คุณจะเลือกเครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่เหมาะกับการใช้งานของคุณได้อย่างไร

การวัดความดันคือ กระดูกสันหลังเงียบ ของกระบวนการทางอุตสาหกรรมนับไม่ถ้วน ตั้งแต่การรับรองความปลอดภัยของโรงกลั่นปิโตรเคมีไปจนถึงการควบคุมอัตราการไหลของน้ำในระบบน้ำของเทศบาล ความแม่นยำของอุปกรณ์เพียงตัวเดียวสามารถกำหนดประสิทธิภาพ คุณภาพผลิตภัณฑ์ และมาตรฐานความปลอดภัยที่สำคัญได้ อุปกรณ์นั้นก็คือ เครื่องส่งสัญญาณความดัน .

แม้ว่ามักถูกมองข้าม แต่การเลือกเครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่เหมาะสมถือเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่สำคัญ ตลาดเต็มไปด้วยตัวเลือกต่างๆ ตั้งแต่เกจไปจนถึงดิฟเฟอเรนเชียล, 4-20 mก ไปจนถึง HART และวัสดุและการรับรองอันน่าทึ่งมากมาย ข้อมูลจำเพาะที่ไม่ตรงกันอาจนำไปสู่การอ่านค่าที่ไม่ถูกต้อง ความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร การหยุดทำงานที่มีค่าใช้จ่ายสูง และแม้แต่เหตุการณ์ด้านความปลอดภัยที่ร้ายแรง

วัตถุประสงค์ของคู่มือนี้ คือการลดความซับซ้อนของกระบวนการคัดเลือกที่ซับซ้อนนี้ เราจะแนะนำคุณเกี่ยวกับข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญ ปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา และข้อกำหนดเฉพาะหลักที่คุณต้องการเพื่อให้ตรงกับการใช้งานเฉพาะของคุณ เพื่อให้มั่นใจว่าคุณจะเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดทุกครั้ง

ทำความเข้าใจพื้นฐานของเครื่องส่งสัญญาณแรงดัน

เครื่องส่งสัญญาณแรงดันคืออะไร?

A เครื่องส่งสัญญาณความดัน เป็นเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อวัดแรงที่กระทำโดยของไหล (ของเหลวหรือก๊าซ) และแปลงความดันทางกลนี้เป็นค่ามาตรฐานที่สามารถวัดได้ สัญญาณไฟฟ้า - จากนั้นสัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังระบบควบคุม (เช่น PLC หรือ DCS) เพื่อการตรวจสอบ การควบคุม และการบันทึกข้อมูล

ที่แกนกลางของมัน โดยทั่วไปแล้วเครื่องส่งจะใช้ก เซ็นเซอร์ความดัน (มักเป็นไดอะแฟรมหรือฟิล์มบาง) ที่จะเสียรูปภายใต้แรงกดที่ใช้ การเสียรูปนี้วัดโดยองค์ประกอบการตรวจจับ (เช่น สเตรนเกจ) ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย จากนั้นวงจรเครื่องส่งสัญญาณจะขยาย ปรับเงื่อนไข และปรับขนาดแรงดันไฟฟ้านี้เป็นเอาต์พุตมาตรฐานทางอุตสาหกรรม เช่น สัญญาณกระแส 4-20 mA

ปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกเครื่องส่งสัญญาณแรงดัน

การเลือกเครื่องส่งสัญญาณที่เหมาะสมเป็นกระบวนการที่เป็นระบบในการจับคู่ความสามารถของเครื่องมือให้ตรงกับความต้องการของการใช้งาน สภาพแวดล้อม และระบบควบคุม สิ่งนี้จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์อย่างละเอียดในหกประเด็นสำคัญ

1. ข้อกำหนดการสมัคร

ขั้นตอนแรกคือการเข้าใจเสมอ อะไร คุณกำลังวัดและ ที่ไหน คุณกำลังวัดมัน

• สื่อที่วัดคืออะไร?
  • มันคือก ของเหลว แก๊ส ไอน้ำ หรือสารละลาย - สิ่งนี้จะกำหนดการเชื่อมต่อกระบวนการที่จำเป็น และที่สำคัญที่สุดคือวัสดุที่เปียก
  • เป็นสื่อกลาง มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น กรดแก่ น้ำเค็ม)? สารกัดกร่อนสูงต้องใช้วัสดุพิเศษ เช่น Hastelloy หรือ Monel ไม่ใช่เฉพาะสแตนเลสมาตรฐานเท่านั้น
  • ใช่ไหม มีความหนืดหรือมีแนวโน้มที่จะเกิดการอุดตัน - หากเป็นเช่นนั้น อาจจำเป็นต้องใช้ไดอะแฟรมแบบฝังหรือซีลเคมีเพื่อป้องกันการอุดตันของเซ็นเซอร์
• ช่วงแรงดันที่ต้องการคืออะไร?
  • ระบุ แรงดันใช้งานขั้นต่ำ (MOP) และ แรงดันใช้งานสูงสุด (MOP) - ช่วงที่ปรับเทียบแล้วของเครื่องส่งสัญญาณควรครอบคลุมช่วงนี้ โดยหลักการแล้วแรงดันใช้งานปกติจะลดลงภายใน $30%$ ถึง $70%$ ของช่วงเพื่อความแม่นยำสูงสุด
  • อะไรคือ แรงดันเกินสูงสุด/แรงดันพิสูจน์ - นี่คือแรงดันที่เครื่องส่งสัญญาณสามารถทนได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพอย่างถาวร
• ช่วงอุณหภูมิในการทำงานคือเท่าไร?
  • อุณหภูมิกระบวนการ: อุณหภูมิของตัวกลางที่วัดได้ อุณหภูมิสูงมักจำเป็น กาลักน้ำผมเปีย (สำหรับไอน้ำ) หรือก ประกอบซีลเคมี เพื่อแยกอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซ็นเซอร์ออกจากความร้อน
  • อุณหภูมิแวดล้อม: อุณหภูมิของสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งส่งผลต่อระบบอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องส่งสัญญาณและเสถียรภาพทางความร้อน

2. ข้อมูลจำเพาะด้านประสิทธิภาพ

ข้อมูลจำเพาะเหล่านี้กำหนดคุณภาพและความน่าเชื่อถือของการวัด

• ความแม่นยำ: การวัดต้องมีความแม่นยำเพียงใด?
  • สำหรับการตรวจสอบขั้นพื้นฐาน อาจยอมรับ $\pm 0.5%$ ของช่วงได้
  • สำหรับลูปควบคุมที่สำคัญหรือการถ่ายโอนการควบคุม จำเป็นต้องใช้ตัวส่งสัญญาณที่มีความแม่นยำสูง ($\pm 0.05%$ หรือดีกว่า)
  • หมายเหตุ: ชี้แจงเสมอว่าความแม่นยำรวมหรือไม่รวมผลกระทบของอุณหภูมิและความเสถียรในระยะยาวหรือไม่
• ความเสถียร: เครื่องส่งสัญญาณรักษาจุดศูนย์และช่วงระยะเวลานานได้ดีเพียงใด (เช่น 1 ถึง 5 ปี) ความเสถียรสูงช่วยลดความจำเป็นในการใช้งานบ่อยครั้งและมีค่าใช้จ่ายสูง การสอบเทียบใหม่ .
• เวลาตอบสนอง: สำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงแรงดันอย่างรวดเร็ว (เช่น การควบคุมไฟกระชาก วาล์วที่ทำงานเร็ว) เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว (มักวัดเป็นมิลลิวินาที) เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าระบบควบคุมจะตอบสนองทันที

3. สภาพแวดล้อม

ตำแหน่งของการติดตั้งจะกำหนดความทนทานและการป้องกันที่ต้องการ

• อุณหภูมิและความชื้น: สภาวะสุดขั้วต้องใช้เครื่องส่งสัญญาณที่มีการชดเชยอุณหภูมิในตัวและวัสดุตัวเครื่องที่แข็งแกร่ง
• การสั่นสะเทือนและการกระแทก: ในสภาพแวดล้อมที่มีเครื่องจักรหนักหรือการไหลเป็นจังหวะ ให้เลือกเครื่องส่งสัญญาณที่ได้รับการจัดอันดับให้มีการสั่นสะเทือนสูง เพื่อรักษาเสถียรภาพในการอ่านและป้องกันความเสียหายทางกล
• ระดับการป้องกันน้ำเข้า (IP): มาตรฐานนี้กำหนดประสิทธิภาพการปิดผนึกเพื่อป้องกันการบุกรุกของสิ่งแปลกปลอม (ฝุ่น สิ่งสกปรก ฯลฯ) และความชื้น
  • IP65: กันฝุ่นและป้องกันละอองน้ำ
  • IP67: กันฝุ่นและป้องกันการจุ่มน้ำชั่วคราว (ทั่วไปสำหรับพื้นที่ชะล้าง)
  • IP68: กันฝุ่นและป้องกันการแช่น้ำอย่างต่อเนื่อง (เหมาะสำหรับการใช้งานใต้น้ำ)

4. สัญญาณเอาท์พุตและการสื่อสาร

ประเภทสัญญาณที่เลือกจะต้องผสานรวมกับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของคุณได้อย่างราบรื่น

• 4-20 mA (กระแสอนาล็อก):
  • มาตรฐานอุตสาหกรรมทั่วไป (ขับเคลื่อนด้วยลูปสองสาย)
  • กันเสียงรบกวนได้ดีเยี่ยมและเหมาะสำหรับ ระยะการส่งข้อมูลที่ยาวนาน .
  • ข้อได้เปรียบ: ค่า 'ศูนย์สด' ที่ 4 mA ทำให้สามารถตรวจจับสายไฟที่ขาดได้ (0 mA หมายถึงความผิดปกติ)
• แรงดันไฟฟ้า (0-5V, 0-10V):
  • เหมาะสำหรับ ระยะทางสั้น ๆ และ laboratory or OEM applications.
  • ป้องกันเสียงรบกวนน้อยกว่าสัญญาณปัจจุบันในระยะยาว
• โปรโตคอล HART (ตัวแปลงสัญญาณระยะไกลที่สามารถระบุตำแหน่งทางหลวงได้):
  • ซ้อน สัญญาณดิจิตอล บนสัญญาณอะนาล็อก 4-20 mA
  • ช่วยให้สามารถกำหนดค่า การวินิจฉัย และการสอบเทียบจากระยะไกลได้โดยไม่รบกวนสัญญาณควบคุมแบบอะนาล็อก
• Fieldbus (เช่น Profibus PA, FOUNDATION Fieldbus, Modbus):
  • เต็มที่ การสื่อสารแบบดิจิทัล สำหรับระบบควบคุมแบบเครือข่ายที่ซับซ้อน
  • เปิดใช้งานการวัดหลายตัวแปรและการวินิจฉัยขั้นสูงจากเครื่องมือเดียว

5. ความเข้ากันได้ของวัสดุ

นี่เป็นข้อกังวลด้านความปลอดภัยและอายุยืนยาว ที่ ชิ้นส่วนที่เปียก (ไดอะแฟรมและการเชื่อมต่อกระบวนการ) จะต้องไม่เป็นสนิมหรือทำปฏิกิริยากับตัวกลางในกระบวนการ

6. การติดตั้ง การรับรอง และความปลอดภัย

• ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง:
  • ประเภทการเชื่อมต่อกระบวนการ: เกลียว (NPT, BSP), หน้าแปลน (ANSI, DIN) หรือสุขาภิบาล (Tri-Clamp) ต้องตรงกับท่อที่มีอยู่
  • ข้อจำกัดด้านพื้นที่: การออกแบบที่กะทัดรัดจำเป็นสำหรับการติดตั้งที่คับแคบ
• การรับรองความปลอดภัย/พื้นที่อันตราย: สำหรับการติดตั้งในบริเวณที่อาจเกิดก๊าซหรือฝุ่นไวไฟ เครื่องส่งสัญญาณ ต้อง มีใบรับรองที่เหมาะสม:
  • ATEX (ยุโรป) หรือ IECEx (นานาชาติ): สำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วโลกในบรรยากาศที่ระเบิดได้
  • UL/CSA (อเมริกาเหนือ): เพื่อความปลอดภัยที่แท้จริงหรือระดับการป้องกันการระเบิด

คำแนะนำในการติดตั้งและบำรุงรักษา

แม้แต่เครื่องส่งสัญญาณความดันที่ผลิตขึ้นอย่างแม่นยำที่สุดก็ยังอาจทำงานล้มเหลวก่อนเวลาอันควรหรือให้การอ่านที่ไม่ถูกต้อง หากติดตั้งหรือละเลยอย่างไม่เหมาะสม การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเหล่านี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของเครื่องมือของคุณให้สูงสุด

เทคนิคการติดตั้งที่เหมาะสม

1. แยกจากสุดขั้ว: หลีกเลี่ยงการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณโดยตรงบนท่อที่มีการสั่นสะเทือนสูงหรือความร้อนสูงเกินไป ใช้ท่อแบบยืดหยุ่นหรือการติดตั้งระยะไกล (ผ่านท่อคาปิลลารีหรือซีลเคมี) หากจำเป็น
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการวางแนวที่เหมาะสม: ศึกษาคู่มือของผู้ผลิต สำหรับการใช้งานที่เป็นของเหลว ควรติดตั้งเครื่องมือไว้ใต้ก๊อกน้ำแรงดัน เพื่อป้องกันไม่ให้ช่องอากาศก่อตัวในเส้นกระตุ้น สำหรับการใช้งานกับแก๊ส ควรอยู่เหนือก๊อกน้ำเพื่อให้คอนเดนเสทระบายออกไป
3. ใช้ Syphons สำหรับ Steam: ใช้ก.เสมอ กาลักน้ำผมเปีย หรือคอยล์ไซฟอนเมื่อวัดแรงดันไอน้ำ สิ่งนี้จะสร้างอุปสรรคน้ำ (คอนเดนเสท) ที่ปกป้องไดอะแฟรมเซ็นเซอร์ที่ละเอียดอ่อนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากอุณหภูมิสูงของไอน้ำสด
4. ปิดผนึกให้แน่น แต่อย่าขันแน่นเกินไป: ใช้น้ำยาซีลที่เหมาะสม (เช่น เทป PTFE หรือน้ำยาซีลเกลียวในท่อ) กับการเชื่อมต่อแบบเกลียว การขันแน่นเกินไปอาจทำให้ไดอะแฟรมบิดเบี้ยวหรือทำให้เซ็นเซอร์เสียหาย ส่งผลให้จุดศูนย์เปลี่ยนแปลงอย่างถาวร
5. การต่อสายดินเป็นสิ่งสำคัญ: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวส่งสัญญาณและตัวป้องกันสายเคเบิลต่อสายดินอย่างถูกต้องตามคำแนะนำของผู้ผลิตและมาตรฐานทางไฟฟ้า เพื่อลดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และเสียงรบกวนจากสัญญาณเอาท์พุต

การสอบเทียบและการบำรุงรักษาเป็นประจำ

• การสอบเทียบตามปกติ: เครื่องส่งสัญญาณแรงดันจะลอยไปตามกาลเวลาเนื่องจากวงจรของอุณหภูมิ ความเครียด และการกระแทก กำหนดตารางการสอบเทียบเป็นประจำ (โดยปกติจะเป็นรายปีหรือรายครึ่งปี ขึ้นอยู่กับวิกฤต) การสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบการอ่านค่าของเครื่องส่งสัญญาณกับมาตรฐานอ้างอิงที่ได้รับการรับรอง
• การตรวจสอบศูนย์และช่วง: ดำเนินการอย่างสม่ำเสมอ เช็คเป็นศูนย์ (การตรวจสอบการอ่านค่าเมื่อระบายความดันสู่บรรยากาศ) และ ตรวจสอบช่วง (การตรวจสอบการอ่านแบบเต็มช่วง) โดยใช้เครื่องสื่อสาร HART หรือจอแสดงผลในเครื่อง
• การบำรุงรักษาสายอิมพัลส์: สำหรับการติดตั้งแรงดันต่าง ๆ เส้นอิมพัลส์อาจอุดตันกับวัสดุในกระบวนการ (ตะกอน ตะกรัน น้ำแข็ง) ล้างท่อเหล่านี้เป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่ามีการส่งแรงดันไปยังเซ็นเซอร์อย่างถูกต้อง

การแก้ไขปัญหาทั่วไป

การเลือกเครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่เหมาะสมคือการลงทุนในความถูกต้อง ปลอดภัย และประสิทธิภาพของกระบวนการทั้งหมดของคุณ เป็นการตัดสินใจที่ก้าวไปไกลกว่าแค่การจับคู่ระดับความกดดัน มันต้องมีการทบทวนแบบองค์รวม ข้อกำหนดการใช้งาน แรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม และความเข้ากันได้ของการสื่อสาร

ประเด็นสำคัญสำหรับการคัดเลือก:

1. กำหนดประเภท: พิจารณาว่าคุณต้องการหรือไม่ เกจ สัมบูรณ์ หรือดิฟเฟอเรนเชียล การวัด
2. ตรวจสอบความเข้ากันได้: รับรองว่า วัสดุเปียก สามารถทนต่อสื่อในกระบวนการได้ (เช่น 316L SS, Hastelloy)
3. ประสิทธิภาพการแข่งขัน: เลือก ความแม่นยำ และ เวลาตอบสนอง จำเป็นสำหรับลูปควบคุมเฉพาะของคุณ
4. ยืนยันการสื่อสาร: ตรวจสอบ สัญญาณเอาท์พุต (4-20 mA, HART, Fieldbus) เข้ากันได้กับ DCS/PLC ของคุณ