Pomiary temperatury, ciśnienia i wilgotności należą do najważniejszych czynności przeprowadzanych w wielu różnych sektorach przemysłu. Prawidłowo przeprowadzana procedura mierzenia wymienionych czynników środowiskowych ma kluczowe znaczenie, zwłaszcza w procesach produkcyjnych. Wzrost świadomości użytkowników co do konieczności stosowania i regularnej wymiany czujników oraz innych urządzeń kontrolno-pomiarowych powoduje, że oferta rynkowa jest coraz bogatsza.
Czujniki służące do pomiaru temperatury, ciśnienia oraz wilgotności są stosowane powszechnie w różnych aplikacjach. Warto poznać głównych odbiorców tych urządzeń i dowiedzieć się, jakimi kryteriami kierują się podczas ich zakupu. Na naszym rynku istnieje wiele firm mających w ofercie czujniki do pomiaru temperatury, ciśnienia i wilgotności. Które z nich cieszą się największym zainteresowaniem wśród klientów? Jakie marki pretendują do miana liderów? Nasz raport pozwoli spojrzeć na sytuację rynkową interesujących nas czujników zarówno oczami dostawców, jak i użytkowników. Dowiemy się, jakie nastroje panują wśród dystrybutorów i producentów oraz jak oceniają oni obecną sytuację na polskim rynku czujników środowiskowych. Ponadto przyjrzymy się z bliska aktualnym trendom panującym w tej dziedzinie.
Bogata oferta
Charakterystyczne dla naszego rynku jest to, że czujniki są wyprodukowane przez polskich producentów (np. Czah Pomiar, Termo-Precyzja, Alf-Sensor) dostarczających swoje produkty zarówno odbiorcom krajowym, jak i zagranicznym. Kolejnym przykładem jest firma Aplisens, będąca największym polskim producentem pomiarowych czujników ciśnieniowych. Przedstawione firmy bardzo dobrze prosperują na rynku i nie muszą obawiać się zagranicznej konkurencji.
Ich zaletą jest możliwość wykonywania na miejscu dedykowanych wersji czujników, dostosowanych do preferencji danego klienta (69% ankietowanych dostawców proponuje indywidualne rozwiązania). Dodatkowo jakość oraz wytrzymałość czujników produkowanych w Polsce w niczym nie ustępuje ich odpowiednikom zagranicznym. Konkurencyjna cena często decyduje o wyborze rodzimych produktów.
Analizując ofertę dystrybutorów i producentów działających na rynku polskim, można dostrzec, że oprócz aparatury kontrolno-pomiarowej służącej do zastosowania w standardowych warunkach środowiskowych, znajdują się także urządzenia pomiarowe przeznaczone do zadań specjalnych, np. oferowane przez firmę Simex czujniki w wykonaniu morskim, przeznaczone do stosowania na statkach śródlądowych i dalekomorskich. Specjalistyczne czujniki dla przemysłu okrętowego ma też w swojej ofercie m.in. Danfoss.
Szeroka oferta lokalnych dystrybutorów i producentów powoduje, że każdy użytkownik z pewnością znajdzie odpowiednie rozwiązanie dla swojej aplikacji. Z przeprowadzonej ankiety wynika, że aż 92% z dostawców ma do zaoferowania swoim klientom czujniki do pomiaru temperatury, 84% do pomiaru ciśnienia, 69% ? do pomiaru wilgotności, a 53% ? do pomiaru temperatury i wilgotności.
Pomiar temperatury
Pomiar temperatury jest szczególnie istotny, ponieważ ma bezpośredni wpływ na żywotność urządzenia. Nawet niwielkie przegrzanie sprzętu może doprowadzić do wystąpienia problemów w jego eksploatacji. Regularne kontrolowanietemperatury nigdy nie powinno być zaniedbywane.
Istnieje wiele odmian czujników, które wykorzystuje się do tego celu. Doboru dokonuje się, uwzględniając różnorodność procesów i materiałów, których temperatura jest mierzona. W zależności od tego, czy bada się ciepłotę ciał stałych, cieczy czy żeli, wykorzystuje się odpowiedni rodzaj czujników. Mimo że różnią się one konstrukcją i zasadą działania, to jednak mają jedno i to samo zadanie do wykonania ? wskazać aktualną wartość temperatury badanego środowiska.
Ze względu na sposób pomiaru temperatury, czujniki dzielimy na dotykowe ? mające bezpośredni kontakt z substancją lub obiektem ? oraz bezdotykowe, które mierzą energię emitowaną przez rozgrzane ciało. Mimo że obecnie można zauważyć tendencję do upowszechniania się bezkontaktowego pomiaru temperatury, nie należy się obawiać wyparcia z rynku czujników klasycznych, których wielkim atutem jest niższa cena.
Jako dotykowy czujnik temperatury powszechnie wykorzystywana jest termopara, czyli element obwodu elektrycznego składający się z pary (dwóch) różnych materiałów o odmiennych właściwościach. Zasada działania termopary wykorzystuje zjawisko Seebecka, które zachodzi na ich styku. Mówiąc ogólnie, polega ono na powstaniu siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale lub półprzewodniki, gdy ich złącza znajdują się w różnych temperaturach. Termopary są używane bardzo często, ponieważ mają wiele zalet. Przede wszystkim są stosunkowo niedrogie, mają niewielkie rozmiary oraz prostą i elastyczną konstrukcję umożliwiającą zastosowanie ich w różnych warunkach. Cechuje je także niezawodność, dokładność pomiaru i uniwersalność zastosowania. Służą do pomiaru mediów, a także do kontroli procesów technologicznych. Termopary z osłonami ceramicznymi są często stosowane w przypadku bardzo wysokich temperatur, np. w przetwórstwie minerałów czy hutnictwie.
Oprócz termopar dużą popularnością wśród użytkowników cieszą się czujniki rezystancyjne. Reagują one na zmianę temperatury zmianą rezystancji wbudowanego w nie rezystora. Wykorzystuje się tu zjawisko zmiany rezystancji metali wraz z temperaturą. Ze wzrostem temperatury wzrasta amplituda drgań jąder atomów oraz zwiększa się prawdopodobieństwo zderzeń elektronów swobodnych i jonów, co ze względu na hamowanie ruchu elektronów powoduje wzrost rezystancji.
W grupie tych czujników znajdują się termistory. Są wykonane z półprzewodnika lub metalu, a ich działanie opiera się na pomiarze rezystancji (oporu). Zmiany w temperaturze obiektu wpływają na wskaźnik rezystancji, który może być dodatni, ujemny bądź skokowy. Bardziej złożoną formą termistorów są termorezystory, które ze względu na wysoką temperaturę topnienia są często używane w przemyśle.
Jeśli chodzi o bezdotykowy pomiar temperatury, to doskonale sprawdzają się tu pirometry, które mierzą natężenie promieniowania podczerwonego dochodzącego od przedmiotu do jego obiektywu (detektora podczerwieni). To natężenie jest tym większe, im wyższa jest temperatura przedmiotu. Obszar zastosowań pirometrów jest bardzo szeroki. Umożliwiają pomiar bardzo wysokich temperatur, a przy tymsą niezwykle dokładne. Używa się ich m.in. w celu sprawdzenia temperatury w miejscach trudno dostępnych lub niebezpiecznych (np. w czasie pożaru) oraz podczas kontroli urządzeń elektrycznych i elektronicznych.
Jeśli chodzi o marki czujników do pomiaru temperatury, to zgodnie z odpowiedziami ankietowanych użytkowników w pierwszej kolejności zostały wymienione: Limatherm Sensor, Czaki Thermo-Product, Aplisens, ifm electronic oraz Alf-Sensor.
Obecna koniunktura
Poprosiliśmy dostawców o ocenę aktualnej sytuacji sprzedażowej w porównaniu do roku poprzedniego. 46% z nich odnotowało wzrost (średnio o 15%), 38% nie zauważyło większych zmian w sprzedaży, a 15% poinformowało nas o spadku obrotów (średnio o 10%).
Mając w perspektywie znacznie większą sprzedaż czujników, 53% pytanych przez nas dostawców byłoby skłonnych obniżyć cenę tych produktów o 510%, 23% z nich o 1120%, a 7% respondentów powyżej 21%. 15% jednoznacznie stwierdziło, że zmniejszenie ceny w ogóle nie wchodzi w grę.
Uwaga, awaria!
Czujniki środowiskowe to urządzenia, które często są eksploatowane w bardzo trudnych warunkach środowiskowych. W związku z tym są narażone na różnego rodzaju uszkodzenia mechaniczne. Stąd też dostępność serwisu jest tak istotna dla użytkowników (wykres 1).
Jednak, jak wskazują na to odpowiedzi ankietowanych dostawców, okazuje się, że oferowane przez nich urządzenia nie są awaryjne. 69% odpowiedziało, że problemy z czujnikami są zgłaszane rzadko, 23% uznało, że nigdy, a 7% uważa, że ma to miejsce tylko czasami. Żaden z dostawców nie stwierdził częstego zgłaszania jakichkolwiek usterek.
Warto dodać, że ponad połowa ankietowanych użytkowników dobrze oceniła współpracę i poziom wsparcia technicznego ze strony dostawców czujników. Świadczy to o kompleksowym i profesjonalnym podejściu producentów i dostawców oraz o dbałości o klienta.
Laboratoria pomiarowe
Na rynku polskim można spotkać kilku dystrybutorów i producentów, którzy mają w swojej ofercie usługę akredytowanego laboratorium pomiarowego. W takich laboratoriach, wyposażonych w najwyższej jakości przyrządy pomiarowe, możliwe jest wykonanie wzorcowania urządzeń pomiarowych zgodnych z poprawną praktyką metrologiczną. Tego typu laboratorium (do wzorcowania przyrządów do pomiaru ciśnienia, temperatury i wilgotności) ma m.in. firma Introl. Również np. Limatherm Sensor może się poszczycić laboratorium służącym do pomiaru temperatury, a firma Czech-Pomiar ? tzw. pierwszorzędowym laboratorium wzorcującym.
Spojrzenie w przyszłość
Zapytaliśmy dostawców o opinię na temat najbardziej perspektywicznych obszarów ? odbiorców czujników środowiskowych. Według nich przyszłościowe są branże: przemysłowa (69%), chemiczna, ciepłownicza, ogólnoprzemysłowa (53%), farmaceutyczna (46%), budowlana, HVAC (38%), petrochemiczna, spożywcza, energetyczna (30%), wodno-kanalizacyjna (23%), hutnictwo, wydobycie i przetwórstwo kruszyw (9%).
Jakie są natomiast prognozy dotyczące przewidywanej sprzedaży czujników w ciągu najbliższych miesięcy/lat? Większość respondentów (53%) jest zdania, że sytuacja ulegnie poprawie (m.in. ze względu na wzrost dynamiki rozwoju przemysłu), 38% uważa, że sprzedaż pozostanie na tym samym poziomie, a 7% jest przekonanych, że z powodu kryzysu koniunktura się pogorszy.
A co z planami zakupowymi użytkowników? 59% ankietowanych osób planuje w najbliższym czasie kupić większą liczbę czujników. Zgodnie z wynikami sondażu polskiemu rynkowi aparatury kontrolno-pomiarowej nie grozi stagnacja bądź załamanie.
Czujniki ciśnienia
W przemyśle pomiary ciśnienia, oprócz pomiarów temperatury, należą do najczęściej wykonywanych czynności w procesach produkcyjnych. Czujniki służące do mierzenia ciśnienia mają szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, przemysłowych systemach automatyki, hydrauliki, medycynie itd.
Klasyfikuje się je najczęściej, uwzględniając rodzaj badanego medium, którym może być ciecz lub gaz, a także biorąc pod uwagę technologię wykonania (półprzewodnikowe, mechaniczne) oraz zakres ciśnienia wejściowego. Mogą one mierzyć ciśnienie bezwzględne (absolutne), względne (różnicowe) lub nadciśnienie.
Chcąc zmierzyć ciśnienie, można sięgnąć po manometr lub też czujnik inteligentny, który występuje w wersji cyfrowej. Należy przy tym zaznaczyć, że dokładniejszy pomiar uzyskamy, stosując czujnik inteligentny.
Warto dodać, że do pomiaru ciśnienia wykorzystuje się wiele różnych zjawisk fizycznych, które zachodzą w gazach, cieczach lub ciałach stałych jako skutek zmian ciśnienia, np. rozszerzalność, zmiany temperatury, odkształcenie czy zmiany częstotliwości drgań.
Producenci urządzeń do mierzenia ciśnienia, poza standardową ofertą, mają również do zaproponowania swoim klientom urządzenia do pomiarów m.in. bardzo lepkich substancji (np. przetworniki ciśnienia firmy Jumo) lub aparaturę służącą do pomiarów ciśnień w strefach zagrożonych wybuchem (np. iskrobezpieczne przetworniki firmy Aplisens, które można także stosować w obecności pyłu palnego).
A jakie marki czujników ciśnienia cieszą się największą popularnością wśród ankietowanych użytkowników? Na pierwszym miejscu znalazł się Aplisens, a tuż za nim: Wika, Endress+Hauser, Honeywell, Schneider Electric, ifm electronic, ABB i Danfoss.
Pomiar wilgotności
Mając na uwadze, że wilgotność ma bezpośredni wpływ na parametry fizyczne materiałów oraz reakcje chemiczne w nich zachodzące, dokładny pomiar wilgotności wydaje się być sprawą oczywistą. Nie dopuszczając do występowania zbyt dużej wilgotności, można zapobiec pojawieniu się np. pleśni, która może zakłócić proces produkcyjny. Z praktyki wynika, że bardzo często równolegle z pomiarem wilgotności przeprowadza się pomiar temperatury. Ma to szczególne zastosowanie w przemyśle spożywczym. Przyrządami do jednoczesnego pomiaru temperatury i wilgotności powietrza są termohigrometry (np. produkowane przez firmę LAB-EL), które wyróżniają się nowoczesną konstrukcją opartą na wydajnych i oszczędnych energetycznie sterownikach mikroprocesorowych.
Mierzenie wilgotności nie musi dotyczyć jedynie powietrza w pomieszczeniu czy gazów przemysłowych. Można także dokonać pomiaru wilgotności ciał stałych (np. betonu) lub sypkich (np. piasku). Nie należy on do najłatwiejszych, ale jak najbardziej jest możliwy do przeprowadzenia.
? Obserwując rynek i biorąc pod uwagę czujniki temperatury, ciśnienia i wilgotności, można stwierdzić, że najczęściej projekty opierają się na czujnikach ciśnienia ? mówi Krzysztof Sobolewski, specjalista ds. Automatyki Przemysłowej z firmy MBB.
Bez wątpienia czujniki te są niezbędne, stosowane na wielką skalę i bardzo popularne.
Jeśli zaś chodzi o najczęściej kupowane przez ankietowanych użytkowników czujniki do pomiaru wilgotności, to w pierwszej kolejności zostały wymienione następujące marki: Czaki Thermo-Product, Honeywell, Jumo, Tybo, Omron Electronics, Stuhl, oraz MR-elektronika.
Współczesne trendy
Jednym z obecnych trendów jest dążenie do zwiększenia funkcjonalności aparatury kontrolno-pomiarowej poprzez produkowanie przyrządów służących do pomiaru więcej niż jednej wartości fizycznej. Coraz bardziej pożądane przez klientów są uniwersalne wersje urządzeń, o dużym zakresie pomiarowym i prostej kalibracji. Ponadto cały czas dąży się do zwiększenia stabilności pracy czujników, dokładności pomiarów oraz miniaturyzacji urządzeń.
Podczas przeprowadzania pomiarów parametrów środowiskowych dostrzega się także tendencję coraz częstszego wykorzystywania komunikacji bezprzewodowej, np. bazującej na telefonii komórkowej, a także używanie powszechnych standardów komunikacyjnych, jakimi są m.in. Profibus i Ethernet.
CE