Что делать, если показания преобразователя давления с локальной индикацией неточны

Если преобразователь давления с локальной индикацией показывает неточные значения, дрейф показаний, скачки на дисплее или имеет существенное отклонение от стандартного манометра, нельзя сразу делать вывод о неисправности изделия только по одному показанию. На результат измерения давления одновременно влияют место установки, условия отбора давления, качество электропитания, способ подключения, соответствие диапазона, характеристики измеряемой среды и состояние калибровки.

Для широко применяемых в промышленности преобразователей давления 4～20mA отклонение выходного тока на 0.16mA теоретически соответствует смещению измерения примерно на 0.01MPa при диапазоне 0～1.0MPa. При расширении диапазона до 0～10MPa такая же погрешность тока будет соответствовать ошибке давления около 0.1MPa. Поэтому перед диагностикой необходимо сначала подтвердить полную модель преобразователя, фактический диапазон, выходной сигнал и класс точности.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. рекомендует обслуживающему персоналу выполнять работы в последовательности: «подтвердить явление, проверить монтаж, проверить электрическую часть, подтвердить диапазон, проверить среду, выполнить калибровку». Это позволяет избежать повторного демонтажа и быстрее определить, вызвана ли проблема систематической ошибкой, изменением рабочих условий или неисправностью самого преобразователя давления.

Сначала определите тип отклонения показаний

Разница между дрейфом нуля и отклонением полной шкалы

Дрейф нуля обычно проявляется тем, что после сброса давления преобразователь давления с локальной индикацией не возвращается к 0 либо при сообщении с атмосферой продолжает отображать положительное или отрицательное значение. Для изделий с измерением избыточного давления после нормального сброса давления показание должно быть близко к нулю; допустимую погрешность следует определять с учетом класса точности изделия. Например, для изделия класса 0.5 с диапазоном 1.0MPa основная допустимая погрешность обычно составляет около плюс-минус 0.005MPa.

Отклонение полной шкалы проявляется тем, что показания в области низкого давления в основном нормальные, но с повышением давления погрешность постепенно увеличивается. Например, стандартный прибор показывает 0.8MPa, а преобразователь — 0.74MPa, при этом при низком давлении разница между ними невелика. В таком случае необходимо в первую очередь проверить настройку диапазона, коэффициент аналогового входа, чувствительность датчика и данные калибровки.

Если показания постоянно завышены или занижены, а величина отклонения относительно стабильна, распространёнными причинами являются отсутствие калибровки нуля, неверная настройка коэффициента отображающего прибора, остаточное давление в импульсной трубке или разница высот установки. Если значения колеблются беспорядочно, следует уделить больше внимания колебаниям питания, плохому контакту проводки, электромагнитным помехам и пульсации среды.

Ошибочные выводы, которых следует избегать при сравнении со стандартным прибором

При сравнении давления на объекте класс точности стандартного прибора должен быть выше, чем у проверяемого преобразователя давления. Как правило, точность стандартного прибора должна быть как минимум в 3 раза выше точности проверяемого устройства. Например, для проверки преобразователя давления класса 0.5 можно использовать стандартный цифровой манометр класса 0.16 или 0.25, чтобы избежать неточной оценки из-за чрезмерной погрешности эталонного прибора.

Стандартный прибор и преобразователь давления следует подключать к одному источнику давления и сравнивать вблизи одной и той же точки измерения. Если один установлен на выходе насоса, а другой — в конце трубопровода на расстоянии нескольких десятков метров, сопротивление трубопровода, высота столба жидкости и локальные потери давления создадут реальную разницу давлений. Нельзя просто считать показания преобразователя ошибочными.

В процессе испытания следует выбрать не менее пяти точек давления: 0%, 25%, 50%, 75% и 100%, а также отдельно записывать данные при повышении и снижении давления. Если разница показаний в одной и той же точке при повышении и снижении давления существенна, возможны механический гистерезис, ненормальная нагрузка на мембрану, засорение импульсной трубки или нестабильность источника давления.

Поэтапная диагностика монтажа и рабочих условий

Проверка места установки, отверстия отбора давления и импульсных трубок

Установка преобразователя давления на корпусе насоса с сильной вибрацией, на выходе компрессора или на трубопроводе с высокочастотными ударами может приводить к длительному механическому воздействию на внутренний чувствительный элемент, вследствие чего на локальном дисплее могут появляться скачки символов или колебания. Для условий с сильной вибрацией можно установить виброизолирующий кронштейн, гибкое соединение или изолирующее устройство, а также проверить, не ослаблена ли крепёжная резьба.

При измерении жидких сред пузырьки воздуха в импульсной трубке приводят к неполной передаче давления; при измерении газовых сред скопившаяся в трубке жидкость может создавать погрешность из-за столба жидкости. При измерении пара или высокотемпературной среды необходимо также обеспечить одинаковые условия уровня жидкости в конденсационных петлях или конденсационных сосудах, иначе дисбаланс статического давления с обеих сторон непосредственно повлияет на результат измерения.

После засорения отверстия отбора давления металлической стружкой, накипью, кристаллическими отложениями или вязкой средой изменение давления, воспринимаемое преобразователем, замедляется. Обычно это проявляется задержкой отображения, медленным возвратом к нулю или несоответствием фактическим рабочим условиям. После остановки оборудования, сброса давления и подтверждения безопасности следует проверить проходимость точки отбора давления; при необходимости очистить или заменить засорённые компоненты импульсной линии.

Основные пункты проверки монтажа

Сначала проверьте, соответствует ли направление установки преобразователя требованиям инструкции. Некоторые изделия с локальной индикацией допускают монтаж в разных направлениях, однако угол дисплейной головки, направление ввода кабеля и положение для выпуска воздуха или жидкости всё равно влияют на удобство обслуживания и степень защиты.

Затем проверьте, соответствует ли материал уплотнений измеряемой среде. Обычные уплотнения из нитрильного каучука не всегда подходят для сильнокоррозионных жидкостей, высокотемпературных масел или растворителей; после выхода уплотнительного материала из строя могут возникнуть микропротечки, медленное падение давления и нестабильность нуля.

Для наружных установок или влажных зон следует проверить состояние крышки клеммной коробки, кабельных вводов и вентиляционных отверстий. Если по проекту требуется степень защиты IP65 или IP67, но кабель на объекте не затянут или уплотнительное кольцо состарилось, попадание конденсата в корпус повлияет на стабильность дисплейного модуля и сигнальных клемм.

Определение, являются ли среда и колебания давления основной причиной

Фактическое давление в насосах, воздушных компрессорах, гидравлических станциях и импульсных трубопроводах само по себе может быстро изменяться. Если период колебаний давления короче периода обновления отображающего прибора, на экране будут непрерывные скачки. В таком случае следует использовать стандартный регистратор давления или наблюдать тренд выхода 4～20mA, чтобы определить, вызвано ли это колебаниями процесса или неисправностью преобразователя.

Если температура среды превышает допустимый диапазон изделия, чувствительный элемент и электронные компоненты могут испытывать температурный дрейф. Например, если преобразователь давления для нормальной температуры длительно контактирует со средой температурой свыше 150 градусов Цельсия без теплоотводящей трубки, конденсационного устройства или мембранного разделительного узла, это повлияет как на стабильность показаний, так и на срок службы.

Среды с высокой вязкостью, склонные к кристаллизации или затвердеванию, легко оседают на поверхности отбора давления или разделительной мембране. Для таких условий следует в первую очередь выбирать подходящие конструкции, например преобразователь давления с плоской мембраной, фланцевый преобразователь уровня или мембранное уплотнение с промывочным соединением; нельзя рассчитывать на длительную эксплуатацию только обычных резьбовых изделий.

Методы проверки питания, проводки и настроек дисплея

Проверка напряжения питания и контура 4～20mA

Двухпроводные преобразователи давления обычно используют питание 24VDC, однако фактическое допустимое рабочее напряжение следует определять по заводской табличке и технической документации изделия. При слишком низком напряжении питания, чрезмерной нагрузке контура или заметных колебаниях на стороне питания выходной ток может не достигать нормального значения 20mA, что вызывает заниженное отображение давления в верхней части диапазона.

При обслуживании можно включить мультиметр последовательно в контур для измерения тока и пересчитать его в соответствии с отображаемым значением на объекте. Например, при диапазоне 0～1.6MPa и выходе 4～20mA ток 12mA теоретически соответствует 0.8MPa; если отображающий прибор при 12mA показывает 0.72MPa, следует проверить нижний и верхний пределы диапазона прибора, а также настройку десятичной точки.

Окисление клемм проводки, неправильное заземление экрана, перепутанная полярность или повреждение кабеля также могут вызывать нестабильность сигнала. Для линий передачи длиной более 50 метров следует использовать экранированный кабель с требуемым сечением и выполнять одностороннее заземление в соответствии с системными нормами, чтобы уменьшить помехи от преобразователей частоты, двигателей и контакторов.

Проверка модуля локальной индикации и параметров сигнализации

Преобразователи давления с цифровой индикацией обычно поддерживают переключение единиц измерения, смещение нуля, настройку диапазона, времени демпфирования и порогов сигнализации. Если обслуживающий персонал по ошибке изменил верхний или нижний предел диапазона, экран может отображать неверное значение давления даже при нормальном выходе датчика. Поэтому перед регулировкой следует сначала записать текущие параметры.

Нерациональная настройка верхней аварийной уставки, нижней аварийной уставки и значения гистерезиса у аварийного преобразователя давления может приводить к частым срабатываниям сигнализации. Например, если верхняя аварийная уставка установлена на 0.80MPa, а гистерезис составляет всего 0.01MPa при нормальном диапазоне колебаний системы плюс-минус 0.03MPa, реле может многократно срабатывать, влияя на оценку блокировок оборудования.

При подключении изделий с релейным выходом необходимо подтвердить назначение нормально разомкнутого, нормально замкнутого и общего контактов, а также проверить, находятся ли напряжение и ток нагрузки в пределах допустимой нагрузки контактов. Клеммы реле нельзя использовать вместо сигнальных клемм 4～20mA; неправильное подключение может вызвать ненормальную индикацию, отказ сигнализации и даже повреждение выходной цепи.

Рекомендации по подбору диапазона и калибровке

Подтверждение, что фактическое давление не выходит за пределы выбранного диапазона

Слишком большой диапазон преобразователя давления снижает разрешающую способность в области низкого давления; слишком малый диапазон может привести к перегрузке при скачках давления. Обычно нормальное рабочее давление рекомендуется выбирать в пределах от 30% до 70% полной шкалы, предусматривая достаточный запас для запуска, остановки и нештатных условий.

Например, если нормальное давление системы составляет 0.6MPa, а максимальное — 0.9MPa, при выборе диапазона 0～1.0MPa необходимо тщательно оценить скачки давления; если в системе имеются кратковременные пики 1.2MPa, следует рассмотреть диапазон 0～1.6MPa и повторно проверить, соответствует ли точность отображения требованиям технологического процесса.

После длительного избыточного давления, гидроударов или обратного давления при вакууме чувствительный элемент датчика может получить необратимое смещение. В этом случае, даже если внешний вид нормальный, необходимо провести испытание во всём диапазоне на стенде проверки давления; если нуль и верхний предел не восстанавливаются, рекомендуется заменить преобразователь давления на подходящий для фактических условий эксплуатации.

Стандартизированное выполнение калибровки нуля и полной шкалы

Перед калибровкой следует отключить технологическое давление, убедиться, что оборудование находится в безопасном состоянии, и использовать поверенный или откалиброванный стандартный источник давления. Для изделий с измерением избыточного давления нуль подтверждается после полного сброса давления и сообщения с атмосферой; для преобразователей абсолютного давления нельзя просто использовать атмосферное давление в качестве нулевой точки.

При калибровке давление следует повышать медленно, избегая мгновенных ударов из-за быстрого нагнетания. Последовательно проверьте пять точек: 0%, 25%, 50%, 75% и 100%, затем повторите измерения при снижении давления в обратном направлении. Если направление ошибки во всех точках одинаково, в первую очередь можно отрегулировать нуль или диапазон; если ошибка изменяется нерегулярно, необходимо дополнительно проверить состояние датчика и стабильность источника давления.

Интеллектуальные преобразователи давления с настройкой кнопками или по связи должны обслуживаться обученным персоналом, чтобы избежать ошибочного изменения единиц измерения, величины смещения, коэффициента демпфирования или режима выхода. После калибровки необходимо внести в паспорт оборудования диапазон, дату, номер эталонного прибора, результаты калибровки и сведения об обслуживающем персонале для последующего отслеживания.

Как определить вариант ремонта или замены, если восстановление невозможно

В следующих случаях следует в первую очередь обратиться к техническим специалистам

Если корпус преобразователя давления повреждён, части, контактирующие со средой, подверглись коррозии, в дисплей попала вода, клеммы обгорели либо выход постоянно находится в состоянии аварийного тока 3.6mA, 22mA и т. п., это указывает на возможную аппаратную неисправность. Следует прекратить дальнейшую эксплуатацию с неисправностью, чтобы не повлиять на блокировки и управление безопасностью.

Для высокотемпературных, высоконапорных или коррозионных условий в химической, энергетической, металлургической и других отраслях не рекомендуется необдуманно разбирать датчик непосредственно на объекте. Сначала следует проверить опасность среды, состояние сброса давления в системе и требования взрывозащиты, после чего профессиональные технические специалисты определят, требуется ли замена чувствительного элемента давления, дисплейного модуля, компонентов подключения или полная замена оборудования.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. может выполнить техническую проверку в соответствии с типом среды, спецификацией соединения, диапазоном давления, температурными условиями, способом выхода и монтажными размерами на объекте. Для нестандартных условий также может быть разработано более подходящее решение для измерения давления с учётом материала мембраны, конструкции импульсной линии, требований к индикации и потребностей в аварийном контроле.

Создание механизма периодического обслуживания для сокращения повторных неисправностей

В обычных условиях эксплуатации можно проверять внешний вид, проводку, герметизацию и состояние индикации один раз в 3 месяца в соответствии с планом ремонта оборудования; для условий с высокой вибрацией, сильной коррозией, пылью, влажностью или непрерывной работой период проверки можно сократить до 1 месяца. Регулярное обслуживание более эффективно обеспечивает непрерывность измерений, чем временное устранение неполадок после отказа.

Период калибровки преобразователя давления следует определять исходя из технологического риска, частоты использования, требований к точности и истории стабильности. Для критических точек блокировки, точек коммерческого учёта или точек контроля качества можно проводить сравнение или калибровку каждые 6–12 месяцев; для обычных точек мониторинга план можно составлять с учётом фактического тренда отклонений.

Если показания преобразователя давления с локальной индикацией неточны, сначала запишите текущее значение давления, показания стандартного прибора, выходной ток, напряжение питания, температуру среды и место установки, затем обратитесь к профессиональным техническим специалистам для целевого анализа. Предоставление полной информации о рабочих условиях, фотографии заводской таблички изделия и записей об отклонениях позволит быстрее определить вариант калибровки, ремонта или замены.