فناوریهای مختلف ترانسمیترهای فشار
ترانسمیترهای فشار برای اندازهگیری مقدار فشار یک سیال یا گاز استفاده میشوند. این اطلاعات را میتوان در کاربردهای متنوعی از جمله سیستمها و فرآیندهای صنعتی و کنترل فرآیند استفاده کرد. انواع ترانسمیتر فشار با برندهای جهانی معتبر در بازار ایران وجود دارند که از شاخصترین آنها میتوان به ABB – WIKA و یوکوگاوا اشاره کرد.
فناوریهای مختلف ترانسمیترهای فشار چیستند؟
از جمله رایجترین انواع، میتوان به فرستندههای فشار پیزومقاومتی، فرستندههای فشار خازنی، فرستندههای فشار مقاومتی لایه نازک و فرستندههای فشار فیبر نوری اشاره کرد. هر یک از این انواع در ادامه با جزئیات بیشتری توضیح داده خواهند شد.
ترانسمیترهای فشار صنعتی
سنسور فشار پیزومقاومتی
سنسور فشار پیزومقاومتی
رایجترین نوع فرستنده فشار، فرستنده فشار پیزومقاومتی است.
این فرستندههای فشار از یک ماده مقاومتی ساخته شدهاند که در پاسخ به فشار اعمال شده، مقاومت را تغییر میدهد. این تغییر مقاومت را میتوان اندازهگیری و به یک سیگنال دیجیتال تبدیل کرد و به کاربر یک نمای کلی از وضعیت ارائه داد. فرستندههای فشار پیزومقاومتی را میتوان در طیف گستردهای از کاربردها، از خودرو گرفته تا دستگاههای پزشکی، یافت.
ترانسمیتر فشار خازنی
ترانسمیتر فشار خازنی
فرستندههای فشار خازنی نوع دیگری از فرستنده هستند. این حسگرها از اصل ظرفیت خازنی برای اندازهگیری فشار اعمال شده استفاده میکنند. ظرفیت خازنی معیاری از توانایی دو رسانا برای ذخیره بار الکتریکی است.
در یک ترانسمیتر فشار خازنی، گیرنده اندازهگیری فشار، دیافراگم است. مواد دیافراگم میتوانند از جنس فولاد ضد زنگ، آلیاژ هستلوی C یا تانتالوم باشند. هنگامی که فشار به سطح دیافراگم اعمال میشود، تغییر شکل، فاصله بین دو ظرفیت خازنی را از طریق یک مایع پرکننده تغییر میدهد. این تغییر در ظرفیت خازنی را میتوان اندازهگیری و به یک سیگنال دیجیتال تبدیل کرد.
این فرستندههای فشار خازنی اغلب در صنایع نفت و گاز، انرژی، مواد غذایی و آشامیدنی، آب و محیط زیست، سیمان و کاغذ و مقوا استفاده میشوند.
فرستنده فشار مقاومتی لایه نازک
فرستنده فشار مقاومتی لایه نازک
فرستندههای فشار مقاومتی لایه نازک نوع دیگری از ترانسمیتر فشار هستند. این حسگرها از یک لایه بسیار نازک از ماده مقاومتی برای اندازهگیری فشار اعمال شده استفاده میکنند. این لایه معمولاً تنها چند صد نانومتر ضخامت دارد و آن را به تغییرات فشار بسیار حساس میکند.
سنسورهای مقاومتی لایه نازک اغلب در محلولهای صنعتی استفاده میشوند، جایی که دقت و صحت ضروری است.
سنسور فشار فیبر نوری
سنسور فشار نوری
فرستندههای فشار فیبر نوری نوع دیگری از فرستنده هستند. این حسگرها از فیبرهای نوری برای اندازهگیری فشار اعمال شده استفاده میکنند. اصل پشت این سنسورها بسیار ساده است: با عبور نور از فیبر، خواص آن (مانند طول موج) با توجه به فشار اعمال شده بر فیبر تغییر میکند. با اندازهگیری تغییر طول موج، میتوان فشار را به طور دقیق تعیین کرد.
ترانسمیترهای فشار فیبر نوری اغلب در کاربردهای اندازهگیری فشار مانند سیستمهای هیدرولیک و خطوط لوله گاز استفاده میشوند.
ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک برای اندازهگیری سطح
ترانسمیترهای فشار هیدرواستاتیک بر اساس اصل هیدرواستاتیک عمل میکنند تا اندازهگیری فشار متناسب با ارتفاع سطح اعمال شده را ارائه دهند.
در یک ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک، سیال در یک محفظه بسته قرار دارد. هنگامی که فشار به دیافراگم محفظه اعمال میشود، دیوارههای محفظه تغییر شکل میدهند و در نتیجه تغییری در اندازهگیری ارتفاع سیال ایجاد میشود. این تغییر را میتوان اندازهگیری و به یک سیگنال دیجیتال تبدیل کرد.
ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک اغلب در فرآیندهای اندازهگیری و اندازهگیری سطح در مخازن و تانکرها استفاده میشود.
سیگنالهای خروجی یک ترانسمیتر فشار چیست؟
سیگنالهای خروجی یک ترانسمیتر فشار میتوانند متفاوت باشند، اما عموماً یا جریان یا ولتاژ آنالوگ هستند، یا سیگنال دیجیتال.
سیگنال خروجی جریان یا ولتاژ آنالوگ عموماً یک سیگنال پیوسته است که با توجه به فشار اعمال شده تغییر میکند. البته ترانسمیترها فقط برای اندازه گیری فشار نیستند، انواع دیگر آنها مثل ترانسمیتر دما، ترانسمیتر جریان، ترانسمیتر غلطت و ترانسمیتر سطح نیز وجود دارند که برای کنترل دما و سطح مایعات و … استفاده میشوند.
انواع مختلف فشار چیست؟
فشار اتمسفری
فشار اتمسفری، فشاری است که توسط جو زمین اعمال میشود.
فشار مانومتری یا گیج
فشار گیج، نوعی از فشار است که نسبت به فشار اتمسفر اندازهگیری میشود.
فشار مطلق
فشار مطلق، کل فشار اعمال شده توسط یک گاز یا مایع نسبت به خلاء است که فشار مرجع است. این فشار، مجموع فشار اتمسفر و فشار گیج است.
فشار خلاء
فشار خلاء، فشاری است که توسط خلاء اعمال میشود. خلاء، ناحیهای است که فشار آن کمتر از فشار اتمسفر است.
چه چیزی در مورد یک ترانسمیتر فشار صنعتی خاص است؟
ترانسمیترهای فشار صنعتی معمولاً دقیقتر هستند و عمر مفید طولانیتری نسبت به ترانسمیترهای فشار مصرفی دارند. آنها همچنین گرانتر هستند، اما این اغلب برای کاربردهایی که اندازهگیری دقیق ضروری است، ارزشمند است.
ترانسمیتر فشار صنعتی میتواند برای اندازهگیری فشار سیال یا گاز در محیطهای مختلف، از جمله کارخانهها، آزمایشگاهها و سایر تأسیسات صنعتی، استفاده شود.
بسته به نوع محیط و نوع ترانسمیتر صنعتی، ممکن است کالیبراسیون سالانه ترانسمیترهای فشار مورد نیاز باشد.
رایجترین کاربردهای ترانسمیترهای فشار صنعتی چیست؟
کاربردهای رایج ترانسمیترهای فشار شامل کاربردهای صنعتی زیر است:
- اندازهگیری و کنترل فشار
- نظارت و نمایش فرآیندهای حیاتی
- اندازهگیری سطح مخزن و کنترل سطح مخزن
- اندازهگیری جریان سیال
- ایمنی فرآیند
- تشخیص نشت فشار
- سیستم کنترل پمپ
ترانسمیترهای فشار در طیف گستردهای از کاربردها که در آنها دقت و صحت اندازهگیری ضروری است، استفاده میشوند.
انواع مختلف فرستندههای فشار چیست؟
نسخههای مختلفی از فرستندههای فشار وجود دارد:
ترانسمیتر فشار مطلق (Absolute pressure transmitter)
ترانسمیتر فشار تفاضلی (Differential pressure transmitter)
ترانسمیتر فشار گیج (Gauge pressure transmitter)
ترانسمیتر فشار مطلق
ترانسمیترهای فشار مطلق در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند که در آنها اندازهگیری فشار مطلق بدون وابستگی به تغییرات شرایط جوی ضروری است.
فرستندههای فشار مطلق، فشار فرآیند هوای اتمسفر، سایر گازها، بخارات و مایعات را نسبت به نقطه مرجع صفر مطلق، یعنی خلاء کامل، اندازهگیری میکنند. همه فرستندههای فشار، اندازهگیریها را نسبت به فشار مرجع انجام میدهند. این فرستندههای فشار با استفاده از فشار خلاء کامل (صفر مطلق) به عنوان مرجع کار میکنند.
خلاء کامل مربوط به فشار مطلق 0 بار است و میانگین فشار بارومتریک در سطح دریا 1013.25 میلی بار است. از سوی دیگر، حسگرهایی که تفاوت بین فشارهای فرآیند و فشار اتمسفر را اندازهگیری میکنند، مبدلهای فشار گیج نامیده میشوند. از سوی دیگر، فرستندههای فشار تفاضلی، دو فشار متضاد را اندازهگیری میکنند.
مزایای فرستنده فشار مطلق
مدلهای فرستنده فشار مطلق با دقت بالا فشار مطلق را به طور دقیق اندازهگیری کرده و یک سیگنال خروجی الکتریکی متناسب با ۴-۲۰ میلیآمپر ارسال میکنند. این فرستنده از یک حسگر سیلیکونی میکرو خازنی منحصر به فرد و بسیار قابل اعتماد، همراه با پردازش سیگنال دیجیتال پیشرفته برای ارائه عملکرد فوقالعاده از نظر دقت و پایداری استفاده میکند.
- نتایج اندازهگیری دقیق صرف نظر از شرایط آب و هوایی
- عملکرد فرآیند قابل توجه به لطف توصیف GyrationTM 4D
- در دسترس بودن بالای کارخانه به لطف طراحی منحصر به فرد و بسیار قابل اعتماد
ترانسمیتر فشار تفاضلی
فرستنده فشار تفاضلی یا حسگر دلتاپی وسیلهای است که اختلاف فشار بین دو نقطه در یک سیستم را اندازهگیری میکند. این نوع فرستنده فشار صنعتی میتواند فشارهای تفاضلی بسیار کم را با دقت بسیار بالا اندازهگیری کند. حسگر فشار تفاضلی، عنصری کلیدی در مکانیک سیالات، برای تنظیم و کنترل فرآیندهای صنعتی استفاده میشود. همچنین میتوان از آنها برای اندازهگیری سطح مخازن یا نظارت بر جریان سیالات مایع یا گازی استفاده کرد.
همچنین نشت گاز یا مایع را تشخیص میدهد، گرفتگی فیلتر را شناسایی میکند و به نظارت بر عملکرد موتورها، پمپها و سیستمهای هیدرولیک کمک میکند. این نوع فرستنده فشار صنعتی به ویژه برای کاربردهایی که نیاز به دقت بسیار بالا دارند، حتی در فشارهای تفاضلی بسیار کم، مناسب است.
اختلاف فشار چیست؟
فشار تفاضلی یک مفهوم اساسی در کنترل فرآیندهای صنعتی است که به اختلاف فشار بین دو نقطه در یک سیستم اشاره دارد. این اندازهگیری برای بسیاری از کاربردها، از جمله اندازهگیری جریان، اندازهگیری سطح و نظارت بر فیلتر، ضروری است.
ترانسمیترهای فشار تفاضلی، ابزارهای اندازهگیری تخصصی هستند که برای اندازهگیری دقیق این اختلاف و ارائه سیگنال قابل اعتماد، که برای اتوماسیون و کنترل فرآیند ضروری است، طراحی شدهاند. با نظارت بر اختلاف فشار، صنایع میتوانند عملکرد تجهیزات تولیدی خود را بهینه کنند، عملکرد کارآمد را تضمین کنند و ایمنی و قابلیت اطمینان تاسیسات خود را حفظ کنند.
هم برای کنترل جریان سیال و هم نظارت بر وضعیت فیلتر یا تنظیم سطح مخزن، اندازهگیری اختلاف فشار یک اهرم کلیدی برای دستیابی به سطوح بالای عملکرد و کارایی در بسیاری از بخشهای صنعتی است.
ترانسمیتر فشار گیج
سنسور فشار گیج ابزاری است که فشار یک گاز یا مایع را نسبت به فشار اتمسفر اندازهگیری میکند. این نوع سنسور معمولاً برای نظارت و کنترل فشار در فرآیندهای صنعتی در صنایع نفت و گاز، شیمیایی، تولید برق و تصفیه آب استفاده میشود.
ترانسمیتر فشار گیج، فشار فرآیند گاز، بخار یا مایع را نسبت به فشار اتمسفر اندازهگیری میکند. ترانسمیتر فشار برای اندازهگیری فشار روی لوله یا برای اندازهگیری سطح با فشار هیدرواستاتیک روی مخزن نصب میشود.
سنسور فشار گیج چگونه کار میکند؟
سنسور فشار گیج شامل یک پورت فشار واحد است که به فرآیندی که قرار است فشار آن اندازهگیری شود، متصل میشود. این پورت فشار بالای HP به یک دیافراگم فلزی متصل است.
سمت فشار پایین سنسور در معرض فشار اتمسفر قرار دارد.
دیافراگم فلزی به طور متناسب تغییر شکل میدهد و فشار اعمالی اندازهگیری شده را از طریق یک سیال داخلی به عنصر اندازهگیری میکروخازنی منتقل میکند.
فشار اعمال شده بر این قطعه الکترونیکی خازنی، آن را تغییر شکل میدهد. این تغییر شکل، مقدار ظرفیت سیستم را تغییر میدهد. سپس این مقدار مطابق با فشار گیج اندازهگیری شده، به یک سیگنال آنالوگ 4-20 میلیآمپر و دیجیتال HART تبدیل میشود.
مزایای سنسور فشار گیج چیست؟
سنسور فشار گیج از ترانسمیتر فشار مطلق ارزانتر است.
سنسور فشار گیج دیجیتال محدوده اندازهگیری وسیعتری نسبت به ترانسمیتر فشار مطلق مشابه خود دارد. این دستگاههای اندازهگیری فشار میتوانند فشارهای بالاتر را اندازهگیری کنند.
سنسور فشار گیج نه تنها فوقالعاده دقیق و درست است، بلکه بسیار قابل اعتماد نیز هست و پایداری طولانی مدت بالایی را ارائه میدهد.
