Bất cứ ai mới tiếp xúc với máy phát áp lực chắc chắn sẽ có một câu hỏi: Bên trong thiết bị đó có những gì có thể xác định được áp suất trong đường ống?
Các giá trị áp suất nhìn thấy trong phòng điều khiển thu được thông qua một loạt các chuyển đổi.
Hiểu nguyên lý chung của bộ truyền áp suất sẽ giúp khắc phục sự cố tại chỗ dễ dàng hơn như hiển thị áp suất bất thường, độ lệch bằng 0 và đầu ra không ổn định.
1. Điều gì xảy ra với áp suất trong máy phát?
Khi đo áp suất trong môi trường công nghiệp, về cơ bản nó có nghĩa là áp dụng áp suất lên một bộ phận có thể cảm nhận được sự thay đổi.
Mối quan hệ tính toán áp suất là: P = F/A
Áp suất = Lực tác dụng `Diện tích ứng dụng. Nghĩa là, với cùng một độ lớn lực, các phạm vi ứng dụng khác nhau sẽ dẫn đến áp lực khác nhau.
Bộ truyền áp suất được lắp đặt trên đường ống, bể chứa hoặc thiết bị và lực cơ học nhận được sẽ được truyền đến áp suất trung bình bên trong thông qua giao diện quy trình.
Trong số đó, có một bộ phận quan trọng bên trong bộ truyền áp suất được gọi là bộ phận nhạy cảm. Các cấu trúc phổ biến bao gồm màng chắn kim loại, màng chắn gốm, cấu trúc máy đo biến dạng và các bộ phận đo đàn hồi.
Lấy máy phát áp suất dạng màng thường được sử dụng làm ví dụ.
Sau khi áp suất trung bình tác động lên màng ngăn, màng ngăn sẽ bị uốn cong nhẹ. Sự thay đổi này rất nhỏ và không thể nhìn thấy bằng mắt thường nhưng cảm biến có thể phát hiện được.
Khi áp suất tăng, cơ hoành thay đổi nhiều hơn; khi áp suất giảm, màng ngăn trở về trạng thái ban đầu.
Dụng cụ xác định mức áp suất dựa trên sự thay đổi này.
II. Cảm giác của máy phát thay đổi như thế nào?
Bộ truyền áp suất của các nhà sản xuất khác nhau và của các mẫu khác nhau có thể có các nguyên tắc đo bên trong khác nhau.
Các loại máy phát áp suất phổ biến nhất tại địa điểm này bao gồm loại áp điện, điện dung và cộng hưởng.
Máy phát áp suất Piezoresistive
Bộ truyền áp suất áp điện trở đo áp suất bằng cách phát hiện sự thay đổi điện trở khi vật liệu chịu tác dụng của lực.
Áp lực tác động lên cơ hoành, khiến nó bị biến dạng. Các phần tử áp điện được lắp đặt bên trong bị ảnh hưởng bởi ứng suất và giá trị điện trở của chúng thay đổi.
Mạch điện tử phát hiện sự thay đổi này và sau đó khuếch đại, bù và chuyển đổi nó thành tín hiệu áp suất tương ứng.
Cấu trúc này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thủy lực, đo áp suất thiết bị và đo đường ống công nghiệp.
Trong quá trình bảo trì tại chỗ, nếu nghi ngờ cảm biến bên trong của bộ truyền áp suất bị hỏng hoặc chip áp điện không bình thường, một trong những lý do cần xem xét là sự bất thường của chip áp điện.
Máy phát áp suất điện dung
Phương pháp đo của máy phát áp suất điện dung có liên quan đến sự thay đổi khoảng cách.
Dụng cụ có hai điện cực bên trong. Khi áp suất thay đổi, màng đo sẽ di chuyển khiến khoảng cách giữa các điện cực thay đổi và điện dung cũng thay đổi tương ứng.
Mô-đun điện tử phát hiện sự thay đổi điện dung và chuyển nó thành đầu ra áp suất.
Trong các nhà máy hóa dầu, điện và hóa chất, nhiều thiết bị đo áp suất và chênh lệch áp suất có độ chính xác cao áp dụng cấu trúc này.
Máy phát áp suất cộng hưởng
Bộ truyền áp suất cộng hưởng đo áp suất do sự thay đổi ứng suất cơ học do áp suất gây ra và tần số tự nhiên của phần tử cộng hưởng nhạy cảm thay đổi, sau đó sự thay đổi tần số được mạch điện tử đọc để tính giá trị áp suất.
Loại thiết bị này thường được sử dụng trong các tình huống đo lường có yêu cầu độ ổn định cao.
Thứ ba, máy phát áp suất có xuất ra 4-20mA không?
Tại nhà máy, bộ truyền áp suất thường được kết nối với DCS, PLC hoặc các thiết bị hiển thị. Như chúng ta thường thấy, 0 MPa tương ứng với 4 mA; toàn thang đo tương ứng với 20 mA.
Tại sao không sử dụng 0-20 mA?
Nó chủ yếu liên quan đến việc sử dụng tại chỗ.
Nếu điểm 0 cũng là 0 mA thì sau khi ngắt mạch cũng sẽ là 0 mA, hệ thống sẽ gặp khó khăn trong việc xác định xem áp suất có bằng 0 hay mạch có vấn đề.
Sau khi sử dụng 4 mA làm điểm 0, khi có áp suất 0 bình thường, mạch vẫn có 4 mA; khi ngắt mạch, dòng điện sẽ giảm xuống gần 0 mA.
Hệ thống điều khiển có thể sử dụng sự thay đổi này để xác định sự bất thường.
Ngoài ra, tín hiệu dòng điện ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi điện trở của dây dẫn, trong điều kiện đáp ứng yêu cầu về điện áp nguồn và tải của mạch, thích hợp cho việc truyền tải đường dài trong các khu công nghiệp. Tuy nhiên, tín hiệu hiện tại cũng cần xem xét các vấn đề nhiễu điện từ, nối đất, che chắn và đặt đường dây.
Ngày nay, nhiều máy phát áp suất thông minh còn có giao tiếp HART, có thể đọc thông số, kiểm tra trạng thái và sửa đổi cài đặt thông qua bộ điều khiển cầm tay.
Bốn, sự khác biệt giữa áp suất đo, áp suất tuyệt đối và áp suất chênh lệch
Trong đo áp suất, chúng ta thường thấy áp suất đo, áp suất tuyệt đối và áp suất chênh lệch. Sự khác biệt giữa chúng nằm ở việc lựa chọn áp suất tham chiếu.
Đo áp suất
Áp suất đo là thứ mà chúng ta thường gọi là "áp suất" tại hiện trường.
Nó đề cập đến áp suất khí quyển. Ví dụ: đồng hồ đo áp suất hiển thị 0,6 MPa, cho biết áp suất bên trong thiết bị cao hơn 0,6 MPa so với áp suất khí quyển bên ngoài.
Để đo áp suất đường ống và áp suất thiết bị, hầu hết đều sử dụng máy đo áp suất.
Áp suất tuyệt đối
Áp suất tuyệt đối đề cập đến chân không tuyệt đối.
Mối quan hệ giữa hai yếu tố này: Áp suất tuyệt đối = Áp suất đo + Áp suất khí quyển cục bộ
Trong một số tình huống tính toán thiết bị chân không và khí, cần phải sử dụng áp suất tuyệt đối.
Áp suất chênh lệch
Áp suất chênh lệch đo chênh lệch áp suất giữa hai vị trí.
Công thức tính: ΔP = P1 - P2
Ví dụ, một bộ truyền áp suất chênh lệch được lắp đặt trước và sau bộ lọc. Khi bộ lọc sạch, chênh lệch áp suất giữa hai bên nhỏ.
Nếu chênh lệch áp suất giữa mặt trước và mặt sau của bộ lọc tăng lên sau khi bộ lọc chạy được một thời gian, hệ thống có thể xác định dựa trên dữ liệu rằng nguyên nhân là do phần tử bộ lọc bị tắc làm tăng khả năng cản của bộ lọc.
Lưu lượng kế tấm lỗ cũng tính toán lưu lượng dựa trên nguyên lý chênh lệch áp suất.
V. Làm thế nào để kiểm tra xem bộ truyền áp suất có hiển thị không chính xác hay không?
Khi đo áp suất có vấn đề, không nhất thiết là bộ truyền tín hiệu bị hỏng. Khi tiến hành khắc phục sự cố tại chỗ, người ta thường bắt đầu từ một số khía cạnh.
1. Kiểm tra vị trí lỗ lấy áp và ống dẫn áp
Khi đo áp suất chất lỏng, nếu có không khí trong ống dẫn áp sẽ ảnh hưởng đến việc truyền áp suất.
Khi đo môi trường có tạp chất, nếu cổng lấy áp suất bị chặn sẽ khiến màn hình áp suất thấp hơn hoặc không thay đổi.
Trong quá trình kiểm tra cần xác nhận:
• Cổng lấy áp có bị tắc không;
• Có tích tụ không khí trong ống dẫn áp không;
• Trạng thái van có chính xác không.
2. Kiểm tra ảnh hưởng của nhiệt độ
Môi trường nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong của thiết bị. Nhiệt sẽ gây ra những thay đổi về đặc tính của các phần tử nhạy cảm, cấu trúc và thể tích của chất lỏng, ảnh hưởng trực tiếp đến máy phát, dẫn đến thay đổi điểm 0.
Do đó, trong nhiều tình huống tại chỗ, thùng chứa ngưng tụ lạnh, uốn nguội hoặc các biện pháp cách nhiệt và làm mát thích hợp khác sẽ được cấu hình dựa trên nhiệt độ quy trình cho phép, phương pháp lắp đặt và yêu cầu quy trình của thiết bị.
3. Kiểm tra biến động áp suất
Thường có sự dao động áp suất ở đầu ra của máy bơm, đầu ra của máy nén và gần van.
Khi áp suất thay đổi nhanh, đầu ra của máy phát cũng sẽ tăng vọt. Cần phải kết hợp quy trình để xác định xem nguyên nhân của những tình huống đó là do sự thay đổi áp suất thực tế hay do thiết bị bị ảnh hưởng.
4. Kiểm tra cài đặt phạm vi
Một số máy phát áp suất tại chỗ có cài đặt phạm vi quá lớn.
Ví dụ: nếu áp suất bình thường của thiết bị chỉ là 0,3 MPa nhưng lại lắp đặt một máy phát có phạm vi từ 0 đến 10 MPa. Mặc dù máy có thể đo bình thường nhưng hiệu ứng hiển thị ở vùng áp suất thấp sẽ bị ảnh hưởng.
Vì vậy, việc lựa chọn phạm vi cần phải được xác định dựa trên áp suất vận hành thực tế.
VI. Làm thế nào để chọn một máy phát áp lực?
Khi lựa chọn, ngoài phạm vi áp suất còn cần xác nhận:
Phạm vi đo
Xem xét các áp suất khác nhau của thiết bị trong điều kiện hoạt động bình thường, điều kiện khởi động và điều kiện làm việc bất thường.
Độ chính xác
Tham khảo các chỉ số độ chính xác và phương pháp tính toán do nhà sản xuất cung cấp.
Khả năng quá áp
Xác nhận sốc áp suất tối đa mà thiết bị có thể chịu được.
Tài liệu liên hệ
Đảm bảo kiểm tra trước xem màng ngăn có tương thích với vật liệu tiếp xúc hay không, đặc biệt đối với môi trường ăn mòn.
Môi trường cài đặt
Xác nhận trước rằng thiết bị phù hợp với khu vực chống cháy nổ, khu vực có nhiệt độ cao và khu vực ẩm ướt.
VII. Bản tóm tắt
Bộ truyền áp suất được lắp đặt tại hiện trường nhưng chỉ có một giá trị áp suất được hiển thị trên màn hình DCS, bao gồm một loạt quy trình.
Áp suất trong đường ống tác động lên màng ngăn, màng ngăn trải qua những thay đổi, cảm biến phát hiện những thay đổi, mô-đun điện tử chuyển đổi tín hiệu, 4-20mA được gửi đến hệ thống điều khiển và cuối cùng nó được hiển thị dưới dạng giá trị áp suất.
Vì vậy, khi có vấn đề với bộ truyền áp suất, người ta không nên chỉ tập trung vào bản thân thiết bị.
Điểm lấy áp, đường ống dẫn vào, phương pháp lắp đặt, cài đặt thông số, đường tín hiệu, tất cả đều thuộc một phần của hệ thống đo áp suất.
Làm chủ bộ truyền áp suất không chỉ là ghi nhớ một vài nguyên tắc; điều quan trọng hơn là phải biết bắt đầu khắc phục sự cố từ đâu khi có sự cố xảy ra tại chỗ.
Một máy phát áp suất nhỏ kết nối việc truyền tải thông tin giữa thiết bị tại chỗ và hệ thống điều khiển. Hiểu được quy trình làm việc của nó sẽ giúp quá trình cài đặt, bảo trì và xử lý lỗi tiếp theo suôn sẻ hơn rất nhiều.
—Trích từ một tài khoản công cộng được bình duyệt
Yuyao Huangong automation instruments factory