هر کسی که به تازگی با ترانسمیترهای فشار تماس داشته باشد، این سوال پیش خواهد آمد: دقیقاً چه چیزی در داخل ابزار وجود دارد که می تواند فشار را در خط لوله تعیین کند؟
مقادیر فشار مشاهده شده در اتاق کنترل از طریق یک سری تبدیل به دست می آید.
درک اصل کلی فرستنده فشار، عیب یابی مشکلات در محل مانند نمایش فشار غیرعادی، رانش صفر و خروجی ناپایدار را آسان تر می کند.
1. برای فشار در فرستنده چه اتفاقی می افتد؟
هنگام اندازه‌گیری فشار در تنظیمات صنعتی، اساساً به معنای اعمال فشار به قطعه‌ای است که می‌تواند تغییر را حس کند.
رابطه محاسبه فشار به این صورت است: P = F / A
فشار = نیروی اعمال شده ÷ ناحیه اعمال. یعنی با همان مقدار نیرو، نواحی مختلف اعمال فشارهای متفاوتی را به دنبال دارد.
فرستنده های فشار روی لوله ها، مخازن ذخیره یا تجهیزات نصب می شوند و نیروی مکانیکی دریافتی از طریق رابط فرآیند به فشار متوسط داخلی منتقل می شود.
در میان آنها، یک جزء کلیدی در داخل فرستنده فشار وجود دارد که عنصر حساس نامیده می شود. سازه های متداول شامل دیافراگم های فلزی، دیافراگم های سرامیکی، سازه های کرنش سنج و عناصر اندازه گیری الاستیک هستند.
به عنوان مثال، ترانسمیتر فشار از نوع دیافراگمی که معمولا استفاده می شود را در نظر بگیرید.
پس از اینکه فشار متوسط روی دیافراگم وارد شد، دیافراگم خم شدگی جزئی خواهد داشت. این تغییر بسیار کوچک است و با چشم غیرمسلح دیده نمی شود، اما سنسور می تواند آن را تشخیص دهد.
هنگامی که فشار افزایش می یابد، دیافراگم بیشتر تغییر می کند. هنگامی که فشار کاهش می یابد، دیافراگم به حالت اولیه خود باز می گردد.
دستگاه بر اساس این تغییر سطح فشار را تعیین می کند.
II. حس فرستنده چگونه تغییر می کند؟
ترانسمیترهای فشار از سازندگان مختلف و مدل های مختلف ممکن است اصول اندازه گیری داخلی متفاوتی داشته باشند.
رایج ترین انواع ترانسمیترهای فشار در محل شامل انواع پیزومقاومتی، خازنی و تشدید کننده می باشد.
ترانسمیتر فشار پیزورزیستیو
فرستنده فشار پیزومقاومتی فشار را با تشخیص تغییر مقاومت زمانی که ماده تحت فشار قرار می گیرد اندازه گیری می کند.
فشار روی دیافراگم اثر می گذارد و باعث تغییر شکل آن می شود. عناصر پیزومقاومت نصب شده در داخل تحت تأثیر تنش قرار می گیرند و مقادیر مقاومت آنها تغییر می کند.
مدار الکترونیکی این تغییر را تشخیص می دهد و سپس آن را تقویت می کند، جبران می کند و آن را به خروجی سیگنال فشار مربوطه تبدیل می کند.
این ساختار به طور گسترده در سیستم های هیدرولیک، اندازه گیری فشار تجهیزات و اندازه گیری خطوط لوله صنعتی استفاده می شود.
در حین تعمیر و نگهداری در محل، اگر مشکوک به آسیب دیدگی سنسور داخلی فرستنده فشار یا غیرعادی بودن تراشه پیزومقاومتی باشد، یکی از دلایلی که باید در نظر گرفته شود، غیرعادی بودن تراشه پیزومقاومتی است.
ترانسمیتر فشار خازنی
روش اندازه گیری فرستنده فشار خازنی مربوط به تغییر فاصله است.
این ابزار دارای دو الکترود در داخل است. هنگامی که فشار تغییر می کند، دیافراگم اندازه گیری حرکت می کند و باعث می شود فاصله بین الکترودها تغییر کند و ظرفیت خازن نیز بر این اساس تغییر می کند.
ماژول الکترونیکی تغییر در ظرفیت خازن را تشخیص داده و آن را به خروجی فشار تبدیل می کند.
در کارخانه های پتروشیمی، نیروگاهی و شیمیایی، بسیاری از دستگاه های اندازه گیری فشار و فشار دیفرانسیل با دقت بالا این ساختار را اتخاذ می کنند.
فرستنده فشار تشدید کننده
فرستنده فشار تشدید فشار را با تغییر تنش مکانیکی ناشی از فشار اندازه گیری می کند و فرکانس طبیعی عنصر تشدید کننده حساس تغییر می کند و سپس تغییر فرکانس توسط مدار الکترونیکی برای محاسبه مقدار فشار خوانده می شود.
این نوع ابزار معمولاً در سناریوهای اندازه گیری با الزامات پایداری بالا استفاده می شود.
سه، آیا فرستنده فشار خروجی 4-20 میلی آمپر است؟
در محل کارخانه، فرستنده فشار معمولاً به ابزارهای DCS، PLC یا نمایشگر متصل می شود. همانطور که اغلب می بینیم، 0 MPa مربوط به 4 میلی آمپر است. مقیاس کامل مربوط به 20 میلی آمپر است.
چرا از 0-20 میلی آمپر استفاده نمی کنید؟
عمدتاً مربوط به استفاده در محل است.
اگر نقطه صفر نیز 0 میلی آمپر باشد، پس از قطع شدن مدار، آن نیز 0 میلی آمپر خواهد بود و سیستم در تشخیص صفر بودن فشار یا مشکل بودن مدار مشکل خواهد داشت.
پس از استفاده از 4 میلی آمپر به عنوان نقطه صفر، هنگامی که فشار صفر معمولی وجود دارد، مدار همچنان 4 میلی آمپر دارد. هنگامی که مدار قطع می شود، جریان به نزدیک به 0 میلی آمپر کاهش می یابد.
سیستم کنترل می تواند از این تغییر برای تعیین ناهنجاری استفاده کند.
علاوه بر این سیگنال جریان کمتر تحت تاثیر تغییر مقاومت هادی قرار می گیرد و در شرایط تامین ولتاژ منبع تغذیه و بار مورد نیاز مدار، برای انتقال از راه دور در سایت های صنعتی مناسب است. با این حال، سیگنال فعلی همچنین باید تداخل الکترومغناطیسی، زمین، محافظ، و مسائل مربوط به خطوط را در نظر بگیرد.
امروزه بسیاری از فرستنده های فشار هوشمند دارای ارتباط HART هستند که می توان پارامترها را خواند، وضعیت را بررسی کرد و تنظیمات را از طریق یک کنترلر دستی تغییر داد.
چهار، تفاوت بین فشار گیج، فشار مطلق و فشار دیفرانسیل
در اندازه گیری فشار اغلب شاهد فشار گیج، فشار مطلق و فشار دیفرانسیل هستیم. تفاوت بین آنها در انتخاب فشار مرجع نهفته است.
فشار سنج
فشار گیج چیزی است که ما معمولاً در میدان از آن به عنوان "فشار" یاد می کنیم.
به فشار اتمسفر اشاره دارد. به عنوان مثال، گیج فشار 0.6 مگاپاسکال را نشان می دهد که نشان می دهد فشار داخل تجهیزات 0.6 مگاپاسکال بیشتر از فشار اتمسفر بیرونی است.
برای اندازه گیری فشار خط لوله و فشار تجهیزات، بیشتر از فشار سنج استفاده می کنند.
فشار مطلق
فشار مطلق به خلاء مطلق اشاره دارد.
رابطه بین این دو: فشار مطلق = فشار گیج + فشار اتمسفر محلی
در برخی از تجهیزات خلاء و سناریوهای محاسبه گاز، نیاز به استفاده از فشار مطلق است.
فشار دیفرانسیل
فشار دیفرانسیل اختلاف فشار بین دو موقعیت را اندازه گیری می کند.
فرمول محاسبه: ΔP = P1 - P2
به عنوان مثال، یک ترانسمیتر فشار دیفرانسیل قبل و بعد از فیلتر نصب می شود. وقتی فیلتر تمیز است، اختلاف فشار بین دو طرف کم است.
اگر اختلاف فشار بین جلو و پشت فیلتر پس از مدتی کارکرد افزایش یابد، سیستم می تواند بر اساس داده ها تشخیص دهد که به دلیل مسدود شدن عنصر فیلتر باعث افزایش مقاومت فیلتراسیون شده است.
فلومترهای صفحه اوریفیس نیز دبی را بر اساس اصل فشار دیفرانسیل محاسبه می کنند.
V. چگونه می توان بررسی کرد که آیا فرستنده فشار نادرست نمایش داده می شود؟
هنگامی که در اندازه گیری فشار مشکلی وجود دارد، لزوماً فرستنده خراب نیست. هنگام انجام عیب یابی در محل، به طور کلی از چندین جنبه شروع می شود.
1. موقعیت فشار فشار و لوله سرب فشار را بررسی کنید
هنگام اندازه گیری فشار مایع، اگر هوا در لوله سربی تحت فشار وجود داشته باشد، بر انتقال فشار تأثیر می گذارد.
هنگام اندازه گیری یک محیط با ناخالصی، اگر دریچه فشار فشار مسدود شود، باعث می شود نمایشگر فشار کمتر شود یا تغییر نکند.
در حین بازرسی لازم است تأیید شود:
• آیا درگاه ضربه زدن فشار مسدود شده است.
• آیا انباشته شدن هوا در لوله سرب فشار وجود دارد.
• آیا وضعیت سوپاپ صحیح است.
2. تأثیر دما را بررسی کنید
رسانه های با دمای بالا بر ساختار داخلی دستگاه تأثیر می گذارد. گرما باعث تغییراتی در ویژگی های عناصر حساس، ساختار و حجم مایع می شود که مستقیماً بر فرستنده تأثیر می گذارد و در نتیجه نقطه صفر تغییر می کند.
بنابراین، در بسیاری از شرایط در محل، ظروف تراکم سرد، خم سرد، یا سایر اقدامات عایق و خنک کننده مناسب بر اساس دمای مجاز فرآیند، روش نصب و الزامات فرآیند ابزار پیکربندی می شوند.
3. نوسانات فشار را بررسی کنید
اغلب نوسانات فشار در خروجی پمپ، خروجی کمپرسور و نزدیک شیر وجود دارد.
هنگامی که فشار به سرعت تغییر می کند، خروجی فرستنده نیز پرش می کند. لازم است این فرآیند ترکیب شود تا مشخص شود که علت چنین شرایطی تغییر فشار واقعی است یا ابزار تحت تأثیر قرار گرفته است.
4. تنظیم محدوده را بررسی کنید
برخی از ترانسمیترهای فشار در محل دارای تنظیمات برد بسیار زیادی هستند.
به عنوان مثال، اگر فشار نرمال تجهیزات فقط 0.3 مگاپاسکال باشد، اما فرستنده ای با برد 0 تا 10 مگاپاسکال نصب شده باشد. اگرچه دستگاه می تواند به طور معمول اندازه گیری کند، اما اثر نمایشگر در ناحیه کم فشار تحت تأثیر قرار می گیرد.
بنابراین، انتخاب محدوده باید بر اساس فشار عملیاتی واقعی تعیین شود.
VI. چگونه یک ترانسمیتر فشار انتخاب کنیم؟
هنگام انتخاب، علاوه بر محدوده فشار، تأیید نیز لازم است:
محدوده اندازه گیری
فشارهای مختلف ابزار را تحت عملکرد عادی، شرایط راه اندازی و شرایط کاری غیرعادی در نظر بگیرید.
دقت
به نشانگرهای دقیق و روش های محاسبه ارائه شده توسط سازنده مراجعه کنید.
قابلیت اضافه ولتاژ
حداکثر شوک فشاری که دستگاه می تواند تحمل کند را تأیید کنید.
مواد تماس
مطمئن شوید که از قبل بررسی کنید که آیا دیافراگم با مواد تماس سازگار است، به خصوص برای رسانه های خورنده.
محیط نصب
از قبل اطمینان حاصل کنید که دستگاه برای مناطق ضد انفجار، مناطق با دمای بالا و مناطق مرطوب مناسب است.
VII. خلاصه
فرستنده فشار در محل نصب شده است، اما تنها یک مقدار فشار بر روی صفحه نمایش DCS نمایش داده می شود که شامل یک سری فرآیندها می شود.
فشار در خط لوله روی دیافراگم اثر می گذارد، دیافراگم دچار تغییرات می شود، سنسور تغییرات را تشخیص می دهد، ماژول الکترونیکی سیگنال را تبدیل می کند، 4-20 میلی آمپر به سیستم کنترل ارسال می شود و در نهایت به عنوان مقدار فشار نمایش داده می شود.
بنابراین، هنگامی که مشکلی در فرستنده فشار وجود دارد، نباید فقط روی خود دستگاه تمرکز کرد.
نقطه ضربه زدن فشار، لوله ورودی، روش نصب، تنظیمات پارامتر، خطوط سیگنال، همه متعلق به بخشی از سیستم اندازه گیری فشار هستند.
تسلط بر فرستنده فشار فقط به خاطر آوردن چند اصل نیست. مهم تر است که بدانید در صورت بروز مشکلات در محل، عیب یابی را از کجا شروع کنید.
یک فرستنده فشار کوچک، انتقال اطلاعات را بین تجهیزات موجود در محل و سیستم کنترل متصل می کند. درک فرآیند کار آن، نصب، نگهداری و رسیدگی بعدی به خطا را بسیار روان‌تر می‌کند.
- استخراج شده از یک حساب عمومی بررسی شده
Yuyao Huangong automation instruments factory