Làm thế nào để bạn chọn bộ truyền áp suất phù hợp cho ứng dụng của mình?

Đo áp suất là xương sống im lặng của vô số quy trình công nghiệp. Từ việc đảm bảo an toàn cho nhà máy lọc hóa dầu đến kiểm soát tốc độ dòng chảy trong hệ thống nước đô thị, độ chính xác của một thiết bị duy nhất có thể quyết định hiệu quả, chất lượng sản phẩm và các tiêu chuẩn an toàn quan trọng. Thiết bị đó là máy phát áp lực .

Mặc dù thường bị bỏ qua nhưng việc chọn đúng bộ truyền áp suất là một quyết định kỹ thuật quan trọng. Thị trường đã bão hòa với các lựa chọn—từ máy đo đến vi sai, 4-20 mA đến HART, cùng hàng loạt vật liệu và chứng nhận chóng mặt. Thông số kỹ thuật không khớp có thể dẫn đến kết quả đọc không chính xác, hỏng hóc sớm, thời gian ngừng hoạt động tốn kém và thậm chí là các sự cố an toàn nghiêm trọng.

Mục đích của hướng dẫn này là để đơn giản hóa quá trình lựa chọn phức tạp này. Chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn những kiến ​​thức cơ bản cần thiết, những yếu tố quan trọng cần xem xét và các thông số kỹ thuật chính mà bạn cần để phù hợp với ứng dụng cụ thể của mình, đảm bảo bạn luôn chọn được công cụ tối ưu.

Tìm hiểu khái niệm cơ bản về máy phát áp lực

Máy phát áp suất là gì?

A máy phát áp lực là một dụng cụ được thiết kế để đo lực tác dụng bởi chất lỏng (chất lỏng hoặc khí) và chuyển đổi áp suất cơ học này thành một áp suất tiêu chuẩn, có thể định lượng được. tín hiệu điện . Tín hiệu này sau đó được truyền đến hệ thống điều khiển (như PLC hoặc DCS) để giám sát, điều khiển và ghi dữ liệu.

Về cốt lõi, một máy phát thường sử dụng một cảm biến áp suất (thường là màng ngăn hoặc màng mỏng) biến dạng dưới áp suất tác dụng. Sự biến dạng này được đo bằng một phần tử cảm biến (như máy đo biến dạng), tạo ra một sự thay đổi điện áp nhỏ. Sau đó, mạch phát sẽ khuếch đại, điều chỉnh và chia điện áp này thành đầu ra công nghiệp tiêu chuẩn, chẳng hạn như tín hiệu dòng điện 4-20 mA.

Các yếu tố cần xem xét khi chọn máy phát áp lực

Việc lựa chọn bộ truyền phát phù hợp là một quá trình có hệ thống nhằm kết hợp khả năng của thiết bị với nhu cầu của ứng dụng, môi trường và hệ thống điều khiển. Điều này đòi hỏi phải phân tích kỹ lưỡng trên sáu lĩnh vực chính.

1. Yêu cầu ứng tuyển

Bước đầu tiên luôn là phải hiểu cái gì bạn đang đo và ở đâu bạn đang đo nó.

• Phương tiện đang được đo là gì?
  • Có phải nó là một chất lỏng, khí, hơi nước hoặc bùn ? Điều này xác định kết nối quy trình cần thiết và quan trọng nhất là các vật liệu bị ướt.
  • Là phương tiện ăn mòn (ví dụ: axit mạnh, nước mặn)? Phương tiện có tính ăn mòn cao đòi hỏi các vật liệu chuyên dụng như Hastelloy hoặc Monel, không chỉ thép không gỉ tiêu chuẩn.
  • Có phải không? nhớt hoặc có khả năng bị tắc ? Nếu vậy, có thể cần phải có màng ngăn gắn phẳng hoặc vòng đệm hóa học để ngăn chặn tắc nghẽn cảm biến.
• Phạm vi áp suất cần thiết là gì?
  • Chỉ định Áp suất vận hành tối thiểu (MOP) và Áp suất vận hành tối đa (MOP) . Khoảng thời gian hiệu chỉnh của máy phát phải bao gồm phạm vi này, lý tưởng nhất là áp suất vận hành bình thường nằm trong khoảng từ $30%$ đến $70%$ của khoảng thời gian để có độ chính xác tối ưu.
  • cái gì là Áp suất quá áp/Áp suất tối đa ? Đây là áp suất mà máy phát có thể chịu được mà không có sự thay đổi vĩnh viễn về thông số hiệu suất của nó.
• Phạm vi nhiệt độ hoạt động là gì?
  • Nhiệt độ quá trình: Nhiệt độ của môi trường đo. Nhiệt độ cao thường đòi hỏi siphon bím tóc (đối với hơi nước) hoặc một lắp ráp con dấu hóa chất để cách ly các thiết bị điện tử cảm biến khỏi nhiệt.
  • Nhiệt độ môi trường xung quanh: Nhiệt độ của môi trường xung quanh ảnh hưởng đến thiết bị điện tử và độ ổn định nhiệt của máy phát.

2. Thông số hiệu suất

Các thông số kỹ thuật này xác định chất lượng và độ tin cậy của phép đo.

• Độ chính xác: Phép đo cần phải chính xác đến mức nào?
  • Đối với giám sát cơ bản, $\pm 0,5%$ của nhịp có thể được chấp nhận.
  • Đối với các vòng điều khiển quan trọng hoặc chuyển giao quyền giám sát, cần có bộ phát có độ chính xác cao ($\pm 0,05%$ hoặc cao hơn).
  • Lưu ý: Luôn làm rõ nếu độ chính xác bao gồm hoặc loại trừ ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ổn định lâu dài.
• Tính ổn định: Máy phát duy trì điểm 0 và nhịp trong thời gian dài tốt như thế nào (ví dụ: 1 đến 5 năm). Độ ổn định cao giảm thiểu nhu cầu sử dụng thường xuyên và tốn kém hiệu chuẩn lại .
• Thời gian đáp ứng: Đối với các ứng dụng liên quan đến thay đổi áp suất nhanh (ví dụ: kiểm soát đột biến, van tác động nhanh), thời gian phản hồi nhanh (thường được đo bằng mili giây) là điều cần thiết để đảm bảo hệ thống điều khiển phản ứng ngay lập tức.

3. Điều kiện môi trường

Vị trí lắp đặt quyết định độ chắc chắn và khả năng bảo vệ cần thiết.

• Nhiệt độ và độ ẩm: Các điều kiện khắc nghiệt đòi hỏi máy phát có khả năng bù nhiệt độ tích hợp và vật liệu vỏ chắc chắn.
• Rung và sốc: Trong môi trường có máy móc hạng nặng hoặc dòng chảy dao động, hãy chọn máy phát có độ rung cao để duy trì độ ổn định của kết quả đọc và ngăn ngừa hư hỏng cơ học.
• Xếp hạng Bảo vệ chống xâm nhập (IP): Tiêu chuẩn này xác định hiệu quả bịt kín chống lại sự xâm nhập của các vật thể lạ (bụi, chất bẩn, v.v.) và độ ẩm.
  • IP65: Chống bụi và bảo vệ khỏi tia nước.
  • IP67: Chống bụi và bảo vệ chống ngâm nước tạm thời (phổ biến ở các khu vực bị rửa trôi).
  • IP68: Chống bụi và bảo vệ chống ngâm liên tục (thích hợp cho các ứng dụng ngập nước).

4. Tín hiệu đầu ra và truyền thông

Loại tín hiệu đã chọn phải tích hợp liền mạch với cơ sở hạ tầng hiện có của bạn.

• 4-20 mA (Dòng điện tương tự):
  • Tiêu chuẩn công nghiệp phổ biến nhất (cấp nguồn vòng hai dây).
  • Khả năng chống ồn tuyệt vời và lý tưởng cho khoảng cách truyền dài .
  • Lợi thế: ‘Số 0 trực tiếp’ là 4 mA cho phép phát hiện dây bị đứt (0 mA cho biết có lỗi).
• Điện áp (0-5V, 0-10V):
  • Thích hợp cho khoảng cách ngắn và laboratory or OEM applications.
  • Ít nhiễu hơn so với tín hiệu hiện tại trong thời gian dài.
• Giao thức HART (Bộ chuyển đổi từ xa có thể định địa chỉ trên đường cao tốc):
  • chồng lên một tín hiệu số trên tín hiệu tương tự 4-20 mA.
  • Cho phép cấu hình, chẩn đoán và hiệu chuẩn từ xa mà không làm gián đoạn tín hiệu điều khiển analog.
• Fieldbus (ví dụ: Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus, Modbus):
  • đầy đủ truyền thông kỹ thuật số cho các hệ thống điều khiển nối mạng phức tạp.
  • Cho phép đo nhiều biến và chẩn đoán nâng cao từ một thiết bị duy nhất.

5. Khả năng tương thích vật liệu

Đây là vấn đề an toàn và tuổi thọ. các bộ phận bị ướt (màng chắn và kết nối quy trình) không được ăn mòn hoặc phản ứng với môi trường xử lý.

6. Lắp đặt, Chứng nhận và An toàn

• Cân nhắc cài đặt:
  • Loại kết nối quy trình: Có ren (NPT, BSP), Mặt bích (ANSI, DIN) hoặc Vệ sinh (Tri-Clamp). Phải phù hợp với đường ống hiện có.
  • Hạn chế về không gian: Thiết kế nhỏ gọn là cần thiết cho việc lắp đặt chặt chẽ.
• Chứng nhận khu vực an toàn/nguy hiểm: Để lắp đặt ở những khu vực có thể có khí hoặc bụi dễ cháy, máy phát phải có chứng chỉ phù hợp:
  • ATEX (Châu Âu) hoặc IECEx (Quốc tế): Để tuân thủ toàn cầu trong môi trường dễ cháy nổ.
  • UL/CSA (Bắc Mỹ): Để đảm bảo an toàn nội tại hoặc xếp hạng chống cháy nổ.

Lời khuyên cho việc cài đặt và bảo trì

Ngay cả máy phát áp suất được sản xuất chính xác nhất cũng sẽ bị hỏng sớm hoặc cung cấp kết quả đọc không chính xác nếu lắp đặt hoặc sơ ý không đúng cách. Việc tuân thủ các phương pháp hay nhất này sẽ tối đa hóa tuổi thọ và độ tin cậy của thiết bị của bạn.

Kỹ thuật cài đặt thích hợp

1. Cô lập khỏi những điều cực đoan: Tránh lắp đặt máy phát trực tiếp trên đường ống có độ rung cao hoặc nhiệt độ quá cao. Sử dụng ống mềm hoặc gắn từ xa (thông qua ống mao dẫn hoặc bịt kín bằng hóa chất) nếu cần thiết.
2. Đảm bảo đúng hướng: Tham khảo hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất. Đối với các ứng dụng chất lỏng, thiết bị thường phải được lắp đặt bên dưới vòi áp suất để ngăn chặn các túi khí hình thành trong đường xung. Đối với các ứng dụng gas, nó phải ở phía trên vòi để cho phép nước ngưng thoát ra ngoài.
3. Sử dụng Syphons cho Steam: Luôn sử dụng một siphon bím tóc hoặc cuộn siphon khi đo áp suất hơi. Điều này tạo ra một lớp chắn nước (nước ngưng tụ) giúp bảo vệ màng ngăn cảm biến mỏng manh và các thiết bị điện tử khỏi nhiệt độ cao của hơi nước trực tiếp.
4. Bịt kín nhưng không quá chặt: Sử dụng chất bịt kín thích hợp (ví dụ: băng PTFE hoặc chất bịt kín ren ống) trên các kết nối ren. Siết quá chặt có thể làm cong màng ngăn hoặc làm hỏng cảm biến, làm thay đổi vĩnh viễn điểm 0.
5. Nối đất là cần thiết: Đảm bảo máy phát và tấm chắn cáp được nối đất chính xác theo hướng dẫn của nhà sản xuất và tiêu chuẩn điện để giảm thiểu nhiễu điện từ (EMI) và nhiễu trên tín hiệu đầu ra.

Hiệu chuẩn và bảo trì thường xuyên

• Hiệu chuẩn thường xuyên: Bộ truyền áp suất trôi theo thời gian do chu kỳ nhiệt độ, ứng suất và sốc. Thiết lập lịch trình hiệu chuẩn định kỳ (thường là hàng năm hoặc nửa năm một lần, tùy thuộc vào mức độ quan trọng). Hiệu chuẩn bao gồm việc so sánh số đọc của máy phát với tiêu chuẩn tham chiếu được chứng nhận.
• Kiểm tra Zero và Span: Thực hiện thường xuyên không kiểm tra (xác minh số đọc khi áp suất được thoát ra khí quyển) và kiểm tra nhịp (xác minh việc đọc ở phạm vi đầy đủ) bằng bộ giao tiếp HART hoặc màn hình cục bộ.
• Bảo trì đường xung: Đối với việc lắp đặt chênh lệch áp suất, đường dẫn xung có thể bị tắc do vật liệu xử lý (bùn, cặn, nước đá). Định kỳ xả các đường này để đảm bảo áp suất được truyền chính xác đến cảm biến.

Khắc phục sự cố thường gặp

Chọn máy phát áp suất phù hợp là sự đầu tư vào độ chính xác, an toàn và hiệu quả của toàn bộ quy trình của bạn. Đó là một quyết định không chỉ đơn giản là phù hợp với mức áp suất; nó đòi hỏi một sự xem xét tổng thể về yêu cầu ứng dụng, áp lực môi trường và khả năng tương thích truyền thông.

Những điểm chính để lựa chọn:

1. Xác định loại: Xác định xem bạn có cần Máy đo, tuyệt đối hoặc vi phân đo lường.
2. Kiểm tra khả năng tương thích: Đảm bảo vật liệu ướt có thể chịu được môi trường xử lý (ví dụ: 316L SS, Hastelloy).
3. Hiệu suất trận đấu: Chọn Độ chính xác và Thời gian đáp ứng cần thiết cho vòng điều khiển cụ thể của bạn.
4. Xác nhận liên lạc: Xác minh Tín hiệu đầu ra (4-20 mA, HART, Fieldbus) tương thích với DCS/PLC của bạn.