فرستنده ها جزء مهمی از سیستم های کنترل خودکار هستند. ترانسمیترهای فشار عمدتاً برای اندازهگیری و کنترل پارامترهای فشار در فرآیندهای صنعتی استفاده میشوند و کاربردهای آنها در صنایع نفت، شیمیایی و نیروگاهی گسترده است. انواع مختلفی از ترانسمیترهای فشار وجود دارد که با توجه به اصول کار و کاربرد آنها به روش های مختلفی طبقه بندی می شوند. ترانسمیترهای فشار عمدتاً برای نمایش از راه دور و کنترل فشار استفاده می شوند. آنها اغلب در محیطهایی با دمای بالا، فشار کم، خوردگی و ارتعاش عمل میکنند که در نتیجه احتمال خرابی بیشتر میشود. بنابراین تحقیق در مورد عوامل موثر و عیوب رایج ترانسمیترهای فشار بسیار معنادار است.
1. انواع رایج ترانسمیترهای فشار
فرستنده فشار ابزاری است که می تواند متغیرهای فشار را به یک سیگنال خروجی استاندارد تبدیل کند. یک رابطه عملکردی مشخص بین متغیر فشار و سیگنال خروجی وجود دارد. با توجه به اصول کار مختلف، ترانسمیترهای فشار را می توان به انواع زیر تقسیم کرد:
(1) فرستنده های پیزورزیستیو. فرستنده های پیزورزیستیو به سطح جلویی دیافراگم فشار وارد می کنند و باعث تغییر شکل می شوند. یک مقاومت فیلم ضخیم در پشت دیافراگم حسگر فشار-چاپ میشود و پل وتستون را تشکیل میدهد. تحت اثر پیزورمقاومتی، پل یک سیگنال ولتاژ تولید می کند که به طور مستقیم با ولتاژ تحریک متناسب است.
(2) فرستنده های پیزوالکتریک. فرستنده های پیزوالکتریک از اثر پیزوالکتریک مثبت استفاده می کنند. این اثر شامل اعمال نیروی خارجی به الکترولیت است که باعث تغییر شکل می شود. پلاریزاسیون در الکترولیت رخ می دهد و در نتیجه بارهای مثبت و منفی روی دو سطح آن ایجاد می شود. هنگامی که نیروی خارجی حذف می شود، الکترولیت به حالت بدون بار خود باز می گردد. قطبیت بار با جهت نیروی اعمالی تغییر می کند. اعمال میدان الکتریکی در جهت قطبیت الکترولیت نیز باعث تغییر شکل می شود. این تغییر شکل با حذف ناپدید می شود. این اثر پیزوالکتریک معکوس است.
(3) فرستنده های کرنش سنج. از چسب های مخصوص برای چسباندن کرنش سنج ها به یکدیگر استفاده می شود و در نتیجه باعث ایجاد کرنش مکانیکی می شود. هنگامی که نیروی وارد بر دستگاه تغییر می کند، کرنش سنج های مقاومت نیز تا حدی تغییر شکل می دهند، بنابراین بر مقدار مقاومت تأثیر می گذارد و ولتاژ دو طرف مقاومت را تغییر می دهد. با این حال، تغییر در مقدار مقاومت در این مورد نسبتاً کم است. معمولاً یک پل کرنش را تشکیل می دهند که توسط تقویت کننده ابزار دقیق تقویت می شود و در نهایت برای نمایش یا اجرا به مدار پردازش منتقل می شود.
(4) فرستنده خازنی. فرستنده های خازنی به دو نوع برقی و پنوماتیکی تقسیم می شوند. سیگنال ورودی استاندارد شده اولی یک سیگنال DC است و سیگنال خروجی دومی فشار گاز است. دو فشار محیط اندازه گیری شده به ترتیب وارد محفظه فشار بالا و پایین می شوند و بر روی دیافراگم های ایزوله در دو طرف عنصر حساس اثر می گذارند. دیافراگم اندازه گیری و الکترودهای روی ورق های عایق در دو طرف یک خازن را تشکیل می دهند. هنگامی که فشار در هر دو طرف متفاوت است، ماژول جابجا می شود و جریان در هر دو طرف متفاوت خواهد بود. تحت عمل نوسان و تنظیم، سیگنال های خروجی جریان، ولتاژ یا دیجیتال تشکیل می شود.
2. اصل کار ترانسمیتر فشار
فرستنده فشار از یک مدار ماژول، سر نمایشگر، سنسور عنصر حسگر فشار و محفظه تشکیل شده است. اختلاف فشار از دو لوله هدایت فشار بر روی دیافراگم اندازه گیری شده توسط سنسور فرستنده تأثیر می گذارد. المان اندازه گیری سیگنال فشار دریافتی را به سیگنال استاندارد جریان و ولتاژ تبدیل می کند و سیگنال را برای اندازه گیری ثانویه به آلارم، ضبط کننده و رگولاتور ارسال می کند.
3. خطاهای رایج ترانسمیترهای فشار
ترانسمیترهای فشار در حین استفاده ناگزیر دچار خطاهای مختلفی می شوند. عوامل زیادی میتوانند بر آنها تأثیر بگذارند، مانند نشت مایع پرکننده بین پارتیشن داخلی و عنصر حسگر، انحرافات{1}0 نقطه و برد، و خروجی ناپایدار، که همگی میتوانند منجر به کاهش دقت یا حتی آسیب شوند. شرایط آب و هوایی نیز بر فرستنده تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، صاعقه می تواند به مدار دیافراگم آسیب برساند و باعث اختلال در ارتباط شود. محیط های مرطوب می تواند به سیم کشی آسیب برساند. انتخاب نامناسب محدوده می تواند باعث تغییر شکل برگشت ناپذیر عنصر حسگر شود. چندین نوع خطای رایج در زیر توضیح داده شده است:
(1) خطاهای مدار هنگامی که یک خطای خط رخ می دهد، کامپیوتر مقادیر غیر عادی را نمایش می دهد. جعبه اتصال فرستنده را باز کنید و اتصالات شل، اتصال کوتاه یا مدارهای باز را بررسی کنید. عیب یابی با استفاده از روش هایی مانند اندازه گیری منبع تغذیه، عایق و مقاومت.
(2) تداخل تبدیل فرکانس. در طول سیم کشی، خطوط سیگنال مختلف با یکدیگر تداخل پیدا می کنند، به خصوص زمانی که خطوط برق و خطوط سیگنال در یک مجرا وصل می شوند. این تداخل شدیدتر است و می تواند باعث عدم برقراری ارتباط و یا حتی اختلال در فرستنده شود. با افزایش فاصله بین کابل ابزار و سینی کابل برق می توان از این امر جلوگیری کرد.
(3) خطای شیر فشار. خطاهای شیر فشار معمولاً شامل سه نوع است: انسداد، نشت هوا و تجمع مایع. انسداد معمولاً به دلیل تخلیه نابهنگام یا مواد کثیف/چسبنده ایجاد می شود. نشت هوا به دلیل اتصالات فرستنده متعدد، دریچههای خاموش{4} و سایر لوازم جانبی ایجاد میشود که تعداد نقاط نشتی را افزایش میدهد. تجمع مایع معمولاً به دلیل ضربه زدن نادرست فشار گاز یا نصب نادرست شیر فشار ایجاد می شود که بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد.
خطای انتقال سیگنال الکتریکی استفاده نادرست یا نگهداری نادرست از فرستنده های فشار می تواند به راحتی منجر به خرابی در انتقال سیگنال الکتریکی شود. به عنوان مثال، قرار دادن فرستنده در نزدیکی دستگاه مورد آزمایش برای صرفه جویی در زمان می تواند باعث شود که فاصله انتقال سیگنال بیش از حد دور باشد و در نتیجه تداخل یا تضعیف سیگنال ایجاد شود. در چنین مواردی، سطح مقطع کابل باید در صورت نیاز افزایش یابد.
4. عیب یابی ترانسمیتر فشار
4.1 سیگنال خروجی صفر
هنگامی که فرستنده فشار فشار صفر را نشان می دهد، مراحل زیر را می توان انجام داد: ابتدا بررسی کنید که آیا فشار در خط لوله وجود دارد یا خیر و آیا دستگاه به طور معمول تغذیه می شود. سپس، بررسی کنید که آیا قطب منبع تغذیه معکوس شده است. در نهایت، برد مدار الکترونیکی، سنسور فشار و ولتاژ منبع تغذیه فرستنده را بررسی کنید.
4.2 در هنگام اعمال فشار هیچ پاسخی نمی دهد
اگر هنگام اعمال فشار هیچ پاسخی وجود نداشت، بررسی کنید که آیا شیرهای روی لوله کوبش فشار به درستی کار می کنند یا خیر، آیا سوئیچ جامپر عملکرد حفاظتی فرستنده به درستی کار می کند، اگر لوله ضربه زدن فشار مسدود شده است، نقطه صفر و محدوده فرستنده را بررسی کنید و سنسور فشار را تعویض کنید.
4.3 انحراف خواندن متغیر فشار
هنگامی که فرستنده فشار فشاری را نشان می دهد که به طور قابل توجهی بالاتر یا کمتر از حد معمول است، ابتدا بررسی کنید که آیا نشتی در لوله فشار وارد شده است. سپس، دریچه های لوله فشار را بررسی کنید و سنسور را تنظیم کنید. اگر مشکل برطرف نشد، سنسور فشار را تعویض کنید.
4.4 خوانش متغیر فشار ناپایدار
این مشکل را می توان با جدا کردن منابع تداخل خارجی، بررسی نشتی در لوله فشار-، بررسی وجود زباله در خط لوله، بازرسی دیافراگم از نظر علائم سایش یا تغییر شکل، و بررسی سر دیافراگم حسگر- عیب یابی کرد.
5. نتیجه گیری
سنسورهای فشار به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. چه داخلی و چه وارداتی، در حین استفاده به دلیل محیط کار، عملکرد نامناسب یا دلایل ذاتی، نقص های مختلفی ممکن است رخ دهد. بنابراین، ما نه تنها باید طبق مشخصات استاندارد در دفترچه راهنمای عمل کنیم، بلکه باید دانش تشخیص صحیح خطا، تعمیر و نگهداری و تعمیر را نیز برای اطمینان از عمر مفید و دقت اندازه گیری سنسور فشار، تسلط دهیم.
