圧力トランスミッタはどのように機能し、どのタイプを選択する必要がありますか?

圧力トランスミッタとは何ですか?

A 圧力トランスミッター 液体、気体、または蒸気内の圧力を測定し、その測定値を電気信号に変換するために使用されるデバイスです。この信号は通常 4 ～ 20mA、電圧、またはデジタル出力の形式で、制御システム、表示ユニット、またはデータロガーに送信できます。圧力トランスミッタは、石油とガス、水処理、HVAC、食品加工、製薬などの業界で不可欠なコンポーネントであり、正確な圧力監視が安全性、効率、プロセス制御にとって重要です。

ローカルの視覚的な読み取り値を提供する単純な圧力計とは異なり、圧力トランスミッタを使用すると、リモート監視が可能になり、PLC (プログラマブル ロジック コントローラー) や SCADA (監視制御およびデータ収集) システムなどの自動化システムとの統合が可能になります。そのため、現代の産業オートメーションにとって不可欠なものとなっています。

圧力トランスミッターはどのように機能しますか?

圧力トランスミッタは、感知要素を通じて圧力変化を検出し、この物理的変化を比例した電気信号に変換することによって動作します。このプロセスには通常、3 つの主要な段階が含まれます。

1. センシング素子

感知要素（多くの場合、ダイヤフラムまたはひずみゲージ）は、圧力にさらされるとわずかに変形します。この変形は測定プロセスの基礎となります。一般的なセンサー テクノロジーには、ピエゾ抵抗センサー、容量センサー、共振センサーが含まれており、それぞれのセンサーはアプリケーションに応じて異なるレベルの精度、感度、耐久性を提供します。

2. 信号変換

感知要素が圧力の変化を検出すると、この機械的変形が電気信号に変換されます。信号調整回路は生信号を増幅、フィルタリング、線形化して、測定範囲全体にわたる精度を保証します。

3. 出力送信

処理された信号は、制御システムまたは表示デバイスに送信されます。標準出力形式には、4 ～ 20mA または 0 ～ 10V などのアナログ信号と、HART、Modbus、Profibus などのデジタル プロトコルが含まれており、圧力測定値とともに追加の診断情報を通信できます。

一般的な圧力トランスミッタの種類

適切な圧力トランスミッタの選択は、特定のアプリケーション要件によって異なります。以下に、最も広く使用されているタイプとその典型的な用途の概要を示します。

圧力トランスミッタを選択する際の重要な要素

正しい圧力トランスミッターを選択するには、いくつかの技術的および環境的要因を慎重に考慮する必要があります。選択を誤ると、不正確な測定値、早期の故障、またはコストのかかるダウンタイムが発生する可能性があります。

• 圧力範囲: トランスミッターの範囲が、スパイクに対するある程度のマージンを備えた予想動作圧力をカバーしていることを確認してください。
• 精度要件: 医薬品製造などの高精度プロセスでは、より厳しい精度仕様の送信機が必要です。
• プロセス媒体の互換性: トランスミッタの接液材料が腐食性、摩耗性、または高温の媒体に耐えられるかどうかを検討してください。
• 出力信号タイプ: 既存の制御システムとの互換性に基づいて、アナログ出力とデジタル出力のどちらかを選択します。
• 環境条件: 周囲温度、湿度、振動、および ATEX や IECEx などの危険区域認証を考慮します。
• プロセス接続: ねじのサイズと継手のタイプが既存の配管または機器の仕様と一致していることを確認します。

インストールとメンテナンスのベストプラクティス

適切に設置することは、圧力トランスミッタの性能と寿命に大きな影響を与えます。過度の振動や温度変動のない場所にデバイスを取り付けると、長期間にわたって測定精度を維持できます。可能であれば、トランスミッターをプロセス接続ポイントの近くに設置して、信号遅延や圧力損失を引き起こす可能性があるチューブの長さを最小限に抑えます。

定期的なメンテナンスには、プロセス接続部の漏れのチェック、既知の基準標準に対する校正の検証、配線やシールに摩耗や腐食の兆候がないか検査することが含まれます。多くの産業施設では、アプリケーションの重要性や規制要件に応じて、多くの場合、毎年または半年ごとに校正スケジュールを設定しています。

腐食性媒体または高温媒体を含むアプリケーションの場合、ダイアフラム シールまたはリモート取り付けトランスミッタを使用して、検出素子を直接暴露から保護し、デバイスの動作寿命を延ばし、メンテナンス頻度を減らすことができます。

圧力トランスミッターの一般的な問題のトラブルシューティング

圧力トランスミッタが一貫性のない、または不正確な測定値を生成する場合、まずいくつかの一般的な原因を調査する必要があります。導圧管内に空気が閉じ込められると、特に液体用途では測定値が変動する可能性があります。取り付け中にラインのエア抜きを適切に行うと、この問題を防ぐことができます。

近くの高電圧機器からの電気的干渉も、特にアナログ 4 ～ 20mA ループで信号出力を歪ませる可能性があります。シールド付きケーブルを使用し、適切に接地することで、このリスクが軽減されます。さらに、時間の経過によるセンサーのドリフトは通常の現象であり、時期尚早に交換するのではなく、定期的な再校正によって対処する必要があります。

トランスミッターが完全に故障した場合、センサーの故障を想定する前に、電源電圧とループ配線の連続性をチェックすることが最初の診断ステップとなるべきです。これは、配線の問題が現場で報告されている故障のかなりの部分を占めているためです。