Siapa pun yang baru saja bersentuhan dengan pemancar tekanan akan memiliki pertanyaan: Apa sebenarnya yang ada di dalam instrumen yang dapat menentukan tekanan di dalam pipa?
Nilai tekanan yang terlihat di ruang kendali diperoleh melalui serangkaian konversi.
Memahami prinsip keseluruhan pemancar tekanan akan mempermudah pemecahan masalah di lokasi seperti tampilan tekanan abnormal, penyimpangan nol, dan keluaran tidak stabil.
1. Apa yang terjadi dengan tekanan di pemancar?
Saat mengukur tekanan di lingkungan industri, hal ini pada dasarnya berarti menerapkan tekanan pada komponen yang dapat merasakan perubahannya.
Hubungan perhitungan tekanan adalah : P = F / A
Tekanan = Gaya yang diterapkan Luas penerapan. Artinya, dengan besaran gaya yang sama, area penerapan yang berbeda menghasilkan tekanan yang berbeda.
Pemancar tekanan dipasang pada pipa, tangki penyimpanan, atau peralatan, dan gaya mekanis yang diterima disalurkan ke tekanan media internal melalui antarmuka proses.
Diantaranya, terdapat komponen kunci di dalam pemancar tekanan yang disebut elemen sensitif. Struktur umum meliputi diafragma logam, diafragma keramik, struktur pengukur regangan, dan elemen pengukuran elastis.
Ambil contoh pemancar tekanan tipe diafragma yang umum digunakan.
Setelah tekanan sedang bekerja pada diafragma, diafragma akan mengalami sedikit pembengkokan. Perubahan ini sangat kecil dan tidak bisa dilihat dengan mata telanjang, namun sensor dapat mendeteksinya.
Ketika tekanan meningkat, diafragma berubah lebih banyak; ketika tekanan berkurang, diafragma kembali ke keadaan semula.
Instrumen menentukan tingkat tekanan berdasarkan perubahan ini.
II. Bagaimana perubahan indra pemancar?
Pemancar tekanan dari pabrikan berbeda dan model berbeda mungkin memiliki prinsip pengukuran internal berbeda.
Jenis pemancar tekanan yang paling umum di lokasi ini meliputi jenis piezoresistif, kapasitif, dan resonansi.
Pemancar tekanan piezoresistif
Pemancar tekanan piezoresistif mengukur tekanan dengan mendeteksi perubahan resistansi ketika material terkena gaya.
Tekanan bekerja pada diafragma, menyebabkannya berubah bentuk. Elemen piezoresistif yang dipasang di dalamnya dipengaruhi oleh tegangan, dan nilai resistansinya berubah.
Sirkuit elektronik mendeteksi perubahan ini dan kemudian memperkuat, mengkompensasi, dan mengubahnya menjadi keluaran sinyal tekanan yang sesuai.
Struktur ini banyak digunakan dalam sistem hidrolik, pengukuran tekanan peralatan, dan pengukuran pipa industri.
Selama pemeliharaan di tempat, jika diduga sensor internal pemancar tekanan rusak atau chip piezoresistif tidak normal, salah satu alasan yang perlu dipertimbangkan adalah kelainan pada chip piezoresistif.
Pemancar tekanan kapasitif
Metode pengukuran pemancar tekanan kapasitif berhubungan dengan perubahan jarak.
Instrumen ini memiliki dua elektroda di dalamnya. Ketika tekanan berubah, diafragma pengukur bergerak, menyebabkan jarak antara elektroda berubah, dan kapasitansi juga berubah.
Modul elektronik mendeteksi perubahan kapasitansi dan mengubahnya menjadi keluaran tekanan.
Di pabrik petrokimia, listrik, dan kimia, banyak perangkat pengukuran tekanan dan tekanan diferensial berpresisi tinggi mengadopsi struktur ini.
Pemancar tekanan resonansi
Pemancar tekanan resonansi mengukur tekanan berdasarkan perubahan tegangan mekanis yang disebabkan oleh tekanan, dan perubahan frekuensi alami elemen resonansi sensitif, dan kemudian perubahan frekuensi dibaca oleh sirkuit elektronik untuk menghitung nilai tekanan.
Instrumen jenis ini umumnya digunakan dalam skenario pengukuran dengan persyaratan stabilitas tinggi.
Tiga, apakah keluaran pemancar tekanan 4-20mA?
Di lokasi pabrik, pemancar tekanan biasanya dihubungkan ke DCS, PLC, atau instrumen tampilan. Seperti yang sering kita lihat, 0 MPa sama dengan 4 mA; skala penuh sesuai dengan 20 mA.
Mengapa tidak menggunakan 0-20 mA?
Hal ini terutama terkait dengan penggunaan di tempat.
Jika titik nolnya juga 0 mA, maka setelah rangkaian diputus juga menjadi 0 mA, dan sistem akan kesulitan menentukan apakah tekanannya nol atau ada masalah pada rangkaian.
Setelah menggunakan 4 mA sebagai titik nol, ketika ada tekanan nol normal, rangkaian masih memiliki 4 mA; ketika rangkaian terputus, arus akan turun hingga mendekati 0 mA.
Sistem kendali dapat menggunakan perubahan ini untuk menentukan kelainan.
Selain itu, sinyal arus tidak terlalu terpengaruh oleh perubahan resistansi konduktor, dan dalam kondisi memenuhi persyaratan tegangan catu daya dan beban rangkaian, sangat cocok untuk transmisi jarak jauh di lokasi industri. Namun, sinyal saat ini juga perlu mempertimbangkan masalah interferensi elektromagnetik, grounding, shielding, dan line lay.
Saat ini, banyak pemancar tekanan cerdas juga memiliki komunikasi HART, yang dapat membaca parameter, memeriksa status, dan mengubah pengaturan melalui pengontrol genggam.
Keempat, perbedaan antara tekanan pengukur, tekanan absolut, dan tekanan diferensial
Dalam pengukuran tekanan, kita sering melihat tekanan pengukur, tekanan absolut, dan tekanan diferensial. Perbedaannya terletak pada pemilihan tekanan referensi.
Tekanan pengukur
Alat ukur tekanan inilah yang biasa kita sebut dengan “tekanan” di lapangan.
Ini mengacu pada tekanan atmosfer. Misalnya, pengukur tekanan menunjukkan 0,6 MPa, yang menunjukkan bahwa tekanan di dalam peralatan adalah 0,6 MPa lebih tinggi daripada tekanan atmosfer luar.
Untuk pengukuran tekanan pipa dan peralatan, sebagian besar menggunakan tekanan pengukur.
Tekanan mutlak
Tekanan absolut mengacu pada vakum absolut.
Hubungan keduanya: Tekanan absolut = Tekanan pengukur + Tekanan atmosfer lokal
Dalam beberapa skenario perhitungan peralatan vakum dan gas, tekanan absolut perlu digunakan.
Tekanan diferensial
Tekanan diferensial mengukur perbedaan tekanan antara dua posisi.
Rumus perhitungan: ΔP = P1 - P2
Misalnya, pemancar tekanan diferensial dipasang sebelum dan sesudah filter. Ketika filter bersih, perbedaan tekanan antara kedua sisi menjadi kecil.
Jika perbedaan tekanan antara bagian depan dan belakang filter meningkat setelah dijalankan selama jangka waktu tertentu, sistem dapat menentukan berdasarkan data bahwa hal ini disebabkan oleh penyumbatan elemen filter yang menyebabkan peningkatan resistensi filtrasi.
Pengukur aliran pelat lubang juga menghitung aliran berdasarkan prinsip tekanan diferensial.
V. Bagaimana cara memeriksa apakah pemancar tekanan ditampilkan secara tidak akurat?
Bila terjadi masalah pada pengukuran tekanan, belum tentu pemancarnya rusak. Saat melakukan pemecahan masalah di tempat, biasanya dimulai dari beberapa aspek.
1. Periksa posisi penyadapan tekanan dan pipa penghubung tekanan
Saat mengukur tekanan cairan, jika ada udara di dalam pipa timah bertekanan, hal itu akan mempengaruhi transmisi tekanan.
Saat mengukur media dengan kotoran, jika port penyadapan tekanan terhalang, akan menyebabkan tampilan tekanan menjadi lebih rendah atau tidak berubah.
Selama pemeriksaan, perlu untuk mengkonfirmasi:
• Apakah port penyadapan tekanan terhalang;
• Apakah ada akumulasi udara di pipa timah bertekanan;
• Apakah status katup sudah benar.
2. Periksa pengaruh suhu
Media bersuhu tinggi akan mempengaruhi struktur internal instrumen. Panas akan menyebabkan perubahan karakteristik elemen sensitif, struktur, dan volume cairan, yang secara langsung mempengaruhi pemancar sehingga mengakibatkan perubahan titik nol.
Oleh karena itu, dalam banyak situasi di lokasi, wadah kondensasi dingin, pembengkokan dingin, atau tindakan insulasi dan pendinginan lain yang sesuai akan dikonfigurasikan berdasarkan suhu proses yang diizinkan, metode pemasangan, dan persyaratan proses instrumen.
3. Periksa fluktuasi tekanan
Seringkali terjadi fluktuasi tekanan di saluran keluar pompa, saluran keluar kompresor, dan di dekat katup.
Ketika tekanan berubah dengan cepat, keluaran pemancar juga akan melonjak. Proses tersebut perlu digabungkan untuk menentukan apakah penyebab situasi seperti itu adalah perubahan tekanan yang sebenarnya atau instrumen yang terkena dampak.
4. Periksa pengaturan jangkauan
Beberapa pemancar tekanan di lokasi memiliki pengaturan jangkauan yang terlalu besar.
Misalnya, jika tekanan normal peralatan hanya 0,3 MPa, tetapi dipasang pemancar dengan jangkauan 0 hingga 10 MPa. Meskipun instrumen dapat mengukur secara normal, efek tampilan di area bertekanan rendah akan terpengaruh.
Oleh karena itu, pemilihan rentang perlu ditentukan berdasarkan tekanan operasi sebenarnya.
VI. Bagaimana cara memilih pemancar tekanan?
Saat memilih, selain kisaran tekanan, perlu juga dikonfirmasi:
Rentang pengukuran
Pertimbangkan perbedaan tekanan instrumen dalam pengoperasian normal, kondisi penyalaan, dan kondisi kerja tidak normal.
Presisi
Lihat indikator presisi dan metode perhitungan yang disediakan oleh pabrikan.
Kemampuan tegangan lebih
Pastikan guncangan tekanan maksimum yang dapat ditahan instrumen.
Bahan kontak
Pastikan untuk memeriksa terlebih dahulu apakah diafragma kompatibel dengan bahan kontak, terutama untuk media korosif.
Lingkungan instalasi
Konfirmasikan terlebih dahulu bahwa instrumen tersebut cocok untuk area tahan ledakan, area bersuhu tinggi, dan area lembab.
VII. Ringkasan
Pemancar tekanan dipasang di lokasi, tetapi hanya satu nilai tekanan yang ditampilkan di layar DCS, yang melibatkan serangkaian proses.
Tekanan dalam pipa bekerja pada diafragma, diafragma mengalami perubahan, sensor mendeteksi perubahan, modul elektronik mengubah sinyal, 4-20mA dikirim ke sistem kontrol, dan akhirnya ditampilkan sebagai nilai tekanan.
Oleh karena itu, ketika ada masalah pada pemancar tekanan, sebaiknya jangan hanya fokus pada instrumen itu sendiri.
Titik penyadapan tekanan, pipa masuk, metode pemasangan, pengaturan parameter, jalur sinyal, semuanya merupakan bagian dari sistem pengukuran tekanan.
Menguasai pemancar tekanan bukan hanya tentang mengingat beberapa prinsip; yang lebih penting adalah mengetahui dari mana harus memulai pemecahan masalah ketika masalah terjadi di lokasi.
Pemancar tekanan kecil menghubungkan transmisi informasi antara peralatan di lokasi dan sistem kontrol. Memahami proses kerjanya akan membuat instalasi, pemeliharaan, dan penanganan kesalahan selanjutnya menjadi lebih lancar.
—Diekstraksi dari akun publik yang ditinjau oleh rekan sejawat
Yuyao Huangong automation instruments factory