Sender sind ein wichtiger Bestandteil automatischer Steuerungssysteme. Drucktransmitter werden hauptsächlich zur Messung und Steuerung von Druckparametern in industriellen Prozessen eingesetzt und finden weit verbreitete Anwendungen in der Erdöl-, Chemie- und Energieindustrie. Es gibt viele Arten von Drucktransmittern, die je nach Funktionsprinzip und Verwendung unterschiedlich klassifiziert werden. Drucktransmitter werden hauptsächlich zur Fernanzeige und Steuerung von Druck eingesetzt. Sie werden oft in Umgebungen mit hohen Temperaturen, niedrigem Druck, Korrosion und Vibrationen betrieben, was zu einer höheren Ausfallwahrscheinlichkeit führt. Daher ist die Erforschung der Einflussfaktoren und häufigen Fehler von Drucktransmittern sehr sinnvoll.
1. Gängige Arten von Drucktransmittern
Ein Drucktransmitter ist ein Instrument, das Druckvariablen in ein Standardausgangssignal umwandeln kann. Zwischen der Druckgröße und dem Ausgangssignal besteht ein gewisser funktionaler Zusammenhang. Je nach Funktionsprinzip lassen sich Drucktransmitter in folgende Typen einteilen:
(1) Piezoresistive Sender. Piezoresistive Sender üben Druck auf die Vorderseite einer Membran aus, was zu einer Verformung führt. Auf der Rückseite der Druckmessmembran ist ein Dickschichtwiderstand aufgedruckt, der eine Wheatstone-Brücke bildet. Durch den piezoresistiven Effekt erzeugt die Brücke ein Spannungssignal, das direkt proportional zur Erregerspannung ist.
(2) Piezoelektrische Sender. Piezoelektrische Sender nutzen den positiven piezoelektrischen Effekt. Bei diesem Effekt wird auf einen Elektrolyten eine äußere Kraft ausgeübt, die zu einer Verformung führt. Im Elektrolyten findet eine Polarisation statt, die zu positiven und negativen Ladungen auf seinen beiden Oberflächen führt. Wenn die äußere Kraft entfernt wird, kehrt der Elektrolyt in seinen ungeladenen Zustand zurück. Die Polarität der Ladung ändert sich mit der Richtung der ausgeübten Kraft. Auch das Anlegen eines elektrischen Feldes in Richtung der Polarität des Elektrolyten führt zu einer Verformung; Diese Verformung verschwindet beim Entfernen. Dies ist der umgekehrte piezoelektrische Effekt.
(3) DMS-Transmitter. Mithilfe spezieller Klebstoffe werden Dehnungsmessstreifen miteinander verbunden und erzeugen so mechanische Spannungen. Wenn sich die Kraft auf die Maschine ändert, verformen sich auch die Dehnungsmessstreifen in gewissem Maße, wodurch sich der Widerstandswert und die Spannung am Widerstand ändern. Allerdings ist die Änderung des Widerstandswerts in diesem Fall relativ gering. Normalerweise bilden sie eine Dehnungsbrücke, die vom Instrumentenverstärker verstärkt und schließlich zur Anzeige oder Ausführung an die Verarbeitungsschaltung übertragen wird.
(4) Kapazitiver Sender. Kapazitive Sender werden in elektrische und pneumatische Typen unterteilt. Das normierte Eingangssignal des ersteren ist ein Gleichstromsignal und das Ausgangssignal des letzteren ist ein Gasdruck. Die beiden Drücke des Messmediums werden jeweils in die Hoch- und Niederdruckkammer eingeleitet und wirken auf die Isolationsmembranen auf beiden Seiten des empfindlichen Elements. Die Messmembran und die Elektroden auf den beidseitigen Isolierfolien bilden einen Kondensator. Wenn der Druck auf beiden Seiten unterschiedlich ist, wird das Modul verschoben und der Strom auf beiden Seiten ist unterschiedlich. Durch Schwingung und Verstellung entstehen Strom-, Spannungs- oder digitale Ausgangssignale.
2. Funktionsprinzip des Drucktransmitters
Der Drucktransmitter besteht aus einer Modulschaltung, einem Anzeigekopf, einem Drucksensor und einem Gehäuse. Der Druckunterschied aus den beiden Druckführungsrohren wirkt auf die vom Sendersensor gemessene Membran. Das Messelement wandelt das empfangene Drucksignal in ein Standardstrom- und Spannungssignal um und sendet das Signal zur sekundären Messung an den Alarm, den Rekorder und den Regler.
3. Häufige Fehler von Drucktransmittern
Bei Druckmessumformern kommt es während des Einsatzes zwangsläufig zu verschiedenen Störungen. Sie können von vielen Faktoren beeinflusst werden, wie zum Beispiel dem Austreten von Füllflüssigkeit zwischen der inneren Trennwand und dem Sensorelement, Nullpunkt- und Bereichsabweichungen und einem instabilen Ausgang, was alles zu einer verringerten Genauigkeit oder sogar zu Schäden führen kann. Auch die Wetterbedingungen wirken sich auf den Sender aus; Beispielsweise können Blitzeinschläge die Schaltkreise der Membran beschädigen und zu Kommunikationsfehlern führen. Feuchte Umgebungen können die Verkabelung beschädigen. Eine falsche Bereichswahl kann zu einer irreversiblen Verformung des Sensorelements führen. Im Folgenden werden einige häufige Fehlertypen beschrieben:
(1) Stromkreisfehler Wenn ein Leitungsfehler auftritt, zeigt der Computer abnormale Werte an. Öffnen Sie den Anschlusskasten des Senders und prüfen Sie, ob lose Verbindungen, Kurzschlüsse oder offene Schaltkreise vorhanden sind. Beheben Sie Fehler mithilfe von Methoden wie der Messung von Stromversorgung, Isolierung und Widerstand.
(2) Frequenzumwandlungsstörung. Bei der Verkabelung kommt es zu gegenseitigen Interferenzen verschiedener Signalleitungen, insbesondere wenn Stromleitungen und Signalleitungen im selben Kabelkanal verbunden sind. Diese Störung ist schwerwiegender und kann dazu führen, dass der Sender nicht kommuniziert oder sogar eine Fehlfunktion aufweist. Dies kann vermieden werden, indem der Abstand zwischen dem Instrumentenkabel und der Stromkabelrinne vergrößert wird.
(3) Fehler am Druckanschluss. Zu den Fehlern an Druckentlastungsanschlüssen zählen typischerweise drei Arten: Verstopfung, Luftleckage und Flüssigkeitsansammlung. Verstopfungen werden in der Regel durch verspätete Entwässerung oder verschmutzte/klebrige Medien verursacht. Luftleckagen werden durch zahlreiche Senderanschlüsse, Absperrventile und anderes Zubehör verursacht, wodurch sich die Anzahl der Leckstellen erhöht. Flüssigkeitsansammlungen werden in der Regel durch unsachgemäße Gasdruckentnahme oder falsche Installation der Druckentnahmestelle verursacht, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt.
Fehler bei der elektrischen Signalübertragung. Eine unsachgemäße Verwendung oder Wartung von Drucktransmittern kann leicht zu Ausfällen bei der elektrischen Signalübertragung führen. Wenn Sie beispielsweise den Sender aus Zeitgründen in der Nähe des zu testenden Geräts platzieren, kann dies dazu führen, dass die Signalübertragungsentfernung zu groß ist, was zu Signalstörungen oder -dämpfung führt. In solchen Fällen sollte die Querschnittsfläche des Kabels nach Bedarf vergrößert werden.
4. Fehlerbehebung beim Drucktransmitter
4.1 Null-Ausgangssignal
Wenn der Drucktransmitter einen Nulldruck anzeigt, können folgende Schritte unternommen werden: Überprüfen Sie zunächst, ob in der Rohrleitung Druck herrscht und ob das Gerät normal mit Strom versorgt wird. Überprüfen Sie dann, ob die Polarität der Stromversorgung umgekehrt ist. Überprüfen Sie abschließend die elektronische Platine, den Drucksensor und die Versorgungsspannung des Senders.
4.2 Keine Reaktion bei Druckbeaufschlagung
Wenn beim Anlegen von Druck keine Reaktion erfolgt, überprüfen Sie, ob die Ventile an der Druckentnahmeleitung ordnungsgemäß funktionieren, ob der Überbrückungsschalter für die Schutzfunktion des Senders ordnungsgemäß funktioniert, ob die Druckentnahmeleitung blockiert ist, überprüfen Sie den Nullpunkt und den Bereich des Senders und tauschen Sie den Drucksensor aus.
4.3 Abweichung der Messwerte der Druckvariablen
Wenn der Drucktransmitter einen Druckwert anzeigt, der deutlich über oder unter dem Normalwert liegt, prüfen Sie zunächst, ob in der Druckentnahmeleitung ein Leck vorliegt. Überprüfen Sie dann die Ventile an der Druckentnahmeleitung und -stimmen Sie den Sensor fein ab. Wenn das Problem weiterhin besteht, ersetzen Sie den Drucksensor.
4.4 Instabile Druckvariable-Messwerte
Dieses Problem kann behoben werden, indem externe Störquellen isoliert, das Druckleitungsrohr auf Undichtigkeiten überprüft, die Rohrleitung auf Ablagerungen untersucht, die Membran auf Anzeichen von Verschleiß oder Verformung überprüft und der Druckmessmembrankopf überprüft wird.
5. Fazit
Drucksensoren sind weit verbreitet. Ob inländisch oder importiert, während des Gebrauchs können aufgrund der Arbeitsumgebung, unsachgemäßer Bedienung oder inhärenter Gründe verschiedene Fehlfunktionen auftreten. Daher müssen wir nicht nur gemäß den Standardspezifikationen in der Bedienungsanleitung arbeiten, sondern auch die richtigen Fehlerdiagnose-, Wartungs- und Reparaturkenntnisse beherrschen, um die Lebensdauer und Messgenauigkeit des Drucksensors sicherzustellen.
