Навигация
Какие признаки указывают на проблемы в работе датчиков давления, в чем их причины и как выбрать новую модель, разбираемся в статье.
Признаки и причины поломки датчиков давления
Неисправности датчиков давления проявляются по-разному, в зависимости от конструкции, принципа действия и условий эксплуатации. Чаще всего это выявляется по нестабильным или нулевым показаниям, появлению ошибочных срабатываний, медленной реакции на изменения давления, а также некачественному сигналу и отсутствию связи со средством управления. Рассмотрим неисправности датчиков давления разных типов.
Механические и электронные датчики
Механические датчики давления подвержены износу подвижных элементов – диафрагм, пружин, мембран. Поломки проявляются залипанием показаний, занижением и завышением измеренных значений. Также возможна утечка среды через уплотнения или механическое повреждение корпуса.
Электронные приборы выходят из строя из-за сбоев в электронике: поломке схем обработки сигнала, чувствительных элементов, коррозии контактов. Типичные признаки – полное отсутствие импульса, постоянные максимальные или минимальные показания, а также ошибки связи с управляющим устройством.
Датчики с разным принципом преобразования давления
При рассмотрении неполадок в разрезе технологии измерения, можно отметить следующие особенности.
Тензометрические датчики крайне чувствительны к механическим повреждениям и усталости материала тензорезисторов. Поломки проявляются нарушением целостности, разрушением клеевого слоя, постепенным дрейфом (смещением) нуля, прерывистым сигналом или полным отсутствием отклика.
Основные причины неисправности:
- Вибрации, ударные нагрузки, превышения допустимого давления
- Воздействие высоких температур, влажности, агрессивных химических веществ
- Износ тензометрического элемента
- Нарушение электрических контактов
Пьезорезистивные датчики, например, Huba Control 680, содержат полупроводниковые элементы. Последние подвержены термическому старению, особенно при длительной эксплуатации при высоких температурах. Кроме того, возможна коррозия кремниевых пластин или повреждение защитных покрытий, приводящие к утечкам тока и потере точности. Нередко неисправность проявляется смещением выходного сигнала при перепадах температуры или нестабильности питающего напряжения.
Индуктивные датчики давления работают за счет изменения индуктивности при деформации сердечника, перемещающегося под действием давления. Возможные неисправности:
- Поломка подвижных элементов, влияющих на индуктивность, особенно при работе в условиях вибраций или механических перегрузок
- Обрыв или короткое замыкание обмотки катушки, вызванные перегревом или попаданием влаги
- Накапливание металлической пыли либо иных загрязнений, вызывающее паразитные сигналы и снижение точности
- Смещение сердечника из-за деформации корпуса, приводящее к нелинейному отклику
Пьезоэлектрические датчики работают за счет способности пьезокристаллов генерировать электрический заряд при механическом воздействии. Приборы этого типа обладают высокой частотной характеристикой, устойчивостью к динамическим нагрузкам, но имеют и ряд слабых сторон. При эксплуатации в условиях высоких температур и влажности, снижается или полностью утрачивается чувствительность кристаллов. При перегреве наблюдается потеря поляризации пьезоэлементов, а из-за вибраций и усталости припоя, нарушается контакт между пьезоэлементом и проводящей частью. Помимо этого, сильное механическое воздействие приводит к микротрещинам в кристалле и потере точности или полному выходу из строя.
Как выбрать новый датчик давления
При подборе нового измерительного прибора, нужно учитывать совокупность факторов. Это тип давления, технические характеристики, особенности среды, в которой датчик будет эксплуатироваться. Пошаговый алгоритм действий, при выборе модели, выглядит следующим образом.
Определение типа давления для измерения
На первом шаге важно определить, какое именно давление – абсолютное, относительное или дифференциальное (перепад) – нужно измерять, поскольку датчики ориентированы на конкретный тип параметров. Вместе с тем, ряд современных приборов, таких как Huba Control 528, способны контролировать давление нескольких видов.
Выбор диапазона измерения
Необходимо учитывать как рабочее, так и предельное давление в системе. Рекомендуется выбирать датчик с запасом по верхнему пределу на 25–50% выше максимального рабочего значения.
Определение типа выходного сигнала
Важно учитывать совместимость с существующей системой управления: аналоговые сигналы (4–20 мА, 0–10 В), цифровые интерфейсы (Modbus, CAN, I2C и др.). Наглядный пример передового электронного решения – датчик перепада давления Huba Control 699m (modbus).
Учет среды измерения
Материал чувствительного элемента и самой конструкции датчика должен быть устойчивым к компонентам измеряемой среды (газ, жидкость, пар, агрессивные вещества). В случае химической активности, применяются нержавеющая сталь, титан, фторопластовое покрытие.
Анализ температурных условий эксплуатации
Диапазон рабочих температур датчика давления должен соответствовать фактическим эксплуатационным условиям. Это особенно важно для наружных применений и в системах с высокотемпературным режимом работы.
Класс точности и долговечность
В зависимости от задачи, необходимо выбирать датчики с подходящим классом точности. Этот показатель указывает на погрешность измерения. Чем она меньше, чем достовернее данные, передаваемые устройством. Например, у модели Huba Control 516-1, погрешность составляет менее 0,5 % от полной шкалы.
Условия монтажа и габариты
При выборе важно учитывать пространство, доступное для монтажа, и способ установки датчика: резьбовые соединения, фланцы, встраиваемые элементы. Кроме того, необходимо обратить внимание на степень защиты корпуса (IP67, IP68 и др.).
На последнем шаге стоит убедиться в наличии сертификатов на измерительный прибор. Документ подтверждает действительное качество и функциональность устройства. Помимо традиционной стандартизации, датчики, устанавливаемые в потенциально взрывоопасной среде, должны сертифицироваться согласно директиве АТЕХ.