تشغيل جهاز إرسال درجة الحرارة الهوائي وتشخيص الأعطال الميدانية

كيف تعمل محولات درجة الحرارة الهوائية

يقوم محول درجة الحرارة الهوائي بتحويل قياس درجة الحرارة إلى إشارة ضغط هواء متناسبة بين 3 رطل لكل بوصة مربعة (قيمة النطاق الأدنى) و15 رطل لكل بوصة مربعة (قيمة النطاق الأعلى). أولاً، ينتج عنصر الاستشعار — إما مقاومة حرارية (RTD) من نوع Pt100 بقيمة 100 أوم أو ترموقبل (نوع J أو K) — تغيرًا في الملي فولت أو المقاومة. ثانيًا، تقوم دائرة جسر ويتستون الداخلية بتحويل هذا إلى انحراف ميكانيكي لشعاع يحدد موضع لوحة الرفرف نسبة إلى الفوهة. ثالثًا، تتحكم فجوة الفوهة والرفرف في الضغط العكسي في دائرة الإخراج الهوائية. وأخيرًا، يقوم مضخم مرحل هوائي بتحويل الضغط العكسي للفوهة إلى خرج مستقر بين 3 و15 رطل لكل بوصة مربعة مع تزويد هواء الأدوات بضغط 20 رطل لكل بوصة مربعة.

يبلغ قطر فتحة الفوهة عادةً بين 0.010 و0.015 بوصة. يمكن أن يؤدي تلوث هواء الأدوات — مثل قطرات الزيت، جزيئات الصدأ، أو الرطوبة — إلى انسداد جزئي للفوهة مما يسبب انحيازًا مرتفعًا في الإخراج. هذا هو العطل الأكثر شيوعًا في الميدان. قم بتركيب فلتر تجميع 5 ميكرون عند مدخل تزويد الهواء للمحول وافحص عنصر الاستشعار في كل زيارة صيانة مجدولة.

إجراء التشغيل الأولي

• الخطوة 1: قم بتوصيل مقياس ضغط معاير (0–30 رطل لكل بوصة مربعة، دقة 0.1%) بمنفذ إخراج المحول. وصل تزويد هواء الأدوات بضغط 20 رطل لكل بوصة مربعة ±0.5. طبق درجة حرارة قيمة النطاق الأدنى باستخدام صندوق مقاومة عشري (مثلاً 100.00 أوم عند 0°C مع Pt100 وفقًا لمعيار IEC 60751 للتسطيح).
• الخطوة 2: تحقق من الإخراج. يجب أن يقرأ 3.00 رطل لكل بوصة مربعة ±0.06 (±0.5% من النطاق). قم بتدوير برغي الصفر عكس عقارب الساعة إذا كان فوق 3.06 رطل، أو مع عقارب الساعة إذا كان أقل من 2.94 رطل. قم بتعديلات ربع دورة وانتظر 30 ثانية للاستقرار.
• الخطوة 3: طبق مقاومة قيمة النطاق الأعلى (مثلاً 177.05 أوم عند 200°C). يجب أن يقرأ الإخراج 15.00 رطل لكل بوصة مربعة ±0.06. اضبط برغي النطاق. التدوير مع عقارب الساعة يزيد الإخراج. كرر تعديلات الصفر والنطاق حتى تكون النقطتان النهائيتان ضمن ±0.06 رطل.
• الخطوة 4: طبق درجة حرارة منتصف النطاق (50% من النطاق). تحقق من أن الإخراج يقرأ 9.00 رطل لكل بوصة مربعة ±0.12. إذا تجاوز خطأ منتصف النطاق 0.5 رطل، فهذا يشير إلى عدم خطية في آلية الرفرف أو تآكل في محمل المحور — يجب استبدال المحول.
• الخطوة 5: وثق القيم كما وجدت وكما تركت في سجل المعايرة، بما في ذلك ضغط التزويد، درجة حرارة البيئة، وقيم مقاومة عنصر الاستشعار. هذا يلبي متطلبات توثيق اختبار الإثبات وفقًا لمعيار IEC 61511.

الدمج مع Allen-Bradley ControlLogix وInvensys I/A Series

يتطلب Allen-Bradley ControlLogix إدخال 4–20 مللي أمبير، لذا قم بتحويل 3–15 رطل لكل بوصة مربعة باستخدام محول ضغط/تيار (P/I) مثل Moore Industries SPA2 أو Rototherm PT-I مهيأ لإدخال 3–15 رطل لكل بوصة مربعة وإخراج 4–20 مللي أمبير. صيغة التحويل: mA = ((psi – 3) / 12) × 16 + 4. قم بضبط مقاومة وحدة الإدخال 1756-IF16 عند 250 أوم واضبط إنذار تجاوز النطاق عند 20.8 مللي أمبير وإنذار تحت النطاق عند 3.8 مللي أمبير.

بالنسبة لـ Invensys I/A Series FBM04، قم بتوصيل خرج محول P/I بأطراف قناة FBM04. في برنامج Foxboro Control، قم بضبط كتلة الوظيفة AI بمعلمات HSCI وLSCI لقيم درجة حرارة النطاق الأعلى والأدنى. اضبط ITYPE على 1 (وضع 4–20 مللي أمبير). استخدم حاجز عزل (Phoenix Contact MCR-SL-CUR-I-I) إذا لم يكن الجهازان يشتركان في أرضية إشارة مشتركة — حيث يسبب ضجيج حلقة الأرض خطأ يتراوح بين 0.04 و0.1 مللي أمبير، ما يعادل 0.5–1.25 درجة مئوية على مدى 200 درجة مئوية.

ستة أعطال شائعة في الميدان

• الخلل 1 — الإخراج عالق عند قيمة عالية (أكثر من 15 رطل): انسداد الفوهة برذاذ الزيت. افصل هواء التزويد ونظف باستخدام نيتروجين جاف عند 5 رطل. استبدل عنصر فلتر التزويد. إذا تكرر العطل خلال 90 يومًا، ركب مجفف مزيل للرطوبة في الخط الأعلى.
• الخلل 2 — الإخراج عالق عند قيمة منخفضة (أقل من 3 رطل): ضغط التزويد انخفض إلى أقل من 18 رطل. تحقق من منظم الضغط ومؤشر فرق الضغط في الفلتر. استبدل الفلتر إذا تجاوز فرق الضغط 5 رطل.
• الخلل 3 — تقلب الإخراج (تذبذب ±0.3 رطل): تآكل مقعد صمام الكرة في مضخم المرحل. استبدل مجموعة المرحل — لا تحاول تلميع مقعد الكرة في الميدان.
• الخلل 4 — انحراف الصفر بعد 6 أشهر: إجهاد معدن الزنبرك في درجات حرارة البيئة فوق 60°C. عزل جسم المحول. إذا تجاوز معدل انحراف الصفر 0.5% شهريًا، قلل فترة المعايرة إلى 6 أشهر.
• الخلل 5 — خطأ تعويض الوصلة الباردة (لأنواع الترموقبل): تغير درجة حرارة البيئة بأكثر من 20°C بين المواسم. ركب غلافًا حراريًا أو استبدل بعنصر RTD الذي لا يتأثر بتأثير الوصلة الباردة.
• الخلل 6 — إخراج غير خطي في منتصف النطاق: تآكل محمل المحور في آلية الرفرف. معايرة الصفر والنطاق صحيحة لكن خطأ منتصف النطاق يتجاوز 1% من النطاق. استبدل جسم المحول — هذه الآلية غير قابلة للصيانة في الميدان.

الخلاصة ونصائح العمل

تعتبر محولات درجة الحرارة الهوائية أجهزة موثوقة عند صيانتها بشكل صحيح. أولاً، قم دائمًا بالتشغيل الأولي باستخدام مقياس محمول معاير — فالمقاييس الدائمة ليست دقيقة بما يكفي للتحقق من نقاط الضبط. ثانيًا، حوّل خرج 3–15 رطل إلى 4–20 مللي أمبير باستخدام محول P/I معاير قبل التوصيل إلى Allen-Bradley ControlLogix أو Invensys I/A Series. اضبط إنذارات تحت النطاق وفوق النطاق في الوحدة لاكتشاف أعطال محول P/I. قلل فترات المعايرة إلى 6 أشهر للمحولات في درجات حرارة بيئة فوق 60°C أو في أنظمة هواء ذات جودة منخفضة. راقب اتجاه خطأ منتصف النطاق عبر دورات المعايرة — إذا نما الخطأ أكثر من 0.5% من النطاق سنويًا، فهذا يشير إلى تآكل الآلية ويبرر الاستبدال الاستباقي.

المؤلف: تان جيانمينغ مهندس أتمتة صناعية لديه أكثر من 10 سنوات خبرة في أنظمة PLC وDCS وأنظمة التحكم.