Každý, kdo právě přišel do kontaktu s tlakovými snímači, bude mít otázku: Co přesně je uvnitř přístroje, který dokáže určit tlak v potrubí?
Hodnoty tlaku pozorované ve velínu jsou získány řadou převodů.
Pochopení celkového principu snímače tlaku usnadní odstraňování problémů na místě, jako je abnormální zobrazení tlaku, nulový posun a nestabilní výstup.
1. Co se stane s tlakem ve vysílači?
Při měření tlaku v průmyslovém prostředí to v podstatě znamená použití tlaku na součást, která dokáže snímat změnu.
Výpočtový vztah pro tlak je: P = F / A
Tlak = aplikovaná síla ÷ Oblast použití. To znamená, že při stejné velikosti síly vedou různé oblasti použití k různým tlakům.
Snímače tlaku jsou instalovány na potrubí, skladovací nádrže nebo zařízení a přijatá mechanická síla je přenášena na vnitřní tlak média přes procesní rozhraní.
Mezi nimi je klíčová součást uvnitř snímače tlaku zvaná citlivý prvek. Mezi běžné konstrukce patří kovové membrány, keramické membrány, struktury tenzometrů a elastické měřicí prvky.
Vezměte si jako příklad běžně používaný snímač tlaku membránového typu.
Po působení středního tlaku na membránu dojde k mírnému ohnutí membrány. Tato změna je velmi malá a není viditelná pouhým okem, ale snímač ji dokáže detekovat.
Když se tlak zvýší, membrána se více změní; při poklesu tlaku se membrána vrátí do původního stavu.
Na základě této změny přístroj určí úroveň tlaku.
II. Jak se změní smysl vysílače?
Snímače tlaku od různých výrobců a různých modelů mohou mít různé vnitřní principy měření.
Mezi nejběžnější typy snímačů tlaku na místě patří piezorezistivní, kapacitní a rezonanční typy.
Piezorezistivní snímač tlaku
Piezorezistivní snímač tlaku měří tlak detekcí změny odporu, když je materiál vystaven síle.
Tlak působí na membránu a způsobuje její deformaci. Piezorezistivní prvky instalované uvnitř jsou ovlivněny napětím a mění se hodnoty jejich odporu.
Elektronický obvod detekuje tuto změnu a poté ji zesílí, kompenzuje a převede na výstup odpovídajícího signálu tlaku.
Tato struktura je široce používána v hydraulických systémech, měření tlaku zařízení a měření průmyslových potrubí.
Pokud během údržby na místě existuje podezření, že je poškozen vnitřní snímač tlakového vysílače nebo je piezorezistivní čip abnormální, jedním z důvodů, které je třeba zvážit, je abnormalita piezorezistivního čipu.
Kapacitní snímač tlaku
Způsob měření kapacitního snímače tlaku souvisí se změnou vzdálenosti.
Přístroj má uvnitř dvě elektrody. Při změně tlaku se měřící membrána posouvá, čímž se mění vzdálenost mezi elektrodami a podle toho se mění i kapacita.
Elektronický modul detekuje změnu kapacity a převádí ji na tlakový výstup.
V petrochemických, energetických a chemických závodech využívá tuto strukturu mnoho vysoce přesných zařízení pro měření tlaku a rozdílu tlaku.
Vysílač rezonančního tlaku
Vysílač rezonančního tlaku měří tlak změnou mechanického namáhání způsobenou tlakem a změnou vlastní frekvence citlivého rezonančního prvku a poté je změna frekvence čtena elektronickým obvodem pro výpočet hodnoty tlaku.
Tento typ přístroje se běžně používá v měřicích scénářích s vysokými požadavky na stabilitu.
Zatřetí, má snímač tlaku výstup 4-20 mA?
Ve výrobním závodě je snímač tlaku obvykle připojen k DCS, PLC nebo zobrazovacím přístrojům. Jak často vidíme, 0 MPa odpovídá 4 mA; plný rozsah odpovídá 20 mA.
Proč nepoužít 0-20 mA?
Souvisí to především s používáním na místě.
Pokud je nulový bod také 0 mA, pak po odpojení obvodu bude také 0 mA a systém bude mít potíže s určením, zda je tlak nulový nebo je v obvodu problém.
Po použití 4 mA jako nulového bodu, když je přítomen normální nulový tlak, má obvod stále 4 mA; když je obvod odpojen, proud klesne na téměř 0 mA.
Řídicí systém může tuto změnu použít k určení abnormality.
Proudový signál je navíc méně ovlivněn změnou odporu vodiče a za podmínky splnění požadavků na napájecí napětí a zátěž obvodu je vhodný pro přenos na velké vzdálenosti v průmyslových areálech. Proudový signál však také musí brát v úvahu elektromagnetické rušení, uzemnění, stínění a problémy s kladením vedení.
V dnešní době má mnoho inteligentních snímačů tlaku také komunikaci HART, která umožňuje číst parametry, kontrolovat stav a upravovat nastavení pomocí ručního ovladače.
Za čtvrté, rozdíly mezi přetlakem, absolutním tlakem a diferenčním tlakem
Při měření tlaku často vidíme přetlak, absolutní tlak a diferenční tlak. Rozdíl mezi nimi spočívá ve výběru referenčního tlaku.
Měřicí tlak
Přetlak je to, co v terénu obvykle nazýváme "tlak".
Vztahuje se k atmosférickému tlaku. Například manometr ukazuje 0,6 MPa, což znamená, že tlak uvnitř zařízení je o 0,6 MPa vyšší než vnější atmosférický tlak.
Pro měření tlaku v potrubí a zařízení se většinou používá přetlak.
Absolutní tlak
Absolutní tlak označuje absolutní vakuum.
Vztah mezi těmito dvěma: Absolutní tlak = Přetlak + Místní atmosférický tlak
U některých vakuových zařízení a scénářů výpočtu plynu je třeba použít absolutní tlak.
Diferenční tlak
Diferenční tlak měří rozdíl tlaků mezi dvěma polohami.
Výpočtový vzorec: ΔP = P1 - P2
Například převodník diferenčního tlaku se instaluje před a za filtr. Když je filtr čistý, tlakový rozdíl mezi oběma stranami je malý.
Pokud se tlakový rozdíl mezi přední a zadní částí filtru po určité době provozu zvýší, může systém na základě údajů určit, že je to způsobeno ucpáním filtrační vložky, které způsobuje zvýšení filtračního odporu.
Clonové průtokoměry také vypočítávají průtok na principu diferenčního tlaku.
V. Jak zkontrolovat, zda snímač tlaku zobrazuje nepřesně?
Když se vyskytne problém s měřením tlaku, nemusí to nutně znamenat, že je vysílač rozbitý. Při řešení problémů na místě se obvykle začíná z několika aspektů.
1. Zkontrolujte polohu tlakového odběru a tlakové vedení
Pokud je při měření tlaku kapaliny v tlakovém vedení vzduch, ovlivní to přenos tlaku.
Pokud je při měření média s nečistotami ucpaný otvor pro odběr tlaku, způsobí to, že zobrazení tlaku bude nižší nebo se nezmění.
Při kontrole je nutné potvrdit:
• Je ucpaný výstupní otvor pro tlak;
• Dochází k nahromadění vzduchu v tlakovém vedení;
• Je stav ventilu správný.
2. Zkontrolujte vliv teploty
Vysokoteplotní média ovlivní vnitřní strukturu přístroje. Teplo způsobí změny v charakteristikách citlivých prvků, struktuře a objemu kapaliny, které přímo ovlivňují vysílač, což má za následek změnu nulového bodu.
Proto v mnoha situacích na místě budou nádoby na studenou kondenzaci, studené ohyby nebo jiná vhodná opatření pro izolaci a chlazení konfigurovány na základě povolené procesní teploty, způsobu instalace a procesních požadavků přístroje.
3. Zkontrolujte kolísání tlaku
Často dochází ke kolísání tlaku na výstupu čerpadla, výstupu kompresoru a v blízkosti ventilu.
Při rychlé změně tlaku naskočí i výstup vysílače. Je nutné zkombinovat proces, aby se zjistilo, zda je příčinou takových situací skutečná změna tlaku nebo zasažený přístroj.
4. Zkontrolujte nastavení rozsahu
Některé snímače tlaku na místě mají nastavení příliš velkého rozsahu.
Například pokud je normální tlak zařízení pouze 0,3 MPa, ale je instalován vysílač s rozsahem 0 až 10 MPa. Přestože přístroj může měřit normálně, bude ovlivněn efekt zobrazení v oblasti nízkého tlaku.
Proto je třeba výběr rozsahu určit na základě skutečného provozního tlaku.
VI. Jak vybrat snímač tlaku?
Při výběru je kromě rozsahu tlaku nutné potvrdit také:
Rozsah měření
Zvažte různé tlaky přístroje za normálního provozu, spouštěcích podmínek a abnormálních pracovních podmínek.
Přesnost
Viz indikátory přesnosti a metody výpočtu poskytnuté výrobcem.
Přepěťová schopnost
Potvrďte maximální tlakový ráz, který přístroj vydrží.
Kontaktní materiál
Nezapomeňte předem zkontrolovat, zda je membrána kompatibilní s kontaktním materiálem, zejména pro korozivní média.
Instalační prostředí
Předem si ověřte, že je přístroj vhodný pro prostory chráněné proti výbuchu, prostory s vysokou teplotou a vlhké prostory.
VII. Shrnutí
Převodník tlaku je instalován na místě, ale na obrazovce DCS se zobrazuje pouze jedna hodnota tlaku, což zahrnuje řadu procesů.
Tlak v potrubí působí na membránu, membrána prochází změnami, senzor změny zaznamená, elektronický modul převede signál, do řídicího systému se odešle 4-20mA a nakonec se zobrazí jako hodnota tlaku.
Proto, když se vyskytne problém s tlakovým vysílačem, neměli bychom se soustředit pouze na samotný přístroj.
Odběrné místo tlaku, přívodní potrubí, způsob instalace, nastavení parametrů, signální vedení, to vše patří k systému měření tlaku.
Zvládnutí snímače tlaku není jen o zapamatování si několika zásad; je důležitější vědět, kde začít s odstraňováním problémů, když nastanou problémy na místě.
Malý snímač tlaku spojuje přenos informací mezi zařízením na místě a řídicím systémem. Pochopení jeho pracovního procesu výrazně usnadní následnou instalaci, údržbu a odstraňování závad.
— Převzato z recenzovaného veřejného účtu
Yuyao Huangong automation instruments factory
