Vysílače jsou důležitou součástí automatických řídicích systémů. Snímače tlaku se používají především pro měření a řízení tlakových parametrů v průmyslových procesech a jejich aplikace je široce rozšířena v ropném, chemickém a energetickém průmyslu. Existuje mnoho typů snímačů tlaku, které jsou klasifikovány různými způsoby podle jejich pracovních principů a použití. Převodníky tlaku se používají především pro dálkové zobrazení a kontrolu tlaku. Často pracují v prostředí s vysokou teplotou, nízkým tlakem, korozí a vibracemi, což má za následek vyšší pravděpodobnost selhání. Proto je výzkum ovlivňujících faktorů a běžných poruch snímačů tlaku velmi smysluplný.
1. Běžné typy snímačů tlaku
Snímač tlaku je přístroj, který dokáže převádět proměnné tlaku na standardní výstupní signál. Mezi proměnnou tlaku a výstupním signálem existuje určitý funkční vztah. Podle různých principů činnosti lze snímače tlaku rozdělit do následujících typů:
(1) Piezorezistivní vysílače. Piezorezistivní vysílače vyvíjejí tlak na přední povrch membrány, což způsobuje deformaci. Na zadní straně membrány snímající tlak- je vytištěn tlustý{3}}vrstvý rezistor, který tvoří Wheatstoneův můstek. Při piezorezistivním efektu můstek generuje napěťový signál, který je přímo úměrný budícímu napětí.
(2) Piezoelektrické vysílače. Piezoelektrické vysílače využívají pozitivní piezoelektrický jev. Tento efekt zahrnuje působení vnější síly na elektrolyt, což způsobuje deformaci. V elektrolytu dochází k polarizaci, což má za následek kladné a záporné náboje na jeho dvou površích. Po odstranění vnější síly se elektrolyt vrátí do svého nenabitého stavu. Polarita náboje se mění se směrem působící síly. Aplikace elektrického pole ve směru polarity elektrolytu také způsobí deformaci; tato deformace po odstranění zmizí. Jedná se o inverzní piezoelektrický jev.
(3) Tenzometrické vysílače. K vzájemnému spojení tenzometrů se používají speciální lepidla, čímž dochází k mechanickému namáhání. Při změně síly na stroj se do určité míry zdeformují i odporové tenzometry a tím ovlivní hodnotu odporu a změní napětí na rezistoru. Změna hodnoty odporu je však v tomto případě relativně malá. Obvykle tvoří tahový můstek, který je zesílen přístrojovým zesilovačem a nakonec přenesen do procesního obvodu pro zobrazení nebo provedení.
(4) Kapacitní vysílač. Kapacitní vysílače dělíme na elektrické a pneumatické typy. Standardizovaný vstupní signál prvního je stejnosměrný signál a výstupní signál druhého je tlak plynu. Dva tlaky měřeného média jsou přiváděny do vysokotlaké a nízkotlaké komory a působí na izolační membrány na obou stranách citlivého prvku. Měřicí membrána a elektrody na izolačních deskách na obou stranách tvoří kondenzátor. Když je tlak na obou stranách odlišný, modul se přemístí a proud na obou stranách bude jiný. Působením oscilací a seřízením se vytvářejí proudové, napěťové nebo digitální výstupní signály.
2. Princip činnosti snímače tlaku
Snímač tlaku se skládá z modulu modulu, zobrazovací hlavy, snímače tlaku a krytu. Tlakový rozdíl ze dvou tlakových vodicích trubek působí na membránu měřenou snímačem vysílače. Měřicí prvek převádí přijatý tlakový signál na standardní proudový a napěťový signál a posílá signál do alarmu, záznamníku a regulátoru k sekundárnímu měření.
3. Běžné poruchy snímačů tlaku
Snímače tlaku se během používání nevyhnutelně setkávají s různými závadami. Může je ovlivnit mnoho faktorů, jako je únik plnicí kapaliny mezi vnitřní přepážkou a snímacím prvkem, odchylky nulového bodu a rozsahu a nestabilní výstup, což vše může vést ke snížení přesnosti nebo dokonce k poškození. Povětrnostní podmínky také ovlivňují vysílač; například úder blesku může poškodit obvody membrány a způsobit selhání komunikace. Vlhké prostředí může poškodit kabeláž. Nevhodná volba rozsahu může způsobit nevratnou deformaci snímacího prvku. Níže je popsáno několik běžných typů poruch:
(1) Chyby obvodu Když dojde k poruše linky, počítač zobrazí abnormální hodnoty. Otevřete spojovací skříňku vysílače a zkontrolujte, zda nejsou uvolněná spojení, zkraty nebo přerušené obvody. Odstraňte problémy pomocí metod, jako je měření napájení, izolace a odporu.
(2) Interference frekvenční konverze. Během zapojování se různé signální vedení vzájemně ruší, zvláště když jsou napájecí vedení a signální vedení zapojena do stejného vedení. Toto rušení je závažnější a může způsobit selhání komunikace vysílače nebo dokonce poruchu. Tomu lze předejít zvětšením vzdálenosti mezi kabelem přístroje a přihrádkou napájecího kabelu.
(3) Chyba tlakového kohoutu. Poruchy tlakového kohoutu obvykle zahrnují tři typy: zablokování, únik vzduchu a nahromadění kapaliny. Zablokování je obvykle způsobeno předčasným odvodněním nebo špinavým/lepkavým médiem. Únik vzduchu je způsoben četnými připojeními vysílače, uzavíracími-ventily a dalším příslušenstvím, což zvyšuje počet míst úniku. Hromadění kapaliny je obvykle způsobeno nesprávným odběrem tlaku plynu nebo nesprávnou instalací tlakového kohoutu, což ovlivňuje přesnost měření.
Porucha přenosu elektrického signálu. Nesprávné použití nebo údržba snímačů tlaku může snadno vést k poruchám přenosu elektrického signálu. Například umístění vysílače do blízkosti testovaného zařízení z důvodu úspory času může způsobit příliš velkou vzdálenost přenosu signálu, což má za následek rušení signálu nebo jeho útlum. V takových případech by se měla plocha průřezu kabelu podle potřeby zvětšit.
4. Odstraňování problémů s převodníkem tlaku
4.1 Nulový výstupní signál
Když snímač tlaku zobrazuje nulový tlak, lze provést následující kroky: Nejprve zkontrolujte, zda je v potrubí tlak a zda je přístroj normálně napájen. Poté zkontrolujte, zda není polarita napájecího zdroje obrácená. Nakonec zkontrolujte desku elektronických obvodů, snímač tlaku a napájecí napětí vysílače.
4.2 Žádná odezva při použití tlaku
Pokud při použití tlaku nedojde k žádné reakci, zkontrolujte, zda ventily na tlakové odbočné trubce fungují správně, zda přepínač ochranné funkce převodníku funguje správně, pokud je tlaková odbočná trubka ucpaná, zkontrolujte nulový bod a rozsah převodníku a vyměňte tlakový senzor.
4.3 Tlakově proměnná odchylka čtení
Když snímač tlaku zobrazuje tlak, který je výrazně vyšší nebo nižší než normálně, nejprve zkontrolujte, zda nedochází k úniku v tlakové odbočce. Poté zkontrolujte ventily na tlakovém potrubí a dolaďte -snímač. Pokud problém přetrvává, vyměňte snímač tlaku.
4.4 Nestabilní naměřené hodnoty tlaku
Tento problém lze vyřešit izolováním externích zdrojů rušení, kontrolou netěsností v tlakovém-vodivém potrubí, kontrolou nečistot v potrubí, prohlídkou membrány, zda nejeví známky opotřebení nebo deformace, a kontrolou hlavy- membrány snímající tlak.
5. Závěr
Snímače tlaku jsou široce používány. Ať už domácí nebo dovezené, během používání se mohou vyskytnout různé poruchy způsobené pracovním prostředím, nesprávným provozem nebo přirozenými důvody. Proto musíme nejen pracovat podle standardních specifikací v návodu k použití, ale také ovládat správnou diagnostiku poruch, údržbu a opravy, abychom zajistili životnost a přesnost měření tlakového snímače.
