تحليل الأعطال وتشخيصها في جهاز إرسال الضغط التفاضلي

مبدأ عمل وبنية جهاز إرسال الضغط التفاضلي، وإنشاء النموذج الرياضي لـ جهاز إرسال الضغط التفاضلي الصيني تتناول هذه الدراسة تحليل تأثير عطل الغشاء على حلقة التحكم، وتلخيص أساليب المعالجة في ثلاث حالات عطل مختلفة بالاستناد إلى الخبرة العملية. ومن خلال الجمع بين النظرية والتطبيق، يمكن معالجة العطل بشكل أفضل والحد من الخسائر الاقتصادية الناجمة عن عطل جهاز إرسال الضغط التفاضلي.

مقدمة              

يُعد نظام التحكم في الضغط التفاضلي جزءًا أساسيًا من أنظمة التحكم الآلي الشائعة الاستخدام في الصناعات الكيميائية، وله تطبيقات أوسع في مجال الذكاء الاصطناعي. في حال تعطل هذا النظام، سيؤدي ذلك إلى قياسات غير دقيقة، وسيؤثر بشكل كبير على العملية والجودة، لذا فإن تحليل ومعالجة أعطال نظام التحكم في الضغط التفاضلي أمر بالغ الأهمية. يمكن تصنيف أعطال هذا النظام إلى أعطال في صمامات التنظيم، ووحدات التحكم، وأجهزة الإرسال، وغيرها، وذلك بحسب الجزء المتضرر، ويُعد تعطل جهاز الإرسال من أكثر الأعطال شيوعًا. يؤثر جهاز الإرسال على أداء نظام التحكم ككل، وفي حال تعطلّه، فإنه يُهدد السلامة. حاليًا، يُستخدم جهاز إرسال الضغط التفاضلي السعوي على نطاق واسع نظرًا لبساطة تركيبه، ودقته العالية، وسهولة صيانته. يقوم هذا الجهاز بتحويل بيانات مستوى السائل والضغط وغيرها إلى إشارات تيار، وتُعد نقطة القياس الرئيسية هي عنصر قياس الغشاء المتحرك، وتعطل هذا الغشاء هو الأكثر شيوعًا.

مبدأ عمل جهاز إرسال الضغط التفاضلي

يمكن تقسيم جهاز إرسال الضغط التفاضلي إلى نوعين: أحادي الحجرة وثنائي الحجرة. في جهاز الإرسال أحادي الحجرة، يتأثر الضغط بغشاء الجهاز، ويؤدي تشوه هذا الغشاء إلى تغيرات في مقاومته. يتم تحويل إشارة الخرج الناتجة عن تغير ميل الغشاء إلى إشارة ضغط مناسبة عبر وحدة التضخيم ووحدة التحويل. في حال تعطل الغشاء نتيجة عطل في جهاز الإرسال، ستظهر أخطاء في نقل المعلومات في حلقة التغذية الراجعة بأكملها، مما يؤدي إلى شلل نظام التحكم في الضغط التفاضلي. يوضح الشكل 1 بنية جهاز إرسال الضغط التفاضلي.

نموذج فشل جهاز إرسال الضغط التفاضلي

عند تعطل غشاء جهاز إرسال الضغط التفاضلي، تتأثر السعة الكهربائية، ويتم تحديد العلاقة بين الغشاء ومخرج الجهاز للحصول على تغير السعة الكهربائية بين الغشاء واللوحة القطبية لجهاز إرسال الضغط التفاضلي. يوضح الشكل 2 تخطيطيًا السعة الكهربائية بين الغشاء ولوحة القطب لجهاز إرسال الضغط التفاضلي. يتناسب تيار جهاز إرسال الضغط التفاضلي طرديًا مع فرق الضغط وعكسيًا مع معامل مرونة الغشاء. عادةً ما يتعطل جهاز إرسال الضغط التفاضلي عندما يعمل لفترة طويلة، ويكون فرق الضغط ثابتًا بينما ينخفض ​​التيار مع زيادة معامل المرونة، أو عندما تزداد مرونة الغشاء ويصبح تيار خرج الغشاء صفرًا.

تأثير فشل الحجاب الحاجز على حلقة التحكم

عندما يطول وقت تشغيل جهاز الإرسال، يتغير معامل المرونة للحجاب الحاجز. كلما زاد معامل المرونة، قلّ معامل درجة الفشل، وازدادت خطورة فشل الحجاب الحاجز. باستخدام منصة Matlab لإنشاء منصة محاكاة لنظام حلقة التحكم، يكون جهاز الإرسال في حالة تشغيل طبيعية، ويكون تيار الخرج وإشارة التتبع خطيين، وتكون عملية الخرج في حالة توازن مستقر. إذا تغير معامل درجة الفشل، سيزداد خرج جهاز الإرسال مع زيادة التيار، وبعد فترة زمنية معينة، ينخفض ​​خرج جهاز الإرسال تدريجيًا، ثم يصبح صفرًا، بينما تكون قيمة كائن العملية قد زادت إلى قيمة كبيرة.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

قيمة الضغط المعروضة على جهاز إرسال الضغط التفاضلي مرتفعة (عطل).

أثناء العملية، لاحظ مشغلو العمليات أن قيمة الضغط المعروضة على نظام التحكم المركزي أعلى من القيمة المعروضة في الموقع. قام فنيو صيانة الأجهزة بفحص الموقع، ووجدوا أن قيمة شاشة LCD لجهاز إرسال الضغط التفاضلي الصيني وقيمة مقياس الضغط متطابقتان مع قيمة نظام التحكم الموزع (DCS) في الموقع، وأن قيمة العرض طبيعية. ومن خلال فحص الأجهزة، تبين أن قيمة التيار الخارج من جهاز الإرسال أقل من قيمة التيار الخارج فعليًا، مما يشير إلى وجود عطل في لوحة الدائرة. بعد استبدال لوحة الدائرة، أصبحت قيمة العرض على نظام التحكم المركزي مطابقة لقيمة العرض في الموقع.

عطل في قيمة الضغط المنخفض

لاحظ مشغلو نظام التحكم المركزي انخفاض قيمة شاشة جهاز إرسال الضغط، بينما وجدوا في موقع الحادث تطابقًا بين قيمة شاشة جهاز إرسال الضغط وقيمة شاشة نظام التحكم المركزي. قد يكون سبب العطل خللًا في أجهزة القياس الميدانية، ومن أسباب هذه الحالة وجود سائل في خط التوجيه، أو انحراف نقطة الصفر في مقياس جهاز الإرسال. وفي موقع تصريف السائل في خط التوجيه، لوحظ وجود كمية قليلة من السائل المتسرب، وكانت قراءة شاشة نظام التحكم المركزي متطابقة تقريبًا.

عطل في عرض قيمة الضغط

لاحظ مشغلو نظام التحكم المركزي عدم ظهور قيمة الضغط، فقام فنيو الأجهزة بفحص دائرة التحكم بالضغط، حيث تبين انخفاض قيمة الإشارة المرسلة، مما يشير إلى عطل في دائرة القياس. وخلال الفحص الميداني لمحطات نظام التحكم المركزي، تبين وجود إنذار ضوئي في صف المحطات الاحتياطية، فتم استبدال المحطة الاحتياطية، وأصبح عرض الضغط طبيعيًا. كما أظهر فحص التأريض للأسلاك الميدانية وجود تماس أرضي في الطرف السالب للأسلاك، وعند فحص خط الكابل الفرعي، تبين وجود تشققات في خط واجهة صندوق التوصيل، فتم استبدال الخط، وأصبح عرض قيمة الضغط مستقرًا.

خاتمة

يُقدّم هذا البحث شرحًا موجزًا ​​لمبدأ عمل جهاز إرسال الضغط التفاضلي وبنيته، ويُنشئ نموذجًا رياضيًا لأعطاله، ويحلل تأثير عطل الغشاء على حلقة التحكم. وبالاستناد إلى الخبرة العملية، يُلخص البحث ثلاثة أنواع مختلفة من الأعطال ويُقدم طرقًا لمعالجتها، وذلك من خلال الجمع بين النظرية والتطبيق، بهدف تحسين التعامل مع هذه الأعطال. كما يُعزز البحث عملية تسجيل بيانات جهاز إرسال الضغط التفاضلي، ويُجري التحقيقات اللازمة وفقًا لظروف العطل المختلفة، ويُنشئ آلية لصيانة الجهاز، ويُوحّد إجراءات عمل المشغل، ويُرتب برامج الصيانة بشكل مناسب، ويُعزز عمليات الفحص الميداني، مما يُقلل الخسائر الاقتصادية الناجمة عن أعطال جهاز إرسال الضغط التفاضلي.