Những lỗi thường gặp ở cảm biến áp suất và cách khắc phục

Trong mọi hệ thống tự động hóa, cảm biến áp suất là thiết bị then chốt cung cấp dữ liệu sống còn để vận hành an toàn và hiệu quả. Vì vậy, bất kỳ sự cố nào xảy ra với chúng, từ tín hiệu sai lệch, không ổn định đến mất tín hiệu hoàn toàn, đều có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng như lãng phí năng lượng, hỏng sản phẩm, hoặc mất an toàn. Hiểu rõ các lỗi thường gặp, biết cách chẩn đoán và khắc phục là kỹ năng bắt buộc với mọi kỹ sư. Bài viết này sẽ là cẩm nang toàn diện, phân tích từng loại lỗi và cung cấp quy trình xử lý sự cố hệ thống để giữ cho hệ thống của bạn luôn hoạt động ổn định.

Giới thiệu về cảm biến áp suất là gì?

Cảm biến áp suất (Pressure Sensor) là thiết bị chuyển đổi áp suất vật lý (từ chất lỏng hoặc khí) thành một tín hiệu điện tiêu chuẩn (thường là 4-20mA hoặc 0-10V). Tín hiệu này được truyền về bộ điều khiển trung tâm (PLC/BMS) để giám sát và điều khiển quy trình, đóng vai trò là cầu nối giữa thế giới vật lý và hệ thống điều khiển số.

Xem thêm: Cảm biến áp suất là gì? Phân loại cảm biến áp suất

Những lỗi thường gặp của cảm biến áp suất

Nhận diện đúng những lỗi của cảm biến áp suất là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong quá trình khắc phục. Dưới đây là 5 loại lỗi chính.

Sai lệch tín hiệu đầu ra (Output Drift)

Đây là hiện tượng giá trị đo của cảm biến từ từ sai lệch so với giá trị thực tế theo thời gian, dù áp suất không đổi. Ví dụ, sau một năm, khi áp suất thực tế là 5 bar, cảm biến lại báo về 5.2 bar.

Nguyên nhân:

• Lão hóa linh kiện: Các thành phần bên trong bị lão hóa tự nhiên sau thời gian dài hoạt động.
• Thay đổi nhiệt độ cực đoan: Môi trường nhiệt độ thay đổi đột ngột, thường xuyên gây mỏi vật liệu.
• Căng thẳng cơ học: Rung động liên tục hoặc sốc áp suất (búa nước) làm biến dạng nhẹ màng cảm biến.

Tín hiệu nhiễu hoặc không ổn định (Noise or Unstable Signal)

Lỗi này xảy ra khi giá trị áp suất trên màn hình BMS/SCADA nhảy múa liên tục, lên xuống thất thường dù áp suất hệ thống thực tế đang ổn định.

Nguyên nhân:

• Nhiễu điện từ (EMI): Dây tín hiệu đi quá gần các nguồn gây nhiễu mạnh như cáp động lực của động cơ, biến tần (VFD).
• Tiếp địa không tốt (Poor Grounding): Hệ thống không được nối đất đúng cách, tạo ra các vòng lặp dòng điện (ground loops).
• Kết nối lỏng lẻo: Các đầu nối dây tại cảm biến hoặc tủ điều khiển bị lỏng do rung động.
• Nguồn cấp không ổn định: Bộ nguồn 24VDC cung cấp cho cảm biến bị lỗi.

Cảm biến không phản hồi hoặc mất tín hiệu hoàn toàn

Đây là lỗi nghiêm trọng nhất, khi cảm biến hoàn toàn mất tín hiệu, không trả về tín hiệu hoặc tín hiệu kẹt ở mức thấp nhất (ví dụ 0mA).

Nguyên nhân:

• Mất nguồn cấp: Do bộ nguồn 24VDC hỏng, đứt dây nguồn hoặc cháy cầu chì.
• Đứt dây tín hiệu: Dây dẫn bị đứt ngầm hoặc bị tác động cơ học.
• Lỗi mạch điện tử bên trong: Linh kiện bên trong cảm biến bị hỏng do quá áp, quá nhiệt hoặc hết tuổi thọ.
• Hỏng do quá áp: Một cú sốc áp suất cực lớn làm vỡ hoặc biến dạng không thể phục hồi màng cảm biến.

Áp suất đo bị lệch tuyến tính (Non-linearity)

Đây là lỗi tinh vi khi cảm biến đọc chính xác ở điểm đầu và cuối dải đo, nhưng lại sai lệch đáng kể ở các điểm giữa. Đồ thị tín hiệu đầu ra không phải là một đường thẳng.

Nguyên nhân:

• Biến dạng màng ngăn: Màng cảm biến bị biến dạng nhẹ sau một cú sốc áp suất, làm mất đặc tính đàn hồi tuyến tính.
• Lỗi bộ vi xử lý: Mạch điện tử bên trong cảm biến bị lỗi, dẫn đến việc tính toán và bù tuyến tính bị sai.

Hỏng phần tử cảm biến do môi trường

Môi trường vận hành có thể phá hủy cảm biến nếu không được lựa chọn và bảo vệ đúng cách.

Nguyên nhân:

• Ăn mòn hóa học: Vật liệu màng cảm biến không tương thích với môi chất đo (axit, bazơ).
• Tắc nghẽn (Clogging): Môi chất có cặn bẩn, bùn làm tắc nghẽn cổng kết nối áp suất.
• Đóng băng: Nước đọng lại bên trong cảm biến bị đóng băng, nở ra và phá hủy màng ngăn.
• Nhiệt độ quá cao: Hơi nóng hoặc chất lỏng nhiệt độ cao tiếp xúc trực tiếp làm hỏng linh kiện điện tử.

Xem thêm: Hướng dẫn chọn cảm biến áp suất cho hệ thống HVAC chi tiết nhất

Cách khắc phục lỗi cảm biến áp suất

Sau khi đã xác định được loại lỗi, hãy áp dụng một quy trình khắc phục có hệ thống. Luôn tuân thủ quy tắc an toàn: ngắt nguồn và xả hết áp suất trước khi tháo gỡ bất kỳ thiết bị nào.

Khắc phục lỗi sai lệch tín hiệu đầu ra (Output Drift)

1. Thực hiện hiệu chuẩn lại (Re-calibration): Đây là giải pháp chính. Kết nối cảm biến với một bộ hiệu chuẩn chuyên dụng.
   • Kiểm tra và hiệu chỉnh lại điểm Zero (ở áp suất 0).
   • Kiểm tra và hiệu chỉnh lại điểm Span (ở áp suất 100% dải đo).
2. Đánh giá kết quả: Sau khi hiệu chuẩn, nếu cảm biến hoạt động tốt trở lại, hãy ghi nhận và đưa vào lịch hiệu chuẩn định kỳ (ví dụ, 6 tháng hoặc 1 năm).
3. Thay thế nếu cần: Nếu sau khi hiệu chuẩn, tín hiệu lại tiếp tục bị trôi trong một thời gian ngắn, điều đó cho thấy các thành phần bên trong đã bị lão hóa nghiêm trọng. Lúc này, giải pháp tốt nhất là thay thế cảm biến mới.

Khắc phục lỗi tín hiệu nhiễu hoặc không ổn định

Đây là một quá trình loại trừ có hệ thống:

• Kiểm tra kết nối vật lý: Siết lại tất cả các đầu nối dây tại cảm biến và trong tủ điều khiển. Đảm bảo chúng được kết nối chắc chắn.
• Kiểm tra hệ thống tiếp địa (Grounding): Dùng đồng hồ vạn năng kiểm tra tính liên tục của dây tiếp địa. Đảm bảo cảm biến, vỏ tủ điện và hệ thống được nối đất đúng kỹ thuật.
• Kiểm tra dây tín hiệu: Đảm bảo bạn đang sử dụng cáp xoắn có vỏ bọc chống nhiễu (shielded twisted pair cable). Vỏ bọc chống nhiễu này phải được nối đất ở MỘT ĐẦU DUY NHẤT (thường là đầu tủ điều khiển) để tránh tạo vòng lặp tiếp địa.
• Cách ly khỏi nguồn nhiễu: Kiểm tra xem dây tín hiệu có đang bị bó chung hoặc đi song song quá gần với dây động lực của biến tần, động cơ không. Nếu có, hãy đi lại dây tín hiệu ra một đường riêng, càng xa càng tốt.
• Kiểm tra nguồn cấp: Dùng đồng hồ đo và theo dõi điện áp của bộ nguồn 24VDC. Nếu nó không ổn định, hãy thay thế bộ nguồn.

Khắc phục lỗi cảm biến không phản hồi hoặc mất tín hiệu

• Kiểm tra nguồn cấp: Dùng đồng hồ vạn năng, đo điện áp tại hai chân cấp nguồn của cảm biến. Nếu không có 24VDC, hãy kiểm tra ngược về phía bộ nguồn (kiểm tra dây, cầu chì…).
• Kiểm tra dây tín hiệu: Ngắt kết nối và dùng đồng hồ vạn năng (chế độ đo thông mạch) để kiểm tra xem hai dây tín hiệu có bị đứt ngầm hay không.
• Kiểm tra ngõ vào PLC/BMS: Thử dùng một bộ phát tín hiệu 4-20mA giả lập để nối vào ngõ vào của PLC/BMS. Nếu PLC/BMS đọc được tín hiệu giả lập, chứng tỏ ngõ vào vẫn tốt và lỗi nằm ở cảm biến hoặc dây dẫn.
• Xác định lỗi và thay thế: Nếu tất cả các yếu tố bên ngoài (nguồn, dây, ngõ vào PLC) đều tốt, 99% cảm biến đã bị hỏng phần cứng bên trong. Giải pháp duy nhất là thay thế cảm biến mới.

Khắc phục lỗi áp suất đo bị lệch tuyến tính

• Thực hiện hiệu chuẩn đa điểm: Dùng bộ hiệu chuẩn, kiểm tra tại 5 điểm (0%, 25%, 50%, 75%, 100%). Ghi nhận lại độ lệch tại từng điểm.
• Thử hiệu chỉnh lại: Một số cảm biến thông minh cho phép hiệu chỉnh tuyến tính tại nhiều điểm. Tuy nhiên, hầu hết các cảm biến công nghiệp thông thường không có tính năng này.
• Thay thế: Đối với lỗi lệch tuyến tính, việc sửa chữa tại hiện trường gần như là không thể. Đây là dấu hiệu cho thấy màng cảm biến đã bị tổn thương cơ học. Giải pháp an toàn và hiệu quả nhất là thay thế cảm biến mới.

Khắc phục lỗi hỏng phần tử cảm biến do môi trường

Lỗi này thường không thể khắc phục được. Khi cảm biến đã bị ăn mòn, tắc nghẽn nặng hoặc phá hủy do đóng băng, nó đã hỏng vĩnh viễn. Bạn nên thay cảm biến áp suất mới.

Xem thêm: Ứng dụng cảm biến áp suất trong các ngành công nghiệp

Cách phòng chống lỗi cảm biến áp suất

Việc áp dụng các biện pháp phòng ngừa ngay từ đầu sẽ giúp bạn tiết kiệm rất nhiều thời gian, chi phí và tránh được những lần dừng hệ thống không đáng có, dưới đây là những cách phòng chống lỗi của cảm biến áp suất.

Chọn đúng loại cảm biến phù hợp với ứng dụng

Đây là bước phòng ngừa quan trọng nhất. Đừng chỉ chọn dựa trên dải đo và giá cả. Hãy xem xét kỹ:

• Vật liệu: Màng cảm biến phải tương thích hóa học với môi chất đo.
• Dải đo: Chọn dải đo có độ dự phòng hợp lý để chống quá áp.
• Cấp bảo vệ IP: Phải phù hợp với môi trường lắp đặt (ẩm ướt, bụi bẩn).

Sử dụng phụ kiện bảo vệ

Đây là những phụ kiện giúp bảo vệ cảm biến của bạn như:

• Ống Siphon (Pigtail Siphon): Bắt buộc phải có khi đo áp suất hơi nóng (steam). Nó tạo ra một lớp nước ngưng để cách nhiệt cho cảm biến.
• Màng cách ly (Diaphragm Seal): Dùng cho môi chất ăn mòn, có cặn bẩn hoặc quá nóng/lạnh. Màng cách ly sẽ tiếp xúc trực tiếp với môi chất, và truyền áp suất đến cảm biến thông qua một lớp dầu trung gian.
• Thiết bị giảm chấn (Snubber): Dùng trong các hệ thống có xung áp suất hoặc rung động mạnh (như sau máy bơm piston) để làm ổn định tín hiệu.

Lắp đặt đúng kỹ thuật

• Đi dây tín hiệu riêng biệt: Luôn đi dây tín hiệu trong ống kim loại riêng, cách xa dây động lực.
• Lắp đặt đúng hướng: Tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất, đặc biệt là với các cảm biến chênh áp.
• Tránh nhiệt độ và rung động: Không lắp cảm biến ngay sát các nguồn nhiệt lớn hoặc trên các đường ống rung động dữ dội.

Bảo trì và hiệu chuẩn định kỳ

Lập một kế hoạch bảo trì và hiệu chuẩn định kỳ (ví dụ: 1 năm/lần) cho tất cả các cảm biến quan trọng. Việc này giúp phát hiện sớm lỗi tín hiệu và đảm bảo hệ thống luôn hoạt động với độ chính xác cao nhất.

Ghi nhận và giám sát dữ liệu liên tục

Sử dụng các tính năng của hệ thống BMS/SCADA để theo dõi đồ thị tín hiệu của cảm biến theo thời gian. Bất kỳ sự thay đổi bất thường nào, dù là tín hiệu nhiễu đột ngột hay trôi từ từ, cũng có thể được phát hiện sớm trước khi nó gây ra sự cố lớn.

Xem thêm: Cách hiệu chuẩn cảm biến áp suất để đảm bảo độ chính xác

Mua cảm biến áp suất uy tín chính hãng ở đâu?

CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG là đại lý ủy quyền tại Việt Nam, cung cấp cảm biến áp suất chính hãng từ Titec, Lefoo và Autonics như Cảm biến áp suất (Cảm biến áp suất gió, Cảm biến áp suất nước tĩnh,  Cảm biến chênh áp nước, Cảm biến chênh lệch áp suất). Tất cả sản phẩm đều đi kèm chứng nhận CO, CQ, giá cạnh tranh và hỗ trợ kỹ thuật từ đội ngũ hơn 10 năm kinh nghiệm. Liên hệ ngay để nhận báo giá và tư vấn miễn phí!

Lời kết

Cảm biến áp suất là một thiết bị nhỏ bé nhưng có tầm ảnh hưởng vô cùng lớn đến sự ổn định và hiệu quả của cả một hệ thống. Việc hiểu rõ các lỗi thường gặp không chỉ giúp bạn phản ứng nhanh chóng khi sự cố xảy ra, mà còn trang bị cho bạn kiến thức để xây dựng một chiến lược bảo trì phòng ngừa hiệu quả. Bằng cách tiếp cận một cách có hệ thống, từ việc chẩn đoán, khắc phục cho đến phòng ngừa, bạn có thể biến những sự cố bất ngờ thành những vấn đề có thể kiểm soát, đảm bảo hệ thống luôn đập một cách chính xác và đáng tin cậy.

Xem thêm các bài viết liên quan:

Cảm biến là gì? Phân loại các dòng cảm biến

Top 5 cảm biến áp suất được mua nhiều nhất

Cảm biến nhiệt độ: Nguyên lý hoạt động và ứng dụng trong công nghiệp

Các ứng dụng đa dạng của cảm biến nhiệt độ trong công nghiệp tự động hoá

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.