Quien acaba de entrar en contacto con transmisores de presión se plantea una pregunta: ¿Qué hay exactamente dentro del instrumento que puede determinar la presión en la tubería?
Los valores de presión vistos en la sala de control se obtienen mediante una serie de conversiones.
Comprender el principio general del transmisor de presión facilitará la resolución de problemas in situ, como visualización de presión anormal, deriva del cero y salida inestable.
1. ¿Qué sucede con la presión en el transmisor?
Cuando se mide la presión en entornos industriales, esencialmente significa aplicar la presión a un componente que puede detectar el cambio.
La relación de cálculo para la presión es: P = F / A
Presión = Fuerza aplicada ÷ Área de aplicación. Es decir, con la misma magnitud de fuerza, las diferentes áreas de aplicación resultan en presiones diferentes.
Los transmisores de presión se instalan en tuberías, tanques de almacenamiento o equipos, y la fuerza mecánica recibida se transmite a la presión del medio interno a través de la interfaz del proceso.
Entre ellos, hay un componente clave dentro del transmisor de presión llamado elemento sensible. Las estructuras comunes incluyen diafragmas metálicos, diafragmas cerámicos, estructuras de galgas extensométricas y elementos de medición elásticos.
Tomemos como ejemplo el transmisor de presión de tipo diafragma de uso común.
Después de que la presión media actúa sobre el diafragma, el diafragma se doblará ligeramente. Este cambio es muy pequeño y no se puede ver a simple vista, pero el sensor puede detectarlo.
Cuando aumenta la presión, el diafragma cambia más; cuando la presión disminuye, el diafragma vuelve a su estado original.
El instrumento determina el nivel de presión en función de este cambio.
II. ¿Cómo detecta el transmisor los cambios?
Los transmisores de presión de diferentes fabricantes y de diferentes modelos pueden tener diferentes principios de medición internos.
Los tipos más comunes de transmisores de presión en el sitio incluyen los piezoresistivos, capacitivos y resonantes.
Transmisor de presión piezoresistivo
El transmisor de presión piezoresistivo mide la presión detectando el cambio en la resistencia cuando el material se somete a fuerza.
La presión actúa sobre el diafragma provocando su deformación. Los elementos piezoresistivos instalados en el interior se ven afectados por la tensión y sus valores de resistencia cambian.
El circuito electrónico detecta este cambio y luego lo amplifica, lo compensa y lo convierte para generar una señal de presión correspondiente.
Esta estructura se usa ampliamente en sistemas hidráulicos, medición de presión de equipos y medición de tuberías industriales.
Durante el mantenimiento en el sitio, si se sospecha que el sensor interno del transmisor de presión está dañado o que el chip piezoresistivo es anormal, una de las razones a considerar es la anormalidad del chip piezoresistivo.
Transmisor de presión capacitivo
El método de medición del transmisor de presión capacitivo está relacionado con el cambio de distancia.
El instrumento tiene dos electrodos en su interior. Cuando cambia la presión, el diafragma de medición se mueve, lo que hace que cambie la distancia entre los electrodos y la capacitancia también cambia en consecuencia.
El módulo electrónico detecta el cambio en la capacitancia y lo convierte en salida de presión.
En las plantas petroquímicas, eléctricas y químicas, muchos dispositivos de medición de presión diferencial y de presión de alta precisión adoptan esta estructura.
Transmisor de presión resonante
El transmisor de presión resonante mide la presión mediante el cambio de tensión mecánica causado por la presión y los cambios de frecuencia naturales del elemento resonante sensible, y luego el circuito electrónico lee el cambio de frecuencia para calcular el valor de presión.
Este tipo de instrumento se utiliza comúnmente en escenarios de medición con altos requisitos de estabilidad.
Tres, ¿el transmisor de presión genera 4-20 mA?
En el sitio de la fábrica, el transmisor de presión generalmente está conectado a DCS, PLC o instrumentos de visualización. Como vemos frecuentemente, 0 MPa corresponden a 4 mA; La escala completa corresponde a 20 mA.
¿Por qué no utilizar 0-20 mA?
Está relacionado principalmente con el uso en el sitio.
Si el punto cero también es 0 mA, después de desconectar el circuito, también será 0 mA y el sistema tendrá dificultades para determinar si la presión es cero o si hay un problema con el circuito.
Después de usar 4 mA como punto cero, cuando está presente la presión cero normal, el circuito todavía tiene 4 mA; cuando se desconecta el circuito, la corriente caerá a casi 0 mA.
El sistema de control puede utilizar este cambio para determinar la anomalía.
Además, la señal de corriente se ve menos afectada por el cambio en la resistencia del conductor y, bajo la condición de cumplir con los requisitos de voltaje de suministro de energía y carga del circuito, es adecuada para transmisión de larga distancia en sitios industriales. Sin embargo, la señal actual también debe considerar cuestiones de interferencia electromagnética, conexión a tierra, blindaje y tendido de líneas.
Hoy en día, muchos transmisores de presión inteligentes también tienen comunicación HART, que permite leer parámetros, verificar el estado y modificar configuraciones a través de un controlador portátil.
Cuarto, las diferencias entre presión manométrica, presión absoluta y presión diferencial.
En la medición de presión, a menudo vemos presión manométrica, presión absoluta y presión diferencial. La diferencia entre ellos radica en la selección de la presión de referencia.
Presión manométrica
La presión manométrica es lo que normalmente llamamos "presión" en el campo.
Se refiere a la presión atmosférica. Por ejemplo, un manómetro muestra 0,6 MPa, lo que indica que la presión dentro del equipo es 0,6 MPa mayor que la presión atmosférica exterior.
Para medir la presión de las tuberías y de los equipos, la mayoría utiliza presión manométrica.
presión absoluta
La presión absoluta se refiere al vacío absoluto.
La relación entre los dos: Presión absoluta = Presión manométrica + Presión atmosférica local
En algunos escenarios de cálculo de gases y equipos de vacío, es necesario utilizar la presión absoluta.
Presión diferencial
La presión diferencial mide la diferencia de presión entre dos posiciones.
Fórmula de cálculo: ΔP = P1 - P2
Por ejemplo, se instala un transmisor de presión diferencial antes y después de un filtro. Cuando el filtro está limpio, la diferencia de presión entre los dos lados es pequeña.
Si la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera del filtro aumenta después de haber estado funcionando durante un período de tiempo, el sistema puede determinar, basándose en los datos, que se debe al bloqueo del elemento filtrante que provoca un aumento en la resistencia de filtración.
Los caudalímetros de placa de orificio también calculan el caudal basándose en el principio de presión diferencial.
V. ¿Cómo comprobar si el transmisor de presión se muestra de forma inexacta?
Cuando hay un problema con la medición de presión, no necesariamente es que el transmisor esté roto. Al realizar la resolución de problemas in situ, generalmente se parte de varios aspectos.
1. Verifique la posición de la toma de presión y el tubo conductor de presión.
Al medir la presión del líquido, si hay aire en el tubo conductor de presión, afectará la transmisión de presión.
Al medir un medio con impurezas, si el puerto de toma de presión está bloqueado, la pantalla de presión será más baja o no cambiará.
Durante la inspección es necesario confirmar:
• ¿Está bloqueado el puerto de toma de presión?
• ¿Hay acumulación de aire en el tubo conductor de presión?
• ¿Es correcto el estado de la válvula?
2. Comprueba la influencia de la temperatura.
Los medios de alta temperatura afectarán la estructura interna del instrumento. El calor provocará cambios en las características de los elementos sensibles, la estructura y el volumen del líquido, que afectan directamente al transmisor, provocando un cambio en el punto cero.
Por lo tanto, en muchas situaciones in situ, los contenedores de condensación fría, los codos fríos u otras medidas apropiadas de aislamiento y enfriamiento se configurarán en función de la temperatura de proceso permitida, el método de instalación y los requisitos de proceso del instrumento.
3. Compruebe las fluctuaciones de presión
A menudo hay fluctuaciones de presión en la salida de la bomba, en la salida del compresor y cerca de la válvula.
Cuando la presión cambia rápidamente, la salida del transmisor también saltará. Es necesario combinar el proceso para determinar si la causa de tales situaciones es el cambio de presión real o el instrumento que está siendo impactado.
4. Verifique la configuración del rango
Algunos transmisores de presión in situ tienen un ajuste de rango demasiado grande.
Por ejemplo, si la presión normal del equipo es de solo 0,3 MPa, pero se instala un transmisor con un rango de 0 a 10 MPa. Aunque el instrumento puede medir normalmente, el efecto de visualización en el área de baja presión se verá afectado.
Por lo tanto, la selección del rango debe determinarse en función de la presión de funcionamiento real.
VI. ¿Cómo seleccionar un transmisor de presión?
Al seleccionar, además del rango de presión, también es necesario confirmar:
Rango de medición
Considere las diferentes presiones del instrumento en funcionamiento normal, condiciones de arranque y condiciones de trabajo anormales.
Precisión
Consulte los indicadores de precisión y los métodos de cálculo proporcionados por el fabricante.
Capacidad de sobretensión
Confirme el choque de presión máximo que el instrumento puede soportar.
Material de contacto
Asegúrese de comprobar previamente si la membrana es compatible con el material de contacto, especialmente para medios corrosivos.
Entorno de instalación
Confirme de antemano que el instrumento sea adecuado para áreas a prueba de explosiones, áreas de alta temperatura y áreas húmedas.
VII. Resumen
El transmisor de presión está instalado en el sitio, pero solo se muestra un valor de presión en la pantalla del DCS, lo que implica una serie de procesos.
La presión en la tubería actúa sobre el diafragma, el diafragma sufre cambios, el sensor detecta los cambios, el módulo electrónico convierte la señal, se envían 4-20 mA al sistema de control y finalmente se muestra como un valor de presión.
Por lo tanto, cuando hay un problema con el transmisor de presión, no se debe centrarse únicamente en el instrumento en sí.
El punto de toma de presión, la tubería de entrada, el método de instalación, la configuración de los parámetros y las líneas de señal, todos forman parte del sistema de medición de presión.
Dominar el transmisor de presión no consiste sólo en recordar algunos principios; es más importante saber por dónde empezar a solucionar problemas cuando se producen problemas en el sitio.
Un pequeño transmisor de presión conecta la transmisión de información entre el equipo local y el sistema de control. Comprender su proceso de trabajo hará que la instalación, el mantenimiento y el manejo de fallas posteriores sean mucho más sencillos.
—Extraído de una cuenta pública revisada por pares
Yuyao Huangong automation instruments factory