کالیبراسیون گیج فشار با استفاده از مقایسهگر: روش، تحلیل خطا و بررسی هیسترزیس
درک روش مقایسهگر
یک مقایسهگر فشار بهطور همزمان فشار پایدار را در گیج آزمایشی و گیج مرجع ایجاد و نگه میدارد. ابتدا، مقایسهگر فشار را از طریق یک سیال هیدرولیکی یا پنوماتیکی اعمال میکند. سپس هر دو گیج فشار اعمالشده یکسان را میخوانند. اختلاف بین خوانش گیج آزمایشی و گیج مرجع خطا را در هر نقطه آزمایش تعریف میکند. علاوه بر این، با آزمایش نقاط فشار صعودی و نزولی، تکنسینها میتوانند هیسترزیس — تفاوت بین خوانشهای صعودی و نزولی در همان فشار اسمی — را کمّی کنند. فرستندههای فشار الکترونیکی با دقت بالا مانند فرستنده فشار سری Yokogawa DPharp EJA بهطور معمول بهعنوان ابزار مرجع اصلی در تنظیم کالیبراسیون مقایسهگرها استفاده میشوند، به دلیل دقت قابل ردیابی و خروجی HART آنها.
راهاندازی تجهیزات و ایمنی
یک مقایسهگر با ظرفیت فشار کامل گیج تحت آزمایش انتخاب کنید. برای مثال، یک گیج ABB با دامنه 0 تا 1000 psi نیاز به مقایسهگری دارد که بتواند حداقل 1000 psi با وضوح دقیق تولید کند. گیج مرجع را روی یک پورت و گیج آزمایشی را روی پورت مقابل نصب کنید. قبل از ادامه، اطمینان حاصل کنید که هر دو اتصال بدون نشتی هستند. همچنین، تأیید کنید که گیج مرجع دارای گواهی کالیبراسیون معتبر و قابل ردیابی به یک مؤسسه ملی متروژی باشد. در ماژولهای فشار مرجع Emerson Rosemount، قبل از هر استفاده تاریخ برچسب کالیبراسیون را بررسی کنید. هنگام اعمال فشار به مقایسهگرهای هیدرولیکی بالای 500 psi همیشه عینک ایمنی بزنید.
روش گامبهگام کالیبراسیون
- گام 1: خوانش صفر گیج آزمایشی را بدون اعمال فشار ثبت کنید. اگر عقربه روی صفر قرار نگیرد، آفست را بهعنوان خطای صفر یادداشت کنید.
- گام 2: فشار را به آرامی تا 25٪ از دامنه کامل افزایش دهید. اجازه دهید فشار حداقل 30 ثانیه تثبیت شود. خوانش هر دو گیج مرجع و آزمایشی را ثبت کنید.
- گام 3: فشار را به ترتیب به 50٪، سپس 75٪ و سپس 100٪ از دامنه کامل افزایش دهید. خوانش هر دو گیج را در هر نقطه ثبت کنید.
- گام 4: در 100٪ فشار، فشار را به مدت یک دقیقه نگه دارید تا نشتی بررسی شود. هر کاهش فشار نشاندهنده نشتی اتصالات است، نه خطای گیج.
- گام 5: فشار را به آرامی به ترتیب 75٪، 50٪ و 25٪ کاهش دهید. خوانش هر دو گیج را در مسیر نزولی ثبت کنید.
- گام 6: به فشار صفر بازگردید و خوانش نهایی صفر را ثبت کنید.
- گام 7: خطا در هر نقطه را با کم کردن خوانش گیج مرجع از خوانش گیج آزمایشی محاسبه کنید.
- گام 8: خطای هیسترزیس در هر نقطه میانی را با کم کردن خوانش نزولی از خوانش صعودی محاسبه کنید.
تلرانس خطا و تنظیم
گیجهای لوله بوردون عمومی معمولاً دارای درجه دقت ±1٪ از دامنه کامل هستند. گیجهای آزمایشی مورد استفاده بهعنوان مرجع باید حداقل چهار برابر دقیقتر باشند. بنابراین، یک گیج درجه A نیاز به گیج مرجعی با دقت ±0.25٪ یا بهتر دارد. فرستنده فشار گیج Yokogawa EJA530E با حسگر رزونانسی سیلیکونی DPharp خود دقت زیر 0.1٪ مورد نیاز برای خدمات مرجع در کاربردهای کالیبراسیون گیج را فراهم میکند.
اگر خطا در هر نقطه از تلرانس مجاز فراتر رفت، ابتدا تغییر صفر را بررسی کنید. آفست یکنواخت در تمام نقاط معمولاً نشاندهنده مشکل تنظیم صفر است. با این حال، خطاهایی که متناسب با فشار افزایش مییابند، نشاندهنده رانش دامنه یا تغییر شکل لوله بوردون هستند. در چنین مواردی، به جای تلاش برای تنظیم در محل روی مدلهای لوله بوردون مهر و موم شده، گیج را تعویض کنید. گیجهای فشار ABB با لوله بوردون جوشخورده بهصورت کارخانهای مهر و موم شده و قابل تنظیم در محل نیستند.
مشکلات رایج در محل
شکست در تکرارپذیری اغلب ناشی از آلودگی سیال مقایسهگر است. ذرات به دام افتاده در شیرهای یکطرفه باعث نوسانات فشار در هنگام تثبیت میشوند. علاوه بر این، سفت کردن بیش از حد اتصالات گیج میتواند رزوههای سوکت را تغییر شکل داده و باعث گیر مکانیکی در اتصال لوله بوردون شود. همیشه از آچار روی ششگوش گیج استفاده کنید، هرگز روی بدنه. در ماژولهای مرجع الکترونیکی Emerson Rosemount، ولتاژ پایین باتری میتواند باعث خوانشهای ناپایدار شود. اگر ماژول بیش از 90 روز در انبار بوده است، قبل از هر جلسه کالیبراسیون باتریها را تعویض کنید.
نتیجهگیری و توصیههای عملی
کالیبراسیون گیج فشار بیش از یک بررسی نقطهای نیاز دارد. کل دامنه را در فواصل 25٪ در هر دو جهت صعودی و نزولی آزمایش کنید. هیسترزیس و تغییر صفر را قبل از قبول یا رد گیج کمّی کنید. در نهایت، همیشه از گیج مرجعی با گواهی معتبر و قابل ردیابی استفاده کنید و سوابق کامل را برای آمادگی ممیزی نگهداری کنید. کالیبراسیون صحیح کیفیت فرآیند و ایمنی کارخانه را حفظ میکند.
نویسنده: ژانگ هاو مهندس اتوماسیون صنعتی با بیش از 10 سال تجربه در PLC، DCS و سیستمهای کنترل است.
