ใครก็ตามที่เพิ่งสัมผัสกับเครื่องส่งสัญญาณแรงดันจะมีคำถาม: มีอะไรอยู่ภายในเครื่องมือที่สามารถกำหนดแรงดันในท่อได้?
การทำความเข้าใจหลักการโดยรวมของเครื่องส่งสัญญาณแรงดันจะช่วยให้แก้ไขปัญหาในไซต์งานได้ง่ายขึ้น เช่น การแสดงแรงดันที่ผิดปกติ การเคลื่อนตัวเป็นศูนย์ และเอาต์พุตที่ไม่เสถียร
1. จะเกิดอะไรขึ้นกับแรงดันในเครื่องส่งสัญญาณ?
เมื่อวัดความดันในโรงงานอุตสาหกรรม สิ่งสำคัญคือการใช้แรงดันกับส่วนประกอบที่สามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงได้
ความสัมพันธ์ในการคำนวณความดันคือ: P = F / A
ความดัน = แรงที่ใช้ KW พื้นที่ใช้งาน กล่าวคือ ด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากัน พื้นที่การใช้งานที่แตกต่างกันจะส่งผลให้เกิดแรงกดดันต่างกัน
เครื่องส่งสัญญาณความดันได้รับการติดตั้งบนท่อ ถังเก็บ หรืออุปกรณ์ และแรงทางกลที่ได้รับจะถูกส่งไปยังแรงดันปานกลางภายในผ่านทางส่วนต่อประสานของกระบวนการ
มีส่วนประกอบสำคัญภายในเครื่องส่งสัญญาณความดันที่เรียกว่าองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน โครงสร้างทั่วไปได้แก่ ไดอะแฟรมโลหะ ไดอะแฟรมเซรามิก โครงสร้างสเตรนเกจ และองค์ประกอบการวัดแบบยืดหยุ่น
ยกตัวอย่างเครื่องส่งสัญญาณแรงดันชนิดไดอะแฟรมที่ใช้กันทั่วไป
หลังจากที่แรงดันปานกลางส่งผลต่อไดอะแฟรม ไดอะแฟรมจะเกิดการโค้งงอเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงนี้มีขนาดเล็กมากและไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า แต่เซ็นเซอร์สามารถตรวจจับได้
เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ไดอะแฟรมจะเปลี่ยนไปมากขึ้น เมื่อความดันลดลง ไดอะแฟรมจะกลับสู่สถานะเดิม
เครื่องมือจะกำหนดระดับความดันตามการเปลี่ยนแปลงนี้
ครั้งที่สอง ความรู้สึกของเครื่องส่งสัญญาณเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร?
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันจากผู้ผลิตหลายรายและรุ่นต่างกันอาจมีหลักการวัดภายในที่แตกต่างกัน
ประเภทของเครื่องส่งสัญญาณความดันที่พบบ่อยที่สุดในไซต์งาน ได้แก่ ประเภทพีโซรีซิสทีฟ คาปาซิทีฟ และเรโซแนนซ์
เครื่องส่งสัญญาณแรงดัน Piezoresistive
เครื่องส่งสัญญาณความดันแบบพายโซรีซิสทีฟจะวัดความดันโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานเมื่อวัสดุถูกแรง
แรงดันกระทำต่อไดอะแฟรม ทำให้เกิดการเสียรูป องค์ประกอบ Piezoresistive ที่ติดตั้งอยู่ภายในจะได้รับผลกระทบจากความเครียด และค่าความต้านทานจะเปลี่ยนไป
วงจรอิเล็กทรอนิกส์ตรวจพบการเปลี่ยนแปลงนี้ จากนั้นจึงขยาย ชดเชย และแปลงเป็นสัญญาณแรงดันที่สอดคล้องกัน
โครงสร้างนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบไฮดรอลิก การวัดแรงดันอุปกรณ์ และการวัดท่ออุตสาหกรรม
ในระหว่างการบำรุงรักษานอกสถานที่ หากสงสัยว่าเซ็นเซอร์ภายในของเครื่องส่งสัญญาณความดันเสียหายหรือชิปพายโซรีซิสทีฟผิดปกติ สาเหตุหนึ่งที่ต้องพิจารณาก็คือความผิดปกติของชิปพายโซรีซิสทีฟ
เครื่องส่งสัญญาณความดันแบบ Capacitive
วิธีการวัดของเครื่องส่งสัญญาณความดันแบบคาปาซิทีฟสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงระยะทาง
เครื่องมือนี้มีอิเล็กโทรดสองอันอยู่ข้างใน เมื่อความดันเปลี่ยนแปลง ไดอะแฟรมการวัดจะเคลื่อนที่ ส่งผลให้ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดเปลี่ยนแปลง และความจุก็เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย
โมดูลอิเล็กทรอนิกส์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความจุและแปลงเป็นแรงดันเอาต์พุต
ในโรงงานปิโตรเคมี พลังงาน และเคมี อุปกรณ์ตรวจวัดความดันและความดันแตกต่างที่มีความแม่นยำสูงจำนวนมากใช้โครงสร้างนี้
เครื่องส่งสัญญาณความดันเรโซแนนซ์
เครื่องส่งสัญญาณความดันเรโซแนนซ์จะวัดความดันโดยการเปลี่ยนแปลงความเค้นเชิงกลที่เกิดจากความดัน และความถี่ธรรมชาติขององค์ประกอบเรโซแนนซ์ที่ละเอียดอ่อนเปลี่ยนแปลง จากนั้นวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะอ่านการเปลี่ยนแปลงความถี่เพื่อคำนวณค่าความดัน
เครื่องมือประเภทนี้มักใช้ในสถานการณ์การวัดที่ต้องการความเสถียรสูง
สามเครื่องส่งสัญญาณความดันส่งออก 4-20mA หรือไม่?
ที่ไซต์งานโรงงาน เครื่องส่งสัญญาณความดันมักจะเชื่อมต่อกับ DCS, PLC หรืออุปกรณ์แสดงผล อย่างที่เรามักจะเห็น 0 MPa สอดคล้องกับ 4 mA; เต็มสเกลสอดคล้องกับ 20 mA
ทำไมไม่ใช้ 0-20 mA?
ส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับการใช้งานในสถานที่
หากจุดศูนย์เป็น 0 mA ด้วย หลังจากตัดการเชื่อมต่อวงจรแล้ว ก็จะเป็น 0 mA เช่นกัน และระบบจะมีปัญหาในการพิจารณาว่าความดันเป็นศูนย์หรือมีปัญหากับวงจร
หลังจากใช้ 4 mA เป็นจุดศูนย์ เมื่อแรงดันศูนย์ปกติวงจรยังคงมี 4 mA; เมื่อตัดการเชื่อมต่อวงจร กระแสจะลดลงเหลือเกือบ 0 mA
ระบบควบคุมสามารถใช้การเปลี่ยนแปลงนี้เพื่อตรวจสอบความผิดปกติ
นอกจากนี้ สัญญาณปัจจุบันจะได้รับผลกระทบน้อยลงจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของตัวนำ และภายใต้เงื่อนไขของแรงดันไฟฟ้าและข้อกำหนดโหลดของวงจร จึงเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณทางไกลในพื้นที่อุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม สัญญาณปัจจุบันยังต้องพิจารณาปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า การต่อสายดิน การป้องกัน และการวางสายด้วย
ในปัจจุบัน เครื่องส่งสัญญาณความดันอัจฉริยะจำนวนมากยังมีการสื่อสาร HART ซึ่งสามารถอ่านพารามิเตอร์ ตรวจสอบสถานะ และแก้ไขการตั้งค่าผ่านตัวควบคุมมือถือได้
สี่ ความแตกต่างระหว่างความดันเกจ ความดันสัมบูรณ์ และความดันแตกต่าง
ในการวัดความดัน เรามักจะเห็นความดันเกจ ความดันสัมบูรณ์ และความดันแตกต่าง ความแตกต่างอยู่ที่การเลือกความดันอ้างอิง
เกจวัดแรงดัน
ความดันเกจคือสิ่งที่เรามักเรียกว่า "ความดัน" ในสนาม
มันหมายถึงความกดอากาศ ตัวอย่างเช่น เกจวัดความดันแสดง 0.6 MPa ซึ่งบ่งชี้ว่าความดันภายในอุปกรณ์สูงกว่าความดันบรรยากาศภายนอก 0.6 MPa
สำหรับการวัดแรงดันท่อและแรงดันอุปกรณ์ ส่วนใหญ่จะใช้แรงดันเกจ
แรงกดดันล้วนๆ
ความดันสัมบูรณ์หมายถึงสุญญากาศสัมบูรณ์
ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสอง: ความดันสัมบูรณ์ = ความดันเกจ + ความดันบรรยากาศเฉพาะที่
ในบางสถานการณ์การคำนวณอุปกรณ์สุญญากาศและก๊าซ จำเป็นต้องใช้แรงดันสัมบูรณ์
ความดันแตกต่าง
ความดันแตกต่างจะวัดความแตกต่างของความดันระหว่างสองตำแหน่ง
สูตรการคำนวณ: ΔP = P1 - P2
ตัวอย่างเช่น มีการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณความดันแตกต่างก่อนและหลังตัวกรอง เมื่อตัวกรองสะอาด ความแตกต่างของแรงดันระหว่างทั้งสองด้านจะมีน้อย
หากความแตกต่างของแรงดันระหว่างด้านหน้าและด้านหลังของตัวกรองเพิ่มขึ้นหลังจากใช้งานเป็นระยะเวลาหนึ่ง ระบบสามารถระบุได้จากข้อมูลที่เกิดจากการอุดตันของส่วนประกอบตัวกรอง ส่งผลให้ความต้านทานการกรองเพิ่มขึ้น
โฟลว์มิเตอร์แบบแผ่นปากยังคำนวณการไหลตามหลักการของแรงดันต่าง
V. จะตรวจสอบได้อย่างไรว่าเครื่องส่งสัญญาณความดันแสดงไม่ถูกต้อง?
เมื่อเกิดปัญหากับการวัดความดัน ไม่จำเป็นว่าทรานสมิตเตอร์จะเสียหายเสมอไป เมื่อดำเนินการแก้ไขปัญหานอกสถานที่ โดยทั่วไปปัญหาจะเริ่มต้นจากหลายแง่มุม
1. ตรวจสอบตำแหน่งกรีดแรงดันและท่อนำแรงดัน
ในการวัดแรงดันของเหลว หากมีอากาศอยู่ในท่อนำแรงดันจะส่งผลต่อการส่งผ่านแรงดัน
เมื่อตรวจวัดตัวกลางที่มีสิ่งเจือปน หากช่องต๊าปแรงดันถูกปิดกั้น จะทำให้การแสดงแรงดันลดลงหรือไม่เปลี่ยนแปลง
ในระหว่างการตรวจสอบ จำเป็นต้องยืนยัน:
• พอร์ตกรีดแรงดันถูกปิดกั้นหรือไม่
• มีอากาศสะสมอยู่ในท่อนำแรงดันหรือไม่
• สถานะของวาล์วถูกต้องหรือไม่
2. ตรวจสอบอิทธิพลของอุณหภูมิ
ตัวกลางที่มีอุณหภูมิสูงจะส่งผลต่อโครงสร้างภายในของเครื่อง ความร้อนจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะขององค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อน โครงสร้าง และปริมาตรของของเหลว ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อตัวส่งสัญญาณ ส่งผลให้จุดศูนย์เปลี่ยนแปลง
ดังนั้นในสถานการณ์ต่างๆ ในสถานที่ปฏิบัติงาน ภาชนะควบแน่นเย็น การโค้งงอเย็น หรือมาตรการฉนวนและความเย็นที่เหมาะสมอื่นๆ จะได้รับการกำหนดค่าตามอุณหภูมิกระบวนการที่อนุญาต วิธีการติดตั้ง และข้อกำหนดกระบวนการของอุปกรณ์
3. ตรวจสอบความผันผวนของแรงดัน
มักจะมีความผันผวนของแรงดันที่ทางออกของปั๊ม ทางออกของคอมเพรสเซอร์ และใกล้กับวาล์ว
เมื่อความดันเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เอาท์พุตของเครื่องส่งสัญญาณก็จะกระโดดเช่นกัน จำเป็นต้องรวมกระบวนการเพื่อพิจารณาว่าสาเหตุของสถานการณ์ดังกล่าวเกิดจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันจริงหรือเครื่องมือที่ได้รับผลกระทบ
4. ตรวจสอบการตั้งค่าช่วง
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่ไซต์งานบางรุ่นมีการตั้งค่าช่วงกว้างเกินไป
ตัวอย่างเช่น หากความดันปกติของอุปกรณ์อยู่ที่ 0.3 MPa แต่มีการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณที่มีช่วง 0 ถึง 10 MPa แม้ว่าเครื่องมือจะสามารถวัดได้ตามปกติ แต่เอฟเฟกต์การแสดงผลในบริเวณแรงดันต่ำจะได้รับผลกระทบ
ดังนั้น การเลือกช่วงจึงต้องพิจารณาจากแรงดันใช้งานจริง
วี. จะเลือกเครื่องส่งสัญญาณแรงดันได้อย่างไร?
เมื่อเลือก นอกเหนือจากช่วงแรงดันแล้ว ยังจำเป็นต้องยืนยันด้วย:
ช่วงการวัด
พิจารณาแรงกดดันที่แตกต่างกันของอุปกรณ์ภายใต้การทำงานปกติ สภาพการเริ่มต้น และสภาพการทำงานที่ผิดปกติ
ความแม่นยำ
อ้างอิงถึงตัวบ่งชี้ความแม่นยำและวิธีการคำนวณที่ผู้ผลิตให้ไว้
ความสามารถด้านแรงดันไฟฟ้าเกิน
ยืนยันแรงดันช็อกสูงสุดที่เครื่องมือสามารถทนได้
ติดต่อวัสดุ
โปรดตรวจสอบล่วงหน้าว่าไดอะแฟรมเข้ากันได้กับวัสดุหน้าสัมผัสหรือไม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
สภาพแวดล้อมการติดตั้ง
ตรวจสอบล่วงหน้าว่าเครื่องมือนี้เหมาะสำหรับพื้นที่ป้องกันการระเบิด พื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูง และพื้นที่ชื้น
ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว สรุป
มีการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณความดันที่ไซต์งาน แต่จะแสดงค่าความดันเพียงค่าเดียวบนหน้าจอ DCS ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่างๆ มากมาย
ความดันในท่อส่งผลต่อไดอะแฟรม ไดอะแฟรมมีการเปลี่ยนแปลง เซ็นเซอร์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลง โมดูลอิเล็กทรอนิกส์จะแปลงสัญญาณ 4-20mA จะถูกส่งไปยังระบบควบคุม และสุดท้ายจะแสดงเป็นค่าความดัน
ดังนั้นเมื่อเกิดปัญหากับเครื่องส่งสัญญาณความดัน คุณไม่ควรมุ่งความสนใจไปที่ตัวเครื่องมือเพียงอย่างเดียว
จุดต๊าปแรงดัน ท่อนำเข้า วิธีการติดตั้ง การตั้งค่าพารามิเตอร์ สายสัญญาณ ทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบการวัดแรงดัน
การเรียนรู้เครื่องส่งสัญญาณแรงดันอย่างเชี่ยวชาญไม่ใช่แค่การจดจำหลักการบางประการเท่านั้น สิ่งสำคัญกว่าคือต้องรู้ว่าจะเริ่มแก้ไขปัญหาจากที่ใดเมื่อเกิดปัญหาที่ไซต์งาน
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันขนาดเล็กเชื่อมต่อการส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ในไซต์งานและระบบควบคุม การทำความเข้าใจกระบวนการทำงานจะทำให้การติดตั้ง การบำรุงรักษา และการจัดการข้อผิดพลาดในภายหลังราบรื่นยิ่งขึ้น
— ดึงมาจากบัญชีสาธารณะที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ
Yuyao Huangong automation instruments factory