أجهزة قياس السيارات | كيف تستشعر أجهزة إرسال الضغط الضغط: المبادئ والإشارات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

مقدمة

بالاستناد إلى خبرة عملية في مجال الصيانة الميدانية، يشرح الفريق التقني لشركة أوتو إنسترومنت عملية التحويل الكاملة التي تستخدمها أجهزة إرسال الضغط للكشف عن الضغط. يساعد هذا الشرح مهندسي الصيانة على فهم آلية عمل الأجهزة الداخلية، وبناء إجراءات واضحة لتحديد الأعطال عند مواجهة قراءات ضغط غير طبيعية، أو انحراف في قراءة الصفر، أو تقلبات في المخرجات.

كثيرًا ما يتساءل الفنيون الجدد في مجال أجهزة قياس الضغط عن المكون الداخلي المسؤول عن استشعار الضغط داخل خط الأنابيب. تخضع قيمة الضغط المعروضة في غرفة التحكم لمجموعة كاملة من عمليات التحويل الفيزيائي والإشاري. إن إتقان هذه العملية برمتها سيجعل التعامل مع الأعطال في الموقع أكثر منهجية.

1. كيف يؤثر الضغط داخل جهاز الإرسال

جوهر قياس الضغط الصناعي هو نقل ضغط متوسط ​​إلى مكونات استشعار حساسة. معادلة الضغط الأساسية: الضغط = القوة ÷ مساحة القوة. عند تطبيق نفس القوة، تُنتج مساحات تحمل مختلفة قيم ضغط مختلفة.

تستقبل أجهزة إرسال الضغط الصناعية الضغط الميكانيكي من الأنابيب وخزانات التخزين عبر وصلات العمليات. تتكون المكونات الداخلية الأساسية من عناصر استشعار، تشمل عادةً أغشية معدنية، وأغشية خزفية، ومقاييس إجهاد، ومكونات قياس مرنة متنوعة. على سبيل المثال، يؤثر الضغط المتوسط ​​على سطح الغشاء، مُسببًا تشوهًا طفيفًا غير مرئي. يزداد هذا التشوه مع ارتفاع الضغط، ويعود الغشاء إلى وضعه الطبيعي عند انخفاضه. يلتقط الجهاز هذا التشوه لقياس الضغط. تعتمد أجهزة إرسال ضغط البخار المستخدمة في الغلايات وخطوط الأنابيب الحرارية أيضًا على تشوه الغشاء لقياس الضغط. في ظروف التشغيل ذات درجات الحرارة العالية، يجب تقييم مقاومة المكونات للحرارة بدقة لتلبية متطلبات أجهزة إرسال الضغط المصممة للعمل في درجات الحرارة العالية.

2. ثلاثة مبادئ استشعار رئيسية للكشف عن التشوه

تعتمد أجهزة الإرسال ذات الطرازات المختلفة مبادئ استشعار داخلية متباينة. وتُستخدم ثلاثة أنواع منها على نطاق واسع في التطبيقات الميدانية: المقاومة الكهروإجهادية، والسعوية، والرنانة.

جهاز إرسال الضغط الكهروإجهادي تعتمد هذه التقنية على خاصية تغير مقاومة المادة تحت الضغط. يؤدي الضغط المتوسط ​​إلى تشوه الغشاء، فتتعرض العناصر الكهروإجهادية الداخلية للإجهاد، وتتغير مقاومتها تبعًا لذلك. تقوم لوحة الدائرة بالتقاط إشارات المقاومة، وإجراء عمليات التضخيم وحسابات تعويض درجة الحرارة، ثم تُخرج إشارات القياس المناسبة. يُستخدم هذا التصميم على نطاق واسع في الأنظمة الهيدروليكية وقياسات خطوط الأنابيب في العمليات الصناعية. كما يُعد تلف شريحة المستشعر سببًا شائعًا للأعطال في الموقع.

جهاز إرسال ضغط سعوي يعتمد هذا الجهاز على تغيير المسافة بين الأقطاب الكهربائية لتعديل السعة. يحتوي على مجموعتين من الأقطاب الكهربائية في الداخل. يؤدي الضغط إلى إزاحة غشاء القياس، مما يغير المسافة بين الأقطاب والسعة الكهربائية بشكل متزامن. تقوم وحدة الدائرة بقراءة تغير السعة وتحويله إلى قيم ضغط. غالبًا ما تُستخدم أجهزة إرسال الضغط السعوية من هذا النوع في تطبيقات القياس عالية الدقة في صناعات البتروكيماويات والطاقة.

جهاز إرسال الضغط الرنيني يؤدي الإجهاد الميكانيكي الناتج عن الضغط إلى تغيير تردد الاهتزاز الطبيعي للعناصر الرنانة. تقوم الدائرة بقراءة تغيرات التردد وتحويلها إلى قراءات للضغط. ويُستخدم هذا النظام بشكل أساسي في ظروف العمل التي تتطلب استقرارًا عاليًا على المدى الطويل.

3. لماذا يُعدّ خرج 4 20 مللي أمبير هو الخرج الشائع، ولماذا تدعم الإصدارات الذكية بروتوكول HART

تتصل معظم أجهزة إرسال الضغط الميدانية بأنظمة التحكم الموزعة (DCS) أو وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو أجهزة العرض الرقمية. يُقابل 0 ميجا باسكال تيارًا مقداره 4 مللي أمبير، بينما يُقابل النطاق الكامل تيارًا مقداره 20 مللي أمبير. والسبب الرئيسي لعدم استخدام نطاق 0-20 مللي أمبير هو تحديد الأعطال. فإذا كانت نقطة الصفر 0 مللي أمبير، فإن السلك المقطوع يُخرج أيضًا 0 مللي أمبير، ولا يستطيع نظام التحكم التمييز بين انخفاض ضغط العملية إلى الصفر أو وجود عطل في الخط. أما مع نقطة صفر 4 مللي أمبير، فإن الدائرة تحافظ على 4 مللي أمبير عند عدم تطبيق أي ضغط. وفي حال فصل الكابل، ينخفض ​​التيار إلى ما يقارب الصفر، مما يُمكّن نظام التحكم من تحديد أي خلل في الدائرة مباشرةً. في الوقت نفسه، تكون إشارات التيار أقل تأثرًا بتداخل مقاومة الأسلاك، مما يدعم الإرسال الصناعي لمسافات طويلة. ومع ذلك، يجب إدارة التدريع والتأريض وتخطيط الأسلاك بشكل صحيح لتجنب التداخل الكهرومغناطيسي. تدعم العديد من أجهزة إرسال الضغط الذكية الاتصال الرقمي المتراكب. ويمكن للمشغلين تعديل النطاقات وقراءة حالة تشخيص الجهاز عبر جهاز اتصال يدوي.

4. الضغط القياسي والمطلق والتفاضلي - مراجع مرجعية مختلفة

ينقسم قياس الضغط إلى ضغط المقياس والضغط المطلق والضغط التفاضلي، ويتم التمييز بينها بشكل أساسي من خلال بيانات الضغط المرجعية الخاصة بها.

· ضغط المقياس: يُنسب إلى الضغط الجوي المحلي. ويتم اعتماده في معظم قياسات خطوط الأنابيب والمعدات في الموقع.

· الضغط المطلقيُقاس الضغط المطلق بالنسبة للفراغ التام. الضغط المطلق = ضغط القياس + الضغط الجوي المحلي. تُستخدم أجهزة قياس الضغط المطلق في قياس الفراغ، وعمليات التقطير، وأنظمة الفراغ، وحسابات عمليات الغاز.

· الضغط التفاضليΔP = P1 - P2. يقيس هذا الجهاز فرق الضغط بين نقطتين، ويُستخدم للكشف عن انسداد المرشحات وقياس تدفق لوحة الفتحة.

5. خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها ذات الأولوية لقراءات الضغط غير الدقيقة

لا يعني وجود خلل في القياس بالضرورة تلف جهاز الإرسال نفسه. ابدأ بتشخيص العطل من الخارج إلى الداخل بالترتيب التالي:

1. وصلة الضغط وأنابيب النبضيؤدي تراكم الغاز في أنابيب النبض المستخدمة في نقل السوائل، وانسداد صنابير السوائل المحملة بالشوائب، والفتح/الإغلاق غير الصحيح للصمامات الرئيسية، إلى تشوه الإشارة. لذا، يُرجى فحص الصنابير، والغاز المحتبس في خطوط النبض، وحالة الصمامات.

2. تأثير درجة الحرارةيؤدي انتقال الحرارة من الوسط ذي درجة الحرارة العالية إلى الجهاز إلى تغيير خصائص عناصر الاستشعار، مما يتسبب في انحراف الصفر. تتطلب التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية حلقات سيفون، وأحواض تكثيف، وتدابير عزل حراري لتتناسب مع درجة حرارة الوسط المسموح بها للجهاز.

3. تقلب حقيقي في ضغط العمليةتوجد نبضات ضغط طبيعية عند مخارج المضخات والضواغط وفي اتجاه تدفق الهواء بعد الصمامات، مما يؤدي إلى تذبذب خرج جهاز الإرسال. من الضروري التمييز بين التذبذب الحقيقي للعملية وبين تلف الجهاز الناتج عن الصدمات.

4. مطابقة النطاقإن هامش النطاق المفرط، على سبيل المثال، استخدام جهاز إرسال بنطاق 0-10 ميجا باسكال لضغط تشغيل فعلي يبلغ 0.3 ميجا باسكال فقط، سيحد من أداء القياس في قسم الضغط المنخفض. يجب أن يتطابق النطاق المُختار مع فترة العملية الفعلية.

6. نقاط الاختيار الرئيسية لأجهزة إرسال الضغط

إلى جانب نطاق القياس، قم بتقييم الشروط التالية بشكل شامل:

1. نطاق القياس: يغطي التشغيل العادي، وبدء التشغيل، وضغط الاندفاع؛

2. فئة الدقة: تحقق من تعريفات الدقة من ورقة بيانات الشركة المصنعة؛

3. مقاومة الضغط الزائد: تحمل الارتفاعات المفاجئة في الضغط؛

4. المادة المبللة: مادة الغشاء متوافقة مع الوسائط المسببة للتآكل؛

5. شروط الخدمة: الحماية من الانفجار، ودرجات الحرارة العالية، والرطوبة، وغيرها من المتطلبات البيئية.

7. ملخص

سلسلة الإشارة الكاملة لجهاز إرسال الضغط الذكي: الضغط المتوسط ​​يشوه الغشاء → يلتقط المستشعر اختلافات طفيفة → تقوم لوحة الدائرة بإجراء الحساب والتحويل → يتم تحميل إشارة 4 20 مللي أمبير إلى نظام التحكم → يتم عرض قراءة الضغط في غرفة التحكم.

لا ينبغي أن يقتصر تشخيص الأعطال في الموقع على جسم جهاز الإرسال فقط. فجميع منافذ قياس الضغط، وأنابيب النبض، والتركيب، وإعدادات المعلمات، وكابلات الإشارة، تشكل جزءًا من نظام قياس الضغط الكامل. وبصفتها شركة مصنعة لأجهزة قياس الضغط، توفر شركة أوتو إنسترومنت أجهزة إرسال الضغط المطلق، وأجهزة إرسال ضغط البخار، وأجهزة إرسال الضغط في درجات الحرارة العالية، وأجهزة إرسال الضغط السعوية، لتناسب نطاقًا واسعًا من ظروف التشغيل. ويُسهم التقييم الدقيق لمتطلبات الوسط ودرجة الحرارة ومقاومة الانفجار أثناء عملية الاختيار في تقليل أعطال الصيانة بشكل كبير في المراحل اللاحقة من التشغيل. كما أن إتقان مبدأ عمل الجهاز يُسهّل عملية اختيار جهاز الإرسال وتركيبه ومعالجة أعطاله.