ابزار دقیق
توضیحات
محیط های صنعتی مختلف مانند پالایشگاه ها ، نیروگاه ها و کاخانجات ، نیازه های بی شمار جوامع را تولید می کنند. در هر کدام از این محیط های صنعتی ، غالباً فرایند های پیچیده و بزرگی انجام می شود. در همه این فرایندها برای اطمینان از عملکرد مناسب و صحیح آنها نیاز است تا اطلاعاتی از جریان فرایند، از قبیل دما ( ترانسمیتر دما – Temperature Transmitter ) و فشار نقاط مختلف ( پرشر ترانسمیتر – Pressure Transmitter ) ، فلوی عبوری از نقاط خاص ( فلو ترانسمیتر – Flow Transmitter ) ، سطح سیال در مخازن ( لول ترانسمیتر – Level Transmitter ) و موارد بسیار دیگر مشخص باشد. همچنین برای هدایت مسیر جریان فرایند به سمت مدنظر، نیاز است از تجهیزات عملگر از قبیل شیرهای کنترلی استفاده شود. مقوله ابزار دقیق (Instrumentation) موضوعی است که به روشهای مختلف و اصول اندازه گیریاین پارامترها می پردازد. در ابزار دقیق (Instrumentation) برای اندازه گیری یک کمیت فیزیکی خاص، با توجه به شرایط عملکرید ، المان اندازه گیری مناسبی برای این منظور پیشنهاد می شود.
انواع ابزار دقیق نظیر: ترانسمیتر فشار , گیج فشار , فلومتر , فلو سوئیچ , پرشر سوئیچ , ترانسمیتر دما , سرانسمیتر سطح , روتامتر, در شرکت پترو آنیل انرژی موجود می باشد.
PRESSURE TRANSMITER , PRESSURE GAUGE , FLOWMETER , PRESSURE SWITCH , TEMP. TRANSMITER
MATERIAL: STAINLESS STEEL , DUPLEX , S321
ترانسمیتر فشار (pressure transmitter) یا سنسور فشار دستگاهی است که فشار در یک مایع، سیال خاص یا گاز اندازه گیری می کند. پرشر ترانسمیتر معمولاً برای اندازه گیری فشار داخل ماشین آلات صنعتی به منظور هشدار دادن به کاربران قبل از وقوع فاجعه استفاده میشود. این دستگاه ها کاربردهای مختلف و متنوعی دارند که بیشتر آنها مربوط به کارهای صنعتی و خودروسازی هستند. این یعنی ترانسمیتر بر روی یک سیستم، که حتی ممکن است این سیستم موتور یک خودرو باشد، نصب میشود و وظیفه اندازه گیری فشار و اطلاع رسانی آن را بر عهده دارد. نحوه تشخیص فشار در ترانسمیتر فشار در سیستم و در فرآیندهای مختلف بسیار راحت است و از یک سیستم خاص به صورت ترکیبی از دو رنگ مختلف برای نشان دادن فشار تفاضلی استفاده میکنند. درحالیکه ترنسمیتر های فشاری شباهت بسیاری به گیج فشار دارند اما عملکرد آنها با یکدیگر متفاوت است و حضور ترانسمیترها در بسیاری از برنامه های کاربردی ضروری است. حتی در برخی موارد استفاده از پرشر ترانسمیتر برای فرایند نقشی حیاتی بر عهده می گیرد و می تواند برای کارکنان سیستم هم تاثیر گذار باشد. شرکت ابزار سنجش آریا نماینده فروش انواع محصولات ابزار دقیق مانند گیج فشار می باشد.
ترانسمیتر فشار چگونه عمل می کند؟
بیش از ۵۰ نوع ترانسمیتر فشار در بازار وجود دارد که هر کدام از آنها با یک سبک و شیوه خاص کار می کند. به همین دلیل توصیف کردن همه آنها در یک مقاله و توضیح دادن آنها در یک روش کار دشواری است. اما به طور کلی فرستنده ها و ترانسمیترهای فشار می توانند تغییرات فشار در شرایط مختلف را اندازه گیری کنند و آن را به صورت یک عدد دیجیتالی گزارش دهند. به عنوان مثال برخی از این ترانسمیترها که وابسته به مواد پیزوالکتریک هستند، می توانند نیروی مکانیکی را به شکل فشار تشخیص داده و آن را تبدیل به جریان الکتریکی کنند. از سوی دیگر، برخی سنسورهای فشار سنج، بر فشار هوای خالص در یک سیستم یا یک مخزن متکی می شوند و از این طریق نسبت به یک فشار خالص کالیبره می شود. بطور کلی کارکرد پرشر ترانسمیتر به این صورت است که یک بخش آن به تشخیص فشار و یک بخش آن به انتقال نتیجه اختصاص می‌یابد. اگر همین ترانسمیترهای پیزوالکتریک را در نظر بگیرید، تغییرات فشار به صورت جریان مکانیکی به آنها وارد میشود. این ترانسمیتر ها می توانند تغییرات مکانیکی را تبدیل به جریان الکتریکی کرده و آن را در قالب یک عدد به صورت آنالوگ یا دیجیتال گزارش دهند. عملکرد ترانسمیتر فشار متفاوت از ترانسمیتر اختلاف فشار است. یکی از ابزارهایی که در سیستم های اندازه گیری فشار استفاده می شود، هارت کالیبراتور ۴۷۵ امرسون است که برای کالیبره کرده سیستم بر اساس پروتکل هارت استفاده می شود.
کاربردهای پرشر ترانسمیتر
کاربردهای این ابزار بسیار وسیع هستند و در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی استفاده می شوند. این دستگاهها در زمره ابزار آلات دقیق قرار می‌گیرند که ممکن است کاربرد آنها مربوط به ماشین آلات صنعتی باشد که در مورد سطح فشار بالا قرار دهند و و قبل از وقوع حادثه، در مورد آن اطلاع رسانی کنند. اگر یک نقش عمومی بخواهیم برای این ابزار ها تعریف کنید، حصول اطمینان از اینکه دستگاه ها در طول فرآیند مورد نظر، تحت فشار بیش از حد بالا یا بیش از حد پایین قرار نمی گیرند. استفاده از پرشر ترانسمیتر می تواند همراه و مرتبط با دستگاه های دیگر برای اندازه گیری عمق، اندازه گیری ارتفاع، اندازه گیری شدت جریان و یا حتی اندازه گیری افت فشار به منظور جلوگیری از نشت در یک سیستم انجام شود. از این وسیله برای اندازه گیری فشار، مایعات مانند آب، نفت، روغن و گازها مانند هوا و اکسیژن استفاده می شود. این یعنی هم امکان استفاده از ترانسمیتر به صورت انفرادی و هم امکان استفاده از آن به صورت ترکیبی در سیستم‌های صنعتی وجود دارد و نقش اصلی آنها جلوگیری از افزایش و کاهش بیش از حد فشار است. یکی از ابزارهایی که توسط پرشر ترانسمیتر ساخته می شود، دستگاه تست نشتی است. از دیگر ابزارهای اندازه گیری دما به محصولات زیر می توان اشاره کرد که هر کدام کاربرد مخصوص خود را دارند:
- گیج فشار
- گیج اختلاف فشار
- پرشر سوئیچ (سوئیچ فشار)
- کالیبراتور فشار
ترانسمیتر دما، ترکیبی از یک سنسور دما مثل ترموکوپل یا RTD و یک ترانسمیتر می باشد که در یک تجهیز قرار گرفته است. سنسور دما، مهم ترین و اصلی ترین قسمت تشکیل دهنده ترانسمیتر دما می باشد و کار اندازه گیری دما را انجام داده و همچنین ترانسمیتر، سیگنال را تقویت کرده و به سیستم مانیتورینگ و یا اتاق کنترل انتقال می دهد. به عبارتی، ترانسمیتر دما، دما را اندازه گیری کرده و آن را به سیگنال 4-20 mA متناسب با دمای اندازه گیری شده تبدیل می کند. سنسور دما در بیرونی ترین قسمت ترانسمیتر دما قرار دارد و به صورت مستقیم با محیط اندازه گیری دما در ارتباط است به این صورت که تغییرات دمای محیط سبب تغییر در دمای حسگر می شود.
انواع ترانسمیتر دما بر اساس شیوه نصب
انواع ترانسمیتر دما بر اساس شیوه نصب یا تأمین جریان، شامل موارد زیر می باشد:
- ترانسمیتر دما استوانه ای هد مونت
- ترانسمیتر دما ریل مونت
- ترانسمیتر دما فیلد مونت
ترانسمیتر سطح یا لول ترانسمیتر، خروجی الکتریکی متناسب با سطح را ایجاد می کنند، ترانسمیترهای سطح بعد از رسیدن به مقدار معین بعد از هر بار اندازه گیری یک خروجی می دهند.
ترانسمیترهای سطح در اندازه گیری سطوح مخازن بسیار مورد استفاده می باشند و در صنایع شیمیایی، دارویی، غذایی، نفت، پتروشیمی، برق و غیره کاربرد دارند.
انواع ترانسمیتر سطح
- ترانسمیتر سطح هیدرواستاتیک
- ترانسمیتر سطح خازنی
- ترانسمیتر سطح راداری
- ترانسمیتر سطح مغناطیسی
- ترانسمیتر سطح التراسونیک
- ترانسمیتر سطح دیسپلیسری
- ترانسمیتر سطح اختلاف فشار
پرشر سوئیچ یا سوئیچ فشار (Pressure Switch) ابزاری برای کنترل وضعیت فشار در یک محیط فرآیندی است که می‌تواند وضعیت فشار یک فرایند تولیدی را تحت کنترل داشته باشد. اگر به بخش دوم نام این ابزار توجه کنید، کلمه سوئیچ به معنی تغییر وضعیت است و این می‌تواند دیدگاه خوبی به شما بدهد. در واقع ابزار سوئیچ فشار به این دلیل استفاده میشود که به هنگام تغییر فشار به شکل نامناسب و غیر استاندارد، می‌تواند باعث ایجاد یک تغییر کلی در وضعیت سیستم شده و آن را تا زمان کنترل کامل ادامه دهد. اجازه دهید که این موضوع را با ذکر یک مثال روشن‌تر کنم. وقتی که در یک پالایشگاه فشار یک یا چند مخزن به شکل ناگهانی افزایش می‌یابد این ابزار پرشر سوئیچ است که بلافاصله این موضوع را تشخیص داده و منجر به بسته شدن سیستم میشود. البته این یک توضیح کلی است و انواع مختلفی از این ابزارها وجود دارد که در ادامه بیشتر آنها را توضیح خواهیم داد. عملکرد پرشر سوئیچ با پرشر گیج متفاوت است. پرکاربردترین انواع پرشر سوئیج، پرشر سوئیچ های پیستونی، پنوماتیک، هیدرولیک، الکترونیکی، پمپ آب و هوا است.
سوئیچ فشار چگونه عمل می‌کند؟
مثالی که در بند قبل زدیم، اگرچه کوتاه بود اما می‌تواند به درک نحوه عملکرد سوئیچ فشار کمک کند. تغییر فشار و به طور کلی تغییر شرایط محیطی در فرآیندهای صنعتی و پالایشگاهی طبیعی است. توانایی انسان در تشخیص این تغییرات بسیار محدود است و باید از تجهیزات ابزار دقیق کمک بگیرد. در مورد تغییر دما از ترمومتر و در مورد تغییر فشار از گیج فشار و پرشر سوئیچ استفاده میشود. پرشر سوئیچ ابزاری است که می‌تواند جریان حرکتی و مکانیکی را به یک کنتاکتور وصل کند که آن هم به طور مستقیم به سیستم وصل است. این سیستم به صورت خودکار می‌تواند تغییرات فشار را تشخیص داده و در شرایط بحرانی بلافاصله سیستم را ببندد. بنابراین زمانی که فشار محیط از یک مقدار حداقل کمتر میشود یا از یک بالاتر می‌رود، دستگاه سوئیچ فشار فعال شده و در نتیجه سیستم را می‌بندد.
گیج فشار یا pressure gauge یک دستگاه صنعتی برای اندازه گیری فشار در یک مخزن، در یک سیستم لوله کشی، در محیط واکنش یا حتی در یک مخزن دفن شده در زمین یا در زیر دریا است. این فشارسنج ها هم مانند عقربه‌های ساعت هستند و در حقیقت حرکت عقربه‌های آنها با توجه به فشار اعمال شده روی آنها صورت می‌گیرد. فرض بگیرید که شما یک لوله پلاستیکی منعطف در دست دارید و با دمیدن در آن، لوله پلاستیکی حالت سفت و غیر منعطف به خود می‌گیرد. اگر فشار دمیدن خود را کم کنید، ابتدا کمی خمیده شده و در نهایت به طور کامل می‌خوابد. این اصول اولیه حاکم بر طراحی پرشر گیج است که در ابتدا توسط شخصی به اسم بوردون طراحی شد. پرشر گیج ابزاری برای اندازه گیری فشار در یک سیستم و گزارش آن به صورت داده های آنالوگ یا دیجیتال است. در این ابزارها یک قسمت حسگر و یک قسمت نشانگر به کار گرفته شده است که تغییرات هر کدام از آنها در برابر فشار ما را به یک عدد می‌رساند که می‌توانیم آن را به عنوان تغییرات فشار گزارش کنیم. گیج اختلاف فشار و گیج فشار عملکردی مشابه دارند، اما گیج اختلاف فشار اختلاف بین دو نقطه را نشان می‌دهد و از پرشر گیج برای اندازه گیری فشار یک نقطه نسبت به حالت استاندارد و مبنا استفاده می شود. این گیج از لحاظ کاربرد با گیج اختلاف فشار متفاوت است.
پرشر گیج چگونه عمل می‌کند؟
اگر به دنبال درک نحوه عملکرد پرشر گیج هستید، مثال لوله پلاستیکی ذکر شده در بند قبلی را در نظر بگیرید. اگر این لوله پلاستیکی را به شیر آب وصل کنید، در ابتدا فقط کمی از حالت خوابیده خارج میشود. اما اگر شیر آب را بیش از اندازه باز کنید، به طور کامل به صورت افقی یا عمودی باقی مانده و همان حالت را حفظ می‌کند. در حالت دوم ما فشار زیادی به لوله پلاستیکی وارد کرده‌ایم و این همان سیستمی است که در پرشر گیج استفاده شده است. دستگاه فشارسنج به یک مخزن یا به یک سیستم لوله کشی وصل میشود. اگر فشار محیطی کم باشد، عقربه‌های آن بر روی فشار کم باقی مانده و در فشارهای بالا، به سمت اعداد بالاتر می‌کند. نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشیم این است که هر فشار سنج دارای ظرفیت محدود فشاری بوده و در فشار بالاتر از آن دچار مشکل میشود.
فلو سوئیچ یا سوئیچ های جریان، وظیفه کنترل و نظارت بر میزان جریان مایعات را بر عهده دارد و در صورت افزایش و یا کاهش بسیار زیاد جریان از مقدار تنظیم شده، جهت حفاظت از تجهیزات آلارم را روشن کرده و سنسور جریان، سیگنال الکتریکی به پی ال سی یا کنترلر های الکتریکی ارسال می کند.
در ادامه به معرفی و بررسی انواع فلو سوئیچ یا سویچ جریان که یکی از تجهیزات اندازه گیری فلو به شمار می رود می پردازیم.
انواع فلوسوئیچ
- فلوسوئیچ تیغه ای یا پدالی (Paddel Flow Switch)
- فلوسوئیچ پیستونی (Piston Flow Switch)
- فلوسوئیچ التراسونیک (Ultrasonic Flow Switch)
- فلوسوئیچ ترمال یا گرمایشی (Thermal Flow Switch)
- فلوسوئیچ پیزو (Piezo Flow Switch)
- فلوسوئیچ خطی (Flow switches with pipe tees)
- فلوسوئیچ توربینی (Turbine Flow Switch)
روتامتر نوعی دبی سنج است که می تواند دبی سیال عبوری از یک لوله را برای ما اندازه گیری نماید. این سیال می تواند مایع و یا گاز باشد. استفاده از روتامتر برای اندازه گیری دبی بسیار رواج دارد. روتامتر از یک مجرای مخروطی تشکیل می شود که درون آن یک شناور موجود می باشد.
در اثر عبور جریان سیال از پایین به بالای روتامتر، نیروی مقاومی به این شناور وارد می شود و آن را به طرف بالا حرکت می دهد. با بالا رفتن شناور، سطح مقطع روتامتر افزایش یافته و لذا سطح جریان میان شناور و مجرای مخروطی روتامتر افزایش می یابد. شناور تا جای بالا می رود که نیروی مقاوم سیال، نیروی ارشمیدس و وزن سیال یکدیگر را خنثی نمایند و سیستم به حالت تعادل برسد. در این صورت مکان شناور که به صورت مستقیم از روی روتامتر خوانده می شود، معرف دبی جریان می باشد. هر چه دبی جریان عبوری از روتامتر بیشتر باشد، محل شناور بالاتر خواهد بود.
از کاربردهای روتامتر می توان به آزمایشگاه ها، سیستم های تأسیساتی و به طور کلی تمام جاهایی که دانستن دبی یک جریان سیال لازم باشد اشاره نمود. در شکل زیر تاریخچه ای از روتامترها با ظاهرهای متفاوت را مشاهده می نمایید
امروزه اندازه گیری جریان سیال بعنوان یکی از مهمترین پارامترهای اندازه گیری در صنایع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
در حقیقت اغلب کارشناسان پس از اندازه گیری دما مهمترین کمیت اندازه گیری در صنایع را فلو یا جریان سیال میدانند.
با توجه به اهمیت اندازه گیری این کمیت و همچنین تنوع فرآیند صنایع گوناگون ، در طول زمان روشهای مختلفی برای اندازه گیری جریان سیال بوجود آمده است.
انتخاب Flowmeter مناسب برای هر کاربرد نیاز به دانش کلی نسبت به روشهای گوناگون فلومتری و در نظر داشتن پارامترهای اصلی اندازه گیری از قبیل دقت،قیمت تمام شده،هزینه های تعمیرات و کالیبراسیون، سازگاری عملکرد Flowmeter با شرایط پروسه تولیدو…می باشد.
همچنین اندازه گیری دقیق فلو به دلیل ملاحظات مالی در فروش و خرید حجم مشخصی از ماده و کالا مانند کنتور گاز خانگی و تبادلات نفتی و …اهمیت ویژه ای دارد.
روش اندازه گیری فلو بر حسب وزن به فلومترهای جرمی یا مس فلومتر مشهورند .
در روشهای متداول قبل برای اندازه گیری جرم سیال عبوری نیاز به اندازه گیری دانسیته مواد نیز میبود که عملا محاسبه جرم با خطای بسیار همراه میگردید .
در حال حاضر انواع فلومترهای جرمی با تکنولوژیهای کوریالیس و ترمال مس این اندازه گیری را با دقت بالا انجام میدهند .
در این فلومتر های فلوی سیال مستقل از فشار قابل اندازه گیری میگردد و شما را از خطاهای اندازه گیری فلوی سیالات گازی ناشی از تغییرات دما و فشار مصون نگه میدارد .
