Análise e diagnóstico de falhas em transmissores de pressão diferencial

O princípio de funcionamento e a estrutura do transmissor de pressão diferencial, estabelecendo o modelo matemático de transmissor de pressão diferencial da China Este artigo analisa o efeito da falha do diafragma no circuito de controle e resume os métodos de tratamento em três situações de falha distintas, combinando a experiência prática. Através da combinação de teoria e prática, é possível lidar melhor com a falha e reduzir as perdas econômicas causadas por ela em transmissores de pressão diferencial.

Introdução              

O sistema de controle de pressão diferencial é uma parte importante do sistema de controle de automação comumente usado na indústria química, e terá aplicações cada vez mais amplas na era da inteligência artificial. A falha de um sistema de controle de pressão diferencial leva a medições imprecisas e causa impactos significativos no processo e na qualidade, sendo a análise e o tratamento de falhas nesse sistema de extrema importância. As falhas em sistemas de controle de pressão diferencial podem ser classificadas em falhas na válvula reguladora, no controlador, no transmissor, entre outras, de acordo com a parte afetada, sendo a falha no transmissor a mais comum. O transmissor afeta o desempenho de todo o sistema de controle e, se falhar, compromete a segurança. Atualmente, o transmissor capacitivo de pressão diferencial é amplamente utilizado devido à sua estrutura simples, alta precisão e facilidade de manutenção. O transmissor capacitivo de pressão diferencial converte dados de nível e pressão do líquido em sinais de corrente através da detecção desses dados. O ponto-chave da medição é o elemento de diafragma móvel, cuja falha é bastante comum.

Princípio de funcionamento do transmissor de pressão diferencial

Os transmissores de pressão diferencial podem ser divididos em transmissores de câmara única e transmissores de câmara dupla. Nos transmissores de câmara única, a pressão é exercida sobre o diafragma. A deformação do diafragma leva a alterações em sua resistência, e essa variação de resistência, resultante da inclinação do diafragma, é transmitida por uma unidade de amplificação e uma unidade de conversão para gerar o sinal de saída correspondente ao valor da pressão. Se a falha do diafragma causar a falha do transmissor, todo o circuito de realimentação apresentará erros na transmissão de informações, resultando na paralisação do sistema de controle de pressão diferencial. A estrutura do transmissor de pressão diferencial é mostrada na Figura 1.

Modelo de falha do transmissor de pressão diferencial

Quando o diafragma do transmissor de pressão diferencial falha, a capacitância é afetada, e a relação entre o diafragma e a saída do transmissor é estabelecida para obter a relação de variação entre o diafragma e a capacitância. A capacitância entre o diafragma e a placa polar do transmissor de pressão diferencial (fabricado na China) é mostrada esquematicamente na Figura 2. A corrente do transmissor de pressão diferencial é proporcional à pressão diferencial e inversamente proporcional ao módulo de elasticidade do diafragma. Normalmente, o transmissor de pressão diferencial falha quando, após um longo período de funcionamento, a pressão diferencial permanece inalterada e a corrente diminui com o aumento do módulo de elasticidade, ou quando a elasticidade do diafragma aumenta e a corrente de saída do diafragma se torna zero.

O efeito da falha do diafragma no circuito de controle

Quando o tempo de funcionamento do transmissor aumenta, o módulo de elasticidade do diafragma se altera. Quanto maior o módulo de elasticidade, menor o coeficiente de falha; quanto mais grave a falha do diafragma, maior o coeficiente de falha. Utilizando a plataforma Matlab, foi criada uma plataforma de simulação para o sistema de controle em malha fechada. O transmissor está em operação normal, a corrente de saída e o sinal de rastreamento são lineares e o processo de saída encontra-se em equilíbrio estável. Se o coeficiente de falha se alterar, a saída do transmissor aumentará com o aumento da corrente e, após um certo período, a saída do transmissor diminuirá gradualmente até chegar a zero, enquanto o valor do objeto de processo terá atingido um valor elevado.

Solução de problemas

Falha no transmissor de pressão diferencial: o valor da pressão exibido é alto.

Durante o processo, os operadores constataram que o sistema de controle centralizado exibia um valor de pressão superior ao exibido em campo. A equipe de manutenção de instrumentação foi ao local para verificar e constatou que o valor exibido no LCD do transmissor de pressão diferencial chinês e o valor exibido no manômetro eram consistentes com o valor exibido no DCS (Sistema de Controle Distribuído) em campo. A verificação também indicou que o valor exibido estava normal. Através de testes de instrumentação, verificou-se que o valor da corrente fornecida pelo transmissor era inferior à corrente de saída real, determinando que a falha estava na placa de circuito. Após a substituição da placa de circuito, o valor exibido no sistema de controle centralizado passou a ser o mesmo que o exibido em campo.

Falha na válvula de baixa pressão

Os operadores do sistema de controle centralizado constataram que o valor exibido pelo transmissor de pressão estava baixo. Ao verificarem no local, observaram que o valor exibido pelo transmissor de pressão era consistente com o valor exibido pelo sistema de controle centralizado. O ponto de falha pode estar relacionado a problemas na instrumentação de campo, sendo as causas dessa situação a presença de líquido na linha piloto ou o deslocamento do ponto zero da escala do transmissor. No local, observou-se um pequeno vazamento de líquido na linha piloto, e os valores exibidos no local e no sistema de controle centralizado eram basicamente os mesmos.

Falha na exibição do valor de pressão

Os operadores do sistema de controle centralizado constataram que o valor da pressão não estava sendo exibido. A equipe de instrumentação verificou o circuito de controle de pressão, indicando que o sinal transmitido estava baixo e que havia uma falha no circuito de medição. Durante a inspeção de campo dos terminais do sistema de controle centralizado, constatou-se que um terminal de proteção estava com a luz de alarme acesa. Após a substituição do terminal de proteção, a exibição da pressão voltou ao normal. Na medição do aterramento da fiação de campo, foi constatado um curto-circuito na extremidade negativa da fiação. Ao inspecionar a linha de derivação, foram encontradas rachaduras na interface da caixa de junção. Após a substituição da linha e o reparo, a exibição da pressão passou a ser estável.

Conclusão

O princípio de funcionamento e a estrutura do transmissor de pressão diferencial são brevemente descritos, um modelo matemático da falha do transmissor de pressão diferencial é estabelecido e o impacto da falha do diafragma no circuito de controle é analisado. Combinando isso com a experiência prática, são resumidos e apresentados três tipos diferentes de falhas sob o método de tratamento, através da combinação de teoria e prática, a fim de melhor lidar com as falhas. Além disso, no funcionamento do transmissor de pressão diferencial, reforça-se o registro de operação, a investigação e o tratamento de falhas de acordo com as diferentes circunstâncias, o estabelecimento de um mecanismo de manutenção do transmissor de pressão diferencial, a padronização do fluxo de trabalho do operador, o planejamento adequado de programas de manutenção, o reforço da inspeção em campo e a redução das perdas econômicas causadas pela falha do transmissor de pressão diferencial.