לכל מי שזה עתה בא במגע עם משדרי לחץ תהיה שאלה: מה בדיוק יש בתוך המכשיר שיכול לקבוע את הלחץ בצנרת?
ערכי הלחץ הנראים בחדר הבקרה מתקבלים באמצעות סדרה של המרות.
הבנת העיקרון הכולל של משדר הלחץ תקל על פתרון בעיות באתר כגון תצוגת לחץ חריגה, אפס סחיפה ותפוקה לא יציבה.
1. מה קורה ללחץ במשדר?
כאשר מודדים לחץ בסביבה תעשייתית, המשמעות היא בעצם הפעלת הלחץ על רכיב שיכול לחוש את השינוי.
קשר החישוב ללחץ הוא: P = F / A
לחץ = הפעלת כוח ÷ אזור יישום. כלומר, באותה גודל של כוח, אזורי היישום השונים מביאים ללחצים שונים.
משדרי לחץ מותקנים על צינורות, מיכלי אחסון או ציוד, והכוח המכני המתקבל מועבר ללחץ הבינוני הפנימי דרך ממשק התהליך.
ביניהם, ישנו מרכיב מרכזי בתוך משדר הלחץ הנקרא האלמנט הרגיש. מבנים נפוצים כוללים דיאפרגמות מתכת, דיאפרגמות קרמיות, מבנים של מד מתח ואלמנטי מדידה אלסטיים.
קח כדוגמה את משדר הלחץ הנפוץ מסוג דיאפרגמה.
לאחר שהלחץ הבינוני יפעל על הסרעפת, הסרעפת תעבור כיפוף קל. השינוי הזה קטן מאוד ואי אפשר לראות אותו בעין בלתי מזוינת, אבל החיישן יכול לזהות אותו.
כאשר הלחץ עולה, הסרעפת משתנה יותר; כאשר הלחץ יורד, הדיאפרגמה חוזרת למצבה המקורי.
המכשיר קובע את רמת הלחץ על סמך שינוי זה.
II. כיצד משתנה חוש המשדר?
למשדרי לחץ מיצרנים שונים ומדגמים שונים עשויים להיות עקרונות מדידה פנימיים שונים.
הסוגים הנפוצים ביותר של משדרי לחץ באתר כוללים סוגים piezoresistive, capacitive ו-resonant.
משדר לחץ פייזוריסטי
משדר הלחץ ה-piezoresistive מודד לחץ על ידי זיהוי השינוי בהתנגדות כאשר החומר נתון לכוח.
לחץ פועל על הסרעפת וגורם לה לעיוות. האלמנטים ה-piezoresistive המותקנים בפנים מושפעים מהלחץ, וערכי ההתנגדות שלהם משתנים.
המעגל האלקטרוני מזהה את השינוי הזה ואז מגביר, מפצה וממיר אותו ליציאת אות לחץ מתאים.
מבנה זה נמצא בשימוש נרחב במערכות הידראוליות, מדידת לחץ ציוד ומדידת צנרת תעשייתית.
במהלך תחזוקה באתר, אם יש חשד שהחיישן הפנימי של משדר הלחץ פגום או שהשבב הפייזורזיסטי אינו תקין, אחת הסיבות שיש לקחת בחשבון היא החריגות של השבב הפייזוריסטי.
משדר לחץ קיבולי
שיטת המדידה של משדר הלחץ הקיבולי קשורה לשינוי במרחק.
למכשיר יש שתי אלקטרודות בפנים. כאשר הלחץ משתנה, דיאפרגמת המדידה נעה, מה שגורם לשינוי המרחק בין האלקטרודות, וגם הקיבול משתנה בהתאם.
המודול האלקטרוני מזהה את השינוי בקיבול וממיר אותו לתפוקת לחץ.
במפעלי הפטרוכימיה, הכוח והכימיקלים, מכשירים רבים למדידת לחץ ולחץ הפרש ברמת דיוק גבוהה מאמצים מבנה זה.
משדר לחץ תהודה
משדר הלחץ התהודה מודד לחץ על ידי שינוי הלחץ המכני הנגרם על ידי הלחץ, והתדר הטבעי של אלמנט התהודה הרגיש משתנה, ואז השינוי בתדר נקרא על ידי המעגל האלקטרוני כדי לחשב את ערך הלחץ.
סוג זה של מכשיר משמש בדרך כלל בתרחישי מדידה עם דרישות יציבות גבוהות.
שלוש, האם משדר הלחץ מוציא 4-20mA?
באתר המפעל, משדר הלחץ מחובר בדרך כלל למכשירי DCS, PLC או תצוגה. כפי שאנו רואים לעתים קרובות, 0 MPa מתאים ל-4 mA; קנה מידה מלא מתאים ל-20 mA.
למה לא להשתמש ב-0-20 mA?
זה קשור בעיקר לשימוש באתר.
אם גם נקודת האפס היא 0 mA, אז לאחר ניתוק המעגל הוא יהיה גם 0 mA, והמערכת תתקשה לקבוע אם הלחץ הוא אפס או שיש בעיה במעגל.
לאחר שימוש ב-4 mA כנקודת האפס, כאשר קיים לחץ האפס הרגיל, למעגל עדיין יש 4 mA; כאשר המעגל מנותק, הזרם יירד לכמעט 0 mA.
מערכת הבקרה יכולה להשתמש בשינוי זה כדי לקבוע את החריגה.
בנוסף, אות הזרם מושפע פחות מהשינוי בהתנגדות המוליך, ובתנאי של עמידה בדרישות המתח והעומס של המעגל, הוא מתאים לשידור למרחקים ארוכים באתרי תעשייה. עם זאת, האות הנוכחי צריך לשקול גם הפרעות אלקטרומגנטיות, הארקה, מיגון והנחת קווים.
כיום, למשדרי לחץ חכמים רבים יש גם תקשורת HART, שניתן לקרוא פרמטרים, לבדוק סטטוס ולשנות הגדרות באמצעות בקר כף יד.
ארבע, ההבדלים בין לחץ מד, לחץ מוחלט ולחץ דיפרנציאלי
במדידת לחץ, אנו רואים לעתים קרובות לחץ מד, לחץ מוחלט ולחץ דיפרנציאלי. ההבדל ביניהם טמון בבחירת לחץ ההתייחסות.
מד לחץ
מד לחץ הוא מה שאנו מתייחסים בדרך כלל ל"לחץ" בשטח.
זה מתייחס ללחץ האטמוספרי. לדוגמה, מד לחץ מראה 0.6 מגפ"ס, המצביע על כך שהלחץ בתוך הציוד גבוה ב-0.6 מג"פ מהלחץ האטמוספרי החיצוני.
למדידת לחץ בצנרת ומדידות לחץ בציוד, רוב המשתמשים משתמשים במד לחץ.
לחץ מוחלט
לחץ מוחלט מתייחס לוואקום מוחלט.
הקשר בין השניים: לחץ מוחלט = לחץ מד + לחץ אטמוספרי מקומי
בתרחישים מסוימים של ציוד ואקום ותרחישי חישוב גז, יש להשתמש בלחץ מוחלט.
לחץ דיפרנציאלי
לחץ דיפרנציאלי מודד את הפרש הלחץ בין שני עמדות.
נוסחת חישוב: ΔP = P1 - P2
לדוגמה, משדר לחץ דיפרנציאלי מותקן לפני ואחרי מסנן. כאשר המסנן נקי, הפרש הלחץ בין שני הצדדים קטן.
במידה והפרש הלחצים בין החלק הקדמי והאחורי של המסנן גדל לאחר שהוא פועל במשך תקופה, המערכת יכולה לקבוע על סמך הנתונים שזה נובע מחסימה של אלמנט המסנן הגורמת לעלייה בהתנגדות הסינון.
מדי זרימה של לוחות פתח מחשבים גם את הזרימה על בסיס עקרון הלחץ ההפרש.
V. כיצד לבדוק אם משדר הלחץ מוצג בצורה לא מדויקת?
כאשר יש בעיה במדידת לחץ, אין זה בהכרח שהמשדר מקולקל. כאשר מבצעים פתרון בעיות באתר, מתחילים בדרך כלל מכמה היבטים.
1. בדוק את מיקום הקשה בלחץ ואת צינור מוביל הלחץ
בעת מדידת לחץ נוזלי, אם יש אוויר בצינור עופרת הלחץ, זה ישפיע על העברת הלחץ.
כאשר מודדים מדיום עם זיהומים, אם פתח הקשה בלחץ חסום, זה יגרום לתצוגת הלחץ להיות נמוכה יותר או לא להשתנות.
במהלך הבדיקה, יש צורך לאשר:
• האם פתח הקשה בלחץ חסום;
• האם יש הצטברות אוויר בצינור עופרת הלחץ;
• האם מצב השסתום תקין.
2. בדוק את השפעת הטמפרטורה
מדיה בטמפרטורה גבוהה תשפיע על המבנה הפנימי של המכשיר. חום יגרום לשינויים במאפיינים של אלמנטים רגישים, במבנה ובנפח הנוזל, המשפיעים ישירות על המשדר, וכתוצאה מכך שינוי בנקודת האפס.
לכן, במצבים רבים באתר, מיכלי עיבוי קרים, עיקולים קרים או אמצעי בידוד וקירור מתאימים אחרים יוגדרו על סמך טמפרטורת התהליך המותרת, שיטת ההתקנה ודרישות התהליך של המכשיר.
3. בדוק את תנודות הלחץ
לעתים קרובות יש תנודות לחץ ביציאת המשאבה, יציאת המדחס וליד השסתום.
כאשר הלחץ משתנה במהירות, גם הפלט של המשדר יקפוץ. יש צורך לשלב את התהליך כדי לקבוע אם הגורם למצבים כאלה הוא שינוי הלחץ בפועל או המכשיר המושפע.
4. בדוק את הגדרת הטווח
לכמה משדרי לחץ באתר יש הגדרת טווח גדול מדי.
לדוגמה, אם הלחץ הרגיל של הציוד הוא רק 0.3 MPa, אך מותקן משדר עם טווח של 0 עד 10 MPa. למרות שהמכשיר יכול למדוד כרגיל, אפקט התצוגה באזור הלחץ הנמוך יושפע.
לכן, בחירת הטווח צריכה להיקבע בהתבסס על לחץ ההפעלה בפועל.
VI. איך בוחרים משדר לחץ?
בעת הבחירה, בנוסף לטווח הלחץ, יש צורך גם לאשר:
טווח מדידה
שקול את הלחצים השונים של המכשיר בפעולה רגילה, תנאי הפעלה ותנאי עבודה חריגים.
דִיוּק
עיין במחווני הדיוק ובשיטות החישוב שסופקו על ידי היצרן.
יכולת מתח יתר
אשר את הלם הלחץ המרבי שהמכשיר יכול לעמוד בו.
חומר ליצירת קשר
הקפד לבדוק מראש אם הדיאפרגמה תואמת לחומר המגע, במיוחד עבור חומרי מאכל.
סביבת התקנה
אשר מראש שהמכשיר מתאים לאזורים מוגני פיצוץ, אזורים בטמפרטורה גבוהה ואזורים לחים.
VII. תַקצִיר
משדר הלחץ מותקן במקום, אך רק ערך לחץ אחד מוצג על מסך ה-DCS, הכולל שורה של תהליכים.
הלחץ בצנרת פועל על הסרעפת, הסרעפת עוברת שינויים, החיישן מזהה את השינויים, המודול האלקטרוני ממיר את האות, 4-20mA נשלח למערכת הבקרה, ולבסוף הוא מוצג כערך לחץ.
לכן, כאשר יש בעיה במשדר הלחץ, לא צריך להתמקד רק במכשיר עצמו.
נקודת הקשה בלחץ, צינור ההובלה, שיטת ההתקנה, הגדרות פרמטרים, קווי אות, כולם שייכים לחלק ממערכת מדידת הלחץ.
שליטה במשדר הלחץ אינה רק לזכור כמה עקרונות; חשוב יותר לדעת היכן להתחיל בפתרון בעיות כאשר מתרחשות בעיות באתר.
משדר לחץ קטן מחבר את העברת המידע בין הציוד באתר לבין מערכת הבקרה. הבנת תהליך העבודה שלו תהפוך את ההתקנה, התחזוקה והטיפול בתקלות שלאחר מכן לחלקים הרבה יותר.
-חולץ מחשבון ציבורי שנבדק על ידי עמיתים
Yuyao Huangong automation instruments factory
