Giáo trình hiệu chuẩn thiết bị đo lường (nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Hiệu chuẩn thiết bị đo lường dịch biên soạn dành cho sinh viên hệ trung cấp cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) Trường Cao Đẳng Dầu Khí thuộc mơn học chuyên ngành Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước học mơn học cần hồn thành mơn học Thiết bị đo lường Nội dung giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường Bài 2: Hiệu chuẩn thiết bị kiểu khí nén kiểu tương tự Bài 3: Transmitter thông minh Bài 4: Transducer định vị van Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến đồng nghiệp Tổ Kĩ Thuật Điện Tự Động Hóa giúp tác giả hồn thiện giáo trình Tuy nỗ lực nhiều, chắn khơng thể tránh khỏi sai sót, mong nhận kiến đóng góp để lần ban hành hoàn thiện Chân thành cảm ơn Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn ThS Nguyễn Xuân Thịnh - Chủ biên ThS Phan Đúng ThS Phạm Thị Thu Hường KS Tô Minh Dần MỤC LỤC BÀI 1: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 14 1.1 Xác định công việc hiệu chuẩn 16 1.1.1 Tín hiệu vào nguồn vào 17 1.1.2 Tín hiệu nguồn 18 1.1.3 Các khái niệm hiệu chuẩn 18 1.1.4 Quá trình hiệu chuẩn 19 1.1.5 Lưu hồ sơ 20 1.2 Phương pháp hiệu chuẩn điểm 20 BÀI 2: HIỆU CHUẨN CÁC THIẾT BỊ KIỂU KHÍ NÉN VÀ KIỂU TƯƠNG TỰ 26 2.1 Hiệu chuẩn thiết bị kiểu khí nén 27 2.1.1 Thiết bị hiệu chuẩn đa kiểu khí nén 28 2.1.2 Transmitter áp suất chênh kiểu khí nén 29 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 30 2.1.4 Tổng quan quy trình hiệu chuẩn thiết bị kiểu khí nén 33 2.1.5 Transmitter nhiệt độ 34 2.2 Hiệu chuẩn thiết bị kiểu tương tự 34 2.2.1 Thiết bị hiệu chuẩn đa kiểu tương tự 34 2.2.2 Transmitter áp suất chênh kiểu tương tự 35 2.2.3 Áp suất thủy tĩnh 36 2.2.4 Đo mức bồn hở 36 2.2.5 Đo mức bồn kín có áp suất 38 2.2.6 Zero Span Rosemount 1151 41 2.2.7 Transmitter nhiệt độ với ngõ tương tự 43 BÀI 3: TRANSMITTER THÔNG MINH 46 3.1 Giao thức HART 48 3.2 Hiệu chuẩn thiết bị HART 49 3.2.1 Tóm tắt cấu trúc bên thiết bị HART 49 3.2.2 Tầng vào 50 3.2.3 Tầng 51 3.2.4 Tầng 51 3.2.5 Hiệu chuẩn Transmitter áp suất thông minh kiểu HART 51 3.2.6 Các lưu ý kiểm tra hiệu chuẩn 52 BÀI 4: TRANSDUCER VÀ BỘ ĐỊNH VỊ VAN 56 4.1 Transducer 57 4.2 Bộ định vị van 58 4.2.1 Bộ định vị kiểu khí nén kiểu điện-khí nén 59 4.2.2 Bộ định vị thông minh (bộ điều khiển van kỹ thuật số) 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Bộ hiệu chuẩn đa 17 Hình 1-2: Một ví dụ mẫu tài liệu hiệu chuẩn 23 Hình 2-1: Các hiệu chuẩn nén 29 Hình 2-2: Transmitter DP kiểu khí nén 30 Hình 2-3: Transmitter DP kiểu khí nén lắp đặt để đo lưu lượng 31 Hình 2-4: Transmitter chênh áp kiểu khí nén Foxboro 13A 31 Hình 2-5: Bộ hiệu chuẩn vịng Fluke 725 35 Hình 2-6: Các kiểu lắp đặt transmitter lưu lượng kiểu DP điển hình 36 Hình 2-7: Một LT gắn thấp mức nhỏ 38 Hình 2-8: Lắp đặt bồn hở với điểm zero âm 38 Hình 2-9: Bù tỷ trọng chất lỏng chân ướt 39 Hình 2-10: Zero dương lắp đặt kiểu chân ướt 41 Hình 2-11: Vị trí nút chỉnh zero span transmitter Rosemount 1151 42 Hình 3-1: Bộ giao tiếp HART cầm tay 49 Hình 3-2: Nguyên lý hoạt động Transmitter HART 50 Hình 3-3: Fluke 754 kết hợp hiệu chuẩn giao tiếp 52 Hình 4-1: Mặt cắt transducer I/P 58 Hình 4-2: Liên kết khí ty cấu chấp hành van với định vị 59 Hình 4-3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động định vị khí nén Fisher dịng 3582 60 Hình 4-4: Bộ định vị điện-khí nén hãng Fisher dòng 3582i 62 Hình 4-5: Sơ đồ khối điều khiển van kỹ thuật số Fisher FIELDVUE DVC6000 63 CHƯƠNG TRÌNH MƠ-ĐUN: HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG Tên mô-đun: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường Mã mô-đun: AUTM55107 Thời gian thực mô-đun: 120 giờ; (Lý thuyết: 28 giờ; Thực hành: 87 giờ; Kiểm tra: 05 giờ) Số tín chỉ: Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ-đun: 3.1 Vị trí: Là mơ-đun thuộc mơ-đun chun ngành chương trình đào tạo Mơn đun dạy sau.môn học thiết bị đo lường môn học tài liệu vẽ thiết bị đo lường 3.2 Tính chất: Mơ mơ-đunđun trang bị kiến thức kỹ công việc hiệu chuẩn, qui trình hiệu chuẩn thiết bị khí nén, thiết bị điện tử , thiết bị thông minh (HART), transducer định vị van 3.3 Ý nghĩa vai trị mơ đun: Là mơn học khoa học mang tính thực tế ứng dụng thực tiễn dành cho đối tượng người học chuyên ngành đo lường tự động hóa (Instrumentation) Mơ-đun đưa vào giảng dạy trường Cao Đẳng Dầu Khí từ năm 2018 đến Nội dung chủ yếu mô-đun nhằm cung cấp kiến thức kỹ thuộc lĩnh vực đo lường tự động hóa: (1) Mơ tả giải thích q trình hiệu chuẩn thiết bị dùng để hiệu chuẩn thiết bị đo lường; (2) Hiệu chuẩn loại transmitter kiểu điện tử, kiểu khí nén định vị van Qua đó, giáo trình cung cấp hướng dẫn, qui trình để thực hiệu chuẩn loại thiết bị đo lường thường gặp thực tế Mục tiêu mô-đun: 4.1 Về kiến thức: A1 Xác định q trình hiệu chuẩn, mơ tả phương pháp hiệu chuẩn điểm biên sử dụng việc hiệu chuẩn; A2 Mô tả thiết bị chuẩn dùng để hiệu chuẩn thiết bị khí nén tương tự qui trình hiệu chuẩn bản; A3 Xác định mô tả transmitter thơng minh q trình hiệu chuẩn thiết bị này; A4 Giải thích cách hiệu chuẩn transducer định vị van 4.2 Về kỹ năng: B1 Hiệu chuẩn transmitter áp suất kiểu khí nén kiểu điện tử hoàn thành biên hiệu chuẩn; B2 Hiệu chuẩn transmitter nhiệt độ hoàn thành biên hiệu chuẩn; B3 Hiệu chuẩn transducer hoàn thành biên hiệu chuẩn; B4 Hiệu chuẩn định vị van kiểu khí nén, kiểu điện – khí nén kiểu số hồn thành biên hiệu chuẩn 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận công việc; C2 Tuân thủ nghiêm túc quy định an tồn làm cơng tác hiệu chuẩn thiết bị; C3 Thực vệ sinh công nghiệp sau thực công việc Nội dung mô đun: 5.1 Chương trình khung: Thời gian học tập (giờ) Trong STT Mã MH/MĐ I Tên mơn học, mơ đun Số tín số Lý thuyết Thực hành/ thực tập/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận Tổng Kiểm tra LT TH Các môn học chung bắt buộc 23 465 180 260 17 COMP64002 Chính trị 75 41 29 COMP62004 Pháp luật 30 18 10 COMP62008 Giáo dục thể chất 60 51 4 COMP62010 Giáo dục quốc phòng An ninh 75 36 35 2 COMP63006 Tin học 75 15 58 FORL66001 Tiếng Anh 120 42 72 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 30 23 II Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 79 1845 602 1170 43 30 II.1 Môn học, mô đun sở 20 375 196 159 15 An toàn TĐH 45 14 29 1 AUTM52101 Thời gian học tập (giờ) Trong STT Mã MH/MĐ Tên mơn học, mơ đun Số tín số Lý thuyết Thực hành/ thực tập/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận Tổng Kiểm tra LT TH ELEI53154 Điện kỹ thuật 60 28 29 10 AUTM53102 Điện tử 60 28 29 11 ELEI53011 Khí cụ điện 45 28 14 12 ELEI53110 Đo lường điện 60 28 29 13 AUTM53006 Bản vẽ thiết bị đo lường 45 42 14 AUTM53104 Mạch logic số 60 28 29 II.2 Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề 59 1470 406 1011 28 25 15 AUTM55005 Thiết bị đo lường 90 56 29 16 AUTM55107 Hiệu chuẩn thiết bị đo lường 120 28 87 17 AUTM54108 Lắp đặt hệ thống TĐH 90 28 58 2 Lắp đặt hệ thống TĐH 90 28 58 2 18 AUTM54109 19 AUTM53110 Cơ sở điều khiển trình 60 28 29 20 AUTM52112 Đấu nối dây 45 14 29 1 21 AUTM54113 Hệ thống điều khiển thủy lực khí nén 90 28 58 2 22 AUTM55115 PLC 120 28 87 23 AUTM64125 Vi điều khiển 90 28 58 2 24 AUTM63117 Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) 90 28 58 2 25 AUTM64118 Điều khiển trình nâng cao 90 28 58 2 Thời gian học tập (giờ) Trong STT Mã MH/MĐ Tên mơn học, mơ đun Số tín số Lý thuyết Thực hành/ thực tập/ thí nghiệm/ tập/ thảo luận Tổng Kiểm tra LT TH 26 AUTM62119 Kiểm tra, chạy thử xử lý lỗi vòng điều khiển 75 14 58 27 AUTM64020 Thiết bị phân tích theo dõi 60 42 14 28 AUTM63221 Khóa luận tốt nghiệp 135 14 121 0 29 AUTM55222 Thực tập sản xuất 225 14 209 102 2310 782 1430 60 38 Tổng số 5.2 Chương trình chi tiết mơ đun: Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Thực hành, Tổng Lý thí nghiệm, số thuyết thảo luận, tập Kiểm tra LT TH Bài 1: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường 15 14 Bài 2: Hiệu chuẩn thiết bị kiểu khí nén kiểu tương tự 64 58 Bài 3: Transmitter thông minh 26 22 Bài 4: Transducer định vị van 15 1 Cộng 120 28 87 Điều kiện thực mô đun: 6.1 Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn Phòng thực hành: phòng thiết bị đo lường 6.2 Trang thiết bị máy móc: quan hệ tuyến tính tín hiệu ra, hai ghi nhận đơn vị đo, tính tốn sai số thực dễ dàng Kết kiểm tra nên thỏa mãn độ xác xác định nhà sản xuất thiết bị Nếu kết kiểm tra khơng đạt, tn thủ theo quy trình nhà sản xuất để điều chỉnh tầng vào Quy trình thường bao gồm hai điểm điều chỉnh Một số thiết bị, chẳng hạn transmitter áp suất, có điểm chỉnh zero, tầng điều chỉnh để đạt kết xác zero, thay điểm thấp dải đo 3.2.3 Tầng Khi hai tầng vào tầng thiết bị HART hiệu chuẩn, hoạt động xác Khơng cần phải hiệu chuẩn tầng hai thực tính tốn Đặc điểm cho phép dải đo, đơn vị đo, hàm truyền thay đổi mà không ảnh hưởng đến việc hiệu chuẩn tầng vào tầng 3.2.4 Tầng Việc hiệu chuẩn tầng liên quan đến việc sử dụng giao tiếp HART để đặt thiết bị vào chế độ dòng điện ngõ cố định Khi bạn xác định dòng mong muốn, thiết bị xuất giá trị Một hiệu chuẩn đa sử dụng để đo kết dòng điện đầu Bởi quan hệ tuyến tính tín hiệu tín hiệu hai tính mA, việc tính tốn sai số thực dễ dàng Kết kiểm tra nên thỏa mãn độ xác xác định nhà sản xuất thiết bị Nếu kết kiểm tra không đạt, tuân thủ theo quy trình nhà sản xuất để điều chỉnh tầng Nhà sản xuất gọi quy trình điều chỉnh dòng điện vòng (current loop trim, D/A trim, 4-20 mA trim) tài liệu bảo trì Việc hiệu chỉnh liên quan đến hai điểm hiệu chỉnh (trim point) gần bên 20 mA 3.2.5 Hiệu chuẩn Transmitter áp suất thông minh kiểu HART Các thiết bị HART hiệu chuẩn sử dụng hiệu chuẩn đa giao tiếp HART Tuy nhiên, số nhà sản xuất chế tạo thiết bị mà kết hợp tất chức thiết bị Fluke 754 ví dụ (hình 3-3) Khi sử dụng thiết bị để hiệu chuẩn transmitter áp suất, bạn cần mô-đun áp suất phù hợp bơm tay áp suất Sau quy trình chung để hiệu chuẩn transmitter áp suất thông minh với hiệu chuẩn/thiết bị giaomô-đun tiếp kết hợp Như khi, tham khảo tài liệu hướng dẫn thiết bị để có thông tin cụ thể Bước 1: Kết nối hiệu chuẩn/thiết bị giao tiếp với ngõ transmitter thiết lập chế độ cấp nguồn cho vòng Một số thiết bị giao tiếp yều cầu điện trở Bài 3: Transmitter thông minh Trang 51 phù hợp mắc nối tiếp để mơ xác điều kiện vòng Nếu điều bắt buộc, kết nối theo yêu cầu Bước 2: Kết nối hiệu chuẩn với ngõ vào transmitter sử dụng mô-đun áp suất ống nối phù hợp Kết nối nguồn áp suất yêu cầu Bước 3: Mở thông nguồn áp suất để ngõ vào transmitter giá trị zero Nhấn nút chỉnh áp suất zero hiệu chuẩn Bước 4: Nếu giá trị dải đo thấp zero thật, thiết lập giá trị thấp cho cảm biến Nếu giá trị dải đo thấp zero, đặt áp suất tương đương với giá trị dải đo thấp Đóng lỗ thơng bơm đưa áp suất đến gần giá trị mong muốn Sử dụng nút chỉnh tinh bơm để đạt giá trị áp suất chỉnh xác Một số hiệu chuẩn phát giá trị báo hiệu bạn giá trị đạt đến điểm mong muốn Bước 5: Áp dụng quy trình để thiết lập giá trị cao dải đo Bước 6: Điều chỉnh áp suất lặp lại quy trình cho điểm hiệu chuẩn thêm Hình 3-3: Fluke 754 kết hợp hiệu chuẩn giao tiếp 3.2.6 Các lưu ý kiểm tra hiệu chuẩn Một số yếu tố khác phải lưu ý hiệu chuẩn thiết bị HART xác định sau: • Giảm sốc (Damping) – Một số thiết bị HART hỗ trợ tham số damping mà gây độ trễ thay đổi ngõ vào thiết bị việc phát thay đổi để đưa đến ngõ thiết bị Sự trì hỗn vượt q thời gian cài đặt sử dụng cho trình kiểm tra hiệu chuẩn Thời gian cài đặt thời gian trình kiểm tra hiệu chuẩn chờ đợi từ lúc đưa tín hiệu đến ngõ vào đến Bài 3: Transmitter thông minh Trang 52 đọc kết ngõ Vì lý này, giá trị damping thiết bị nên luôn để giá trị zero trước thực việc kiểm tra hiệu chỉnh Sau thực kiểm tra hiệu chuẩn, giá trị damping nên đặt lại giá trị yêu cầu • Thay đổi dải đo số (Digital range change) – Nhiều kỹ thuật viên nghĩ sử dụng giao tiếp HART để thay đổi dải đo thiết bị HART hiệu chuẩn thiết bị Đây quan niệm sai lầm phổ biến Việc thay đổi dải đo làm thay đổi cấu hình Điều thay đổi dải đo ảnh hưởng đến trình chuyển đổi thực tầng thứ hai (xem hình 3-2) q trình hiệu chuẩn HART Nó không ảnh hưởng lên giá trị xử lý số đọc giao tiếp Việc hiệu chuẩn yêu cầu thiết bị bên liên kết chuẩn, chẳng hạn hiệu chuẩn đa năng, để cung cấp theo dõi tín hiệu vào cấp cho thiết bị q trình hiệu chuẩn • Điều chỉnh zero span (Zero and span adjustment) – Chỉ áp dụng quy trình zero span sử dụng với thiết bị tương tự truyền thống để hiệu chuẩn thiết bị HART đạt ngõ mA cho thấy hiệu chỉnh xác Tuy nhiên, giá trị số bên khơng Điều xác định cách đọc giá trị số bên sử dụng giao tiếp HART Các giá trị số bên bị sai lệch nút zero span làm thay đổi dải đo Điều ảnh hưởng đến trình chuyển đổi tầng hai trình hiệu chuẩn HART Quy trình chỉnh zero (zero trim) nên thực để tạo điều chỉnh bên phù hợp để sửa lỗi dịch chuyển điểm zero thiết bị HART Việc điều chỉnh tầng vào để giá trị số PV tương ứng với giá trị tiêu chuẩn Ví dụ sau minh họa vấn đề Giả sử kỹ thuật viên lắp đặt kiểm tra thiết bị áp suất chênh thiết lập dải đo nhà máy 0-100 inH2O Khi thiết bị kiểm tra, người ta thấy bị dịch chuyển điểm zero +1 inH2O Vì vậy, hai ngõ vào để thơng (zero), ngõ 4,16 mA thay 4,00 mA Khi đặt vào áp suất 100 inH2O, ngõ 20,16 mA thay 20,00 mA Để khắc phục điều này, kỹ thuật viên mở thơng hai phía ngõ vào nhấn nút zero thiết bị, đưa ngõ mA Khi ngõ đạt giá trị mA mong muốn, người kỹ thuật viên cho việc điều chỉnh thành công Tuy nhiên, thiết bị kiểm tra giao tiếp HART, dải đo 1-101 inH2O, giá trị PV lúc inH2O thay Nói cách khác, vấn đề bị ẩn đi, khơng khắc phục • Điều chỉnh dòng điện vòng (Loop current adjustment) – Các kỹ thuật viên thường sử dụng giao tiếp HART cầm tay để điều chỉnh dòng điện vòng thiết bị ngõ vào xác đồng với số thiết bị hiển trị Bài 3: Transmitter thơng minh Trang 53 vịng Ở số giao tiếp, tham số gọi điều chỉnh dịng điện vịng (current loop trim) Khơng may, chiến lược điều chỉnh cho kết sai giá trị số bên ẩn vấn đề hiệu chuẩn tầng vào cách bù lại tầng Để minh họa vấn đề này, sử dụng ví dụ dịch chuyển điểm zero mơ tả Giả sử có thị số vòng hiển thị giá trị 0,0 mA 100,0 20 mA Trong suốt trình kiểm tra, thị cho kết 1,0 hai ngõ vào thiết bị để thông (zero), 101,0 áp suất đặt vào 100 inH2O Sử dụng giao tiếp, kỹ thuật viên điều chỉnh dòng điện vòng để thiết bị hiển thị giá trị hiển thị 100 Trong điều xem để giải vấn đề, có vấn đề hiệu chuẩn Bộ giao tiếp HART cho thấy giá trị PV 101 inH2O điểm kiểm tra Giá trị số dòng điện ngõ 4,16 mA 20,16 mA, ngõ thực từ thiết bị mA 20 mA Hay nói cách khác, vấn đề bị ẩn không xử lý Thay sử dụng hiệu chỉnh dịng điện vịng, kỹ thuật viên nên thực hiệu chuẩn toàn tầng vào để loại bỏ vấn đề nguồn Chỉ giá trị PV bên bên gọi thiết bị hiệu chuẩn xác Bộ giao tiếp HART hữu ích cho phép kiểm tra giá trị tầng  TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 3: 3.1 Giao thức HART 3.2 Hiệu chuẩn thiết bị HART  CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 3: Câu Giao thức HART truyền qua … a Đường tín hiệu khí nén b Đường tín hiệu điện áp 1-5 V c Vịng tín hiệu dịng điện 4-20 mA d Bus trường FOUNDATION Câu Tầng thứ thiết bị HART điều chỉnh để hiệu chỉnh … a Dòng điện b Ngõ vào c Hàm truyền d Bảng tra Câu Hiệu chuẩn thiết bị HART yêu cầu hai dụng cụ, giao tiếp HART … a Vòng dòng điện b Bộ hiệu chuẩn đa Bài 3: Transmitter thơng minh Trang 54 c Vịng điện áp d Máy đo cơng suất Câu Trình bày bước để hiệu chuẩn transmitter thông minh kiểu HART Bài 3: Transmitter thông minh Trang 55 BÀI 4: TRANSDUCER VÀ BỘ ĐỊNH VỊ VAN GIỚI THIỆU BÀI 4: Mặc dù công việc hiệu chuẩn xem hoạt động gắn liền với thiết bị đo lường, quan trọng không loại thiết bị khác Một số loại thiết bị chấp hành, chẳng hạn định vị van, yêu cầu phải hiệu chuẩn Các chuyển đổi thường yêu cầu phải hiệu chuẩn Trong hai trường hợp, với thiết bị đo lường, việc không hiệu chuẩn dẫn đến cố tồn kênh thiết bị MỤC TIÊU BÀI 4: Về kiến thức: Giải thích cách hiệu chuẩn transducer định vị van - Về kỹ năng: Hiệu chuẩn transducer hoàn thiện việc lưu trữ hồ sơ quy định Hiệu chuẩn định vị van sau kiểu khí nén, kiểu điện – khí nén kiểu số - hoàn thiện việc lưu trữ hồ sơ quy định: Về lực tự chủ trách nhiệm: - Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận công việc; Tuân thủ nghiêm túc quy định an tồn làm cơng tác hiệu chuẩn thiết bị; - Thực vệ sinh công nghiệp sau thực công việc PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 4: - - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực câu hỏi thảo luận tập (cá nhân nhóm) Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 4) trước buổi học; hồn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận tập tình theo cá nhân nhóm nộp lại cho người dạy thời gian quy định ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 4: - Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: phịng thiết bị đo lường - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan, loại trang thiết bị bảo hộ cá nhân - Các điều kiện khác: khơng có Bài 4: Transducer định vị van Trang 56 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI Nội dung: - Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: o Nghiên cứu trước đến lớp o Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập o Tham gia đầy đủ thời lượng môn học o Nghiêm túc trình học tập Phương pháp: - Điểm kiểm tra thường xun: khơng có - Kiểm tra định kỳ lý thuyết/thực hành: 01 kiểm tra lý thuyết 01 kiểm tra thực hành NỘI DUNG BÀI 4: Mặc dù việc hiệu chuẩn xem hoạt động liên quan tới thiết bị đo lường, quan trọng khơng thiết bị khác Vài loại thiết bị chấp hành, chẳng hạn định vị van, yêu cầu phải hiệu chuẩn Các transducer thường cần hiệu chuẩn Trong hai trường hợp, ví dụ với thiết bị đo lường, lỗi hiệu chuẩn dẫn đến vấn đề toàn kênh đo 4.1 Transducer Chức transducer nhận tín hiệu tuyến tính từ dạng lượng chuyển đổi sang tín hiệu tuyến tính dạng lượng khác Tín hiệu vào khí nén, điện áp, dịng điện, độ rung, lực, âm Tín hiệu hầu hết dạng, tín hiệu khí nén điện dạng phổ biến Nhiều van điều khiển hoạt động lượng khí nén Nhưng vịng điều khiển tự động thường dạng tương tự 4-20 mA Do vậy, biến đổi I/P sử dụng để chuyển đổi tín hiệu dịng điện thành tín hiệu khí nén tuyến tính tỷ lệ thuận để điều khiển van Các transducer chuyển đổi tín hiệu điện áp thành tín hiệu khí nén có sẵn gọi transducer E/P Việc hiệu chuẩn transducer đơn giản, miễn sử dụng thiết bị hiệu chuẩn Thơng thường, q trình bao gồm việc cung cấp dạng tín hiệu ngõ vào phạm vi hoạt động transducer sau đo hiệu chỉnh tín hiệu để Bài 4: Transducer định vị van Trang 57 tuyến tính tỷ lệ thuận với tín hiệu vào Hầu hết transducer hiệu chuẩn phịng thí nghiệm đưa trường để lắp đặt Hình 4-1 trình bày phận bên transducer I/P Nó thiết bị điệnkhí nén mà nhận tín hiệu vào 4-20 mA chuyển đổi thành tín hiệu khí nén Sự chuyển đổi thực cách đưa dòng điện vào cuộn dây để tạo từ trường, làm cho tay đòn linh hoạt chuyển động Giống transmitter khí nén, phần khí nén transducer hoạt động dựa nguyên lý cân lực Tay đòn điều khiển chặn chắn phía trước ống nozzle liên tục xả khí Sự thay đổi áp suất ngược điều khiển trực tiếp màng rơle khí nén bên Tiếp đến, thiết bị cung cấp tín hiệu khí nén ngõ Bởi từ trường tỷ lệ thuận với dịng điện vào cuộn dây, dịng điện mà cuối điều khiển khí nén ngõ qua tầng trung gian Hình 4-1: Mặt cắt transducer I/P 4.2 Bộ định vị van Chức định vị van so sánh vị trí ty van với tín hiệu vào điều khiển cấu chấp hành để vị trí phù hợp với tín hiệu vào Bộ định vị thường Bài 4: Transducer định vị van Trang 58 kết nối với ty cấu chấp hành liên kết khí, hình 4-2 Vị trí liên kết khí thị vị trí ty, mà so sánh với tín hiệu vào Nếu hai không phù hợp với nhau, định vị tăng giảm tín hiệu điều khiển đến màng van để đưa ty vị trí Hình 4-2: Liên kết khí ty cấu chấp hành van với định vị 4.2.1 Bộ định vị kiểu khí nén kiểu điện-khí nén Một định vị van kiểu khí nén thường sử dụng với van có cấu chấp hành kiểu màng, ty trượt Bộ định vị van khí nén nhận tín hiệu vào khí nén từ thiết bị điều khiển điều chỉnh nguồn áp suất đến chấp hành van điều khiển, cung cấp vị trí xác ty van tỷ lệ thuận với tín hiệu vào khí nén Bài 4: Transducer định vị van Trang 59 Hình 4-3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động định vị khí nén Fisher dịng 3582 Hình 4-3 sơ đồ nguyên lý hoạt động định vị khí nén tác động thuận hãng Fisher dòng 3582 Bộ định vị khí nén nhận tín hiệu vào khí nén từ thiết bị điều khiển Một nguồn cung cấp khí khơ, điều tiết kết nối đến rơle khí nén Một thiết bị giới hạn cố định bên rơle giới hạn dịng khí đến ống nozzle để chặn vị trí khơng chặn ống nozzle, khí với tốc độ nhanh nguồn khí cấp Tín hiệu vào từ thiết bị điều khiển kết nối tới hộp xếp Khi tín hiệu vào tăng, hộp xếp giãn dịch chuyển cân Thanh cân xoay phía trục vào (input axis), làm dịch chuyển chặn gần với nozzle Khi áp suất ngược nozzle tăng, làm gia tăng áp suất lên màng cấu chấp hành Điều làm tăng áp suất lên cấu chấp hành làm cho ty dịch chuyển phía Sự dịch chuyển ty đưa ngược cân thơng qua liên kết khí kết nối với cam bên định vị Khi cam xoay, cân xoay phía trục phản hồi (feedback axis) để dịch chuyển chặn xa nozzle Áp suất nozzle Bài 4: Transducer định vị van Trang 60 giảm làm giảm áp suất đưa đến cấu chấp hành Ty van tiếp tục dịch chuyển, làm cho chặn xa nozzle đạt trạng thái cân Khi tín hiệu vào giảm, hộp xếp co lại (được hỗ trợ lò xo bên trong), cân xoay phía trục vào để dịch chuyển chặn xa nozzle Áp suất ngược nozzle giảm, rơle khí nén xả thơng áp suất hộp màng với khí Ty cấu chấp hành dịch chuyển phía lực lị xo Thơng qua liên kết khí dịch chuyển cam, dịch chuyển ty chuyển đến cân để định vị chặn gần với nozzle Khi đạt điều kiện cân bằng, ty dừng dịch chuyển, chặn định vị để ngăn áp suất hộp màng bị giảm thêm Nguyên lý hoạt động định vị van khí nén kiểu tác động ngược tương tự ngoại trừ tín hiệu vào tăng, áp suất hộp màng giảm Ngược lại, tín hiệu vào giảm áp suất hộp màng tăng Tác động nhiều định vị kiểu khí nén, dù thuận hay nghịch, dễ dàng thay đổi điều chỉnh đơn giản Các định vị van kiểu điện-khí nén giống với định vị khí nén ngoại trừ tín hiệu dịng điện DC đưa vào chuyển đổi tín hiệu điện-khí nén đặt bên định vị Nó trình bày hình 4-4, minh họa định vị điện-khí nén hãng Fisher dịng 3582i Việc hiệu chuẩn định vị đơn giản gần hiệu chuẩn transducer mà ngõ rơle khí nén phải tuyến tính tỷ lệ thuận với tín hiệu vào Tuy nhiên trình hiệu chuẩn ngõ định vị đến ngõ vào, vị trí ty cấu chấp hành van phải thiết lập để tương ứng xác với tín hiệu định vị Trong trường hợp định vị tác động thuận, ty cấu chấp hành van nên đạt đến vị trí xuống hồn tồn tín hiệu ngõ định vị đạt đến giá trị 15 psi (100 kPa) Tương tự vậy, psi (20 kPa) ngõ ra, vị trí ty cấu chấp hành nên đạt đến vị trí lên hồn tồn Điều quan trọng chí thay đổi nhỏ áp suất tín hiệu định vị làm dịch chuyển ty cấu chấp hành Chỉ ty van ln vị trí phía 15 psi khơng có nghĩa định vị ty van hiệu chuẩn Ví dụ, định vị ty khơng hiệu chuẩn trừ giá trị thấp 15 psi chút, ty van bắt đầu dịch chuyển lên Điều tương tự vị trí ngược lại Ty van nên ln dịch vị trí dải đến 15 psi (20-100 kPa) Khi mở nắp định vị đặt vào tín hiệu vào psi mA (tùy thuộc loại nào), kiểm tra vị trí đánh dấu cam ổ đỡ van Tại vị trí 0, vị trí mong muốn nút van nằm ổ đỡ van tác động thuận, cam vị trí đánh dấu với định Bài 4: Transducer định vị van Trang 61 vị dịch chuyển (khơng nằm vị trí chết cuối cùng) Điều chỉnh nút chỉnh zero để đạt thông số theo yêu cầu Thiết lập span thực cách đặt áp suất 15 psi (100 kPa) 20 mA vào ngõ vào định vị điều chỉnh nút chỉnh span để chiều lên ty van đạt đến giới hạn định vị cịn dịch chuyển (khơng nằm vị trí chết cuối cùng) Hình 4-4: Bộ định vị điện-khí nén hãng Fisher dịng 3582i 4.2.2 Bộ định vị thơng minh (bộ điều khiển van kỹ thuật số) Như với hầu hết thiết bị đo lường, van điều khiển định vị thay thiết bị đo lường thơng minh Một ví dụ định vị thông minh điều khiển van kỹ thuật số hãng Fisher dòng FIELDVUE DVC6000, minh họa sơ đồi khối hình 4-5 Nó thiết bị thuyền thơng, chuyển đổi dịng điện sang khí nén hoạt động dựa vào vi xử lý Ngồi chức điện-khí nén truyền thống chuyển đổi tín hiệu dịng điện sang tín hiệu áp suất vị trí van, điều khiển van kỹ thuật số dòng DVC6000 cho truy xuất dễ dàng thông tin quan trọng hoạt động q trình cơng nghệ, sử dụng giao thức truyền thơng HART Điều thực cách sử dụng giao tiếp HART kết nối van hộp nối trường, sử dụng máy tính cá nhân Bài 4: Transducer định vị van Trang 62 bảng điều khiển phòng điều khiển Sử dụng giao thức truyền thơng HART, thơng tin tích hợp vào hệ thống điều khiển nhận vòng điều khiển đơn Bộ điều khiển van kỹ thuật số sử dụng nguồn vòng dây, 4-20 mA nhận phản hồi vị trí hành trình van áp suất khí nén nguồn cấp cấu chấp hành Điều cho phép thiết bị chẩn đốn khơng mà cịn cho van cấu chấp hành gắn với Các điều khiển van kỹ thuật số thay trực tiếp cho thiết bị tương tự đời cũ chúng hoạt động với tín hiệu điều khiển truyền thống 4-20 mA Việc hiệu chuẩn thực trường sử dụng giao tiếp cầm tay HART, thực từ phòng điều khiển hệ thống tích hợp với kỹ thuật DCS Hình 4-5: Sơ đồ khối điều khiển van kỹ thuật số Fisher FIELDVUE DVC6000  TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 4: 4.1 Transducer 4.2 Bộ định vị van Bài 4: Transducer định vị van Trang 63  CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 4: Câu Một chuyển đổi I/P chuyển đổi tín hiệu điện sang tín hiệu khí nén cách đặt dòng điện lên … a Phao b Bộ giới hạn c Cuộn dây d Bộ Câu Trục cấu chấp hành van dịch chuyển đến vị trí mong muốn … a Đồng hồ đo sức căng b Lò xo c Bộ d Bộ định vị Câu Một điều khiển van số thông minh hiệu chuẩn từ phịng điều khiển điều khiển phần hệ thống … a DCS b IANA c TCP/IP d UDP Bài 4: Transducer định vị van Trang 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Xuân Thịnh, Hiệu chuẩn thiết bị đo lường, Tài liệu lưu hành nội bộ, Trường Cao Đẳng Dầu Khí, 2017 NCCER, Instrumentation Level 4, Trainee Guide, third edition – Nhà xuất Pearson Education, Inc., New York, Mỹ, 2015 NCCER, Instrumentation Level 2, Trainee Guide, third edition – Nhà xuất Pearson Education, Inc., New York, Mỹ, 2015 NCCER, Instrumentation Level 3, Trainee Guide, third edition – Nhà xuất Pearson Education, Inc., New York, Mỹ, 2015 Trang 65 ... lý hiệu chuẩn để hiệu chuẩn thiết bị khí nén điện tử MỤC TIÊU BÀI 2: Về kiến thức: Mô tả thiết bị chuẩn dùng để hiệu chuẩn thiết bị khí nén tương tự - qui trình hiệu chuẩn bản; Về kỹ năng: - Hiệu. .. cách hiệu chuẩn chúng 2.1.1 Thiết bị hiệu chuẩn đa kiểu khí nén Thiết bị hiệu chuẩn kiểu khí nén phải có khả mơ tín hiệu vào cho thiết bị đo cần hiệu chuẩn đo tín hiệu khí nén ngõ từ thiết bị Có... hiệu hầu hết thiết bị đo phải điều chỉnh để chúng tỷ lệ với tín hiệu vào điểm đo thang đo Hiệu chuẩn thiết bị đo q trình hiệu chỉnh tín hiệu để thể xác tín hiệu vào 1.1.3 Các khái niệm hiệu chuẩn