Die Standardausgänge sind 0.2–2.3 V und I²C. Weitere Signale können je nach Projektanforderungen angepasst werden.

Wie schnell erfolgt die Reaktion?

Die vorgegebene Antwortzeit beträgt höchstens 1 ms.

Was ist die übliche Messgenauigkeit?

Die publizierte Standardgenauigkeit beträgt ±0.5 % FS.

Kann WPCK63 im Freien verwendet werden?

WPCK63 verfügt über die Schutzart IP68 und einen Betriebstemperaturbereich von −30°C bis 85°C und eignet sich bei korrekter Installation für anspruchsvolle Außen- und exponierte Installationen.

Unterstützt WPCK63 Anwendungen in explosionsgefährdeten Bereichen?

Die Bestellinformationen beinhalten eine eigensichere Option gemäß Ex ia IIC T6 Ga. Die endgültige Installation muss der zugelassenen Produktkonfiguration und den zugehörigen Sicherheitsanforderungen entsprechen.

Lässt sich das Druckgewinde individuell anpassen?

Ja. Das Standardgewinde ist M20 × 1.5, andere Druckanschlüsse können kundenspezifisch angefertigt werden.

Lässt sich WPCK63 in Gasdurchflussmesser integrieren?

Ja. Es kann die für die Temperatur- und Druckkompensation erforderlichen Echtzeit-Druckdaten liefern. Das gesamte Messsystem muss jedoch weiterhin gemäß den geltenden messtechnischen Anforderungen kalibriert und validiert werden.

Fazit: Zuverlässige Druckdaten für eine sicherere Gasinfrastruktur

Von Fernleitungen und regionalen Verteilungsnetzen bis hin zu Reglerschränken und Gasdurchflussmessern – zuverlässige Druckmessungen unterstützen jede wichtige Phase der Gasversorgungskette.

Das WPCK63 Diffused Silizium Drucktransmitter kombiniert:

• Wählbare Druckbereiche;
• schnelle Reaktion;
• Konstruktion aus Edelstahl;
• breiter Temperaturkompensationsumfang;
• IP68-Schutz;
• Eigensicherheitskonfiguration;
• analoge und digitale Ausgänge;
• flexible OEM-Anpassung.

Durch die Umwandlung von Druckänderungen in genaue und kontinuierlich verfügbare Daten hilft WPCK63 Herstellern von Gasanlagen und Netzbetreibern dabei, Regelung, Warnung, Messung, Fernüberwachung und vorbeugende Wartung zu verbessern.

Produktspezifikationen einsehen, Handbuch herunterladen oder Muster anfordern beim WPCK63 Produktseite.