در سیستم‌های صنعتی بهینه‌سازی عملکرد به منظور جلوگیری از اختلال در فرایندهای مختلف از اهمیت زیادی برخوردار است که از طریق نظارت مداوم بر کمیت‌های فیزیکی مختلف مانند فشار، دما، جریان، سطح و… قابل دسترسی است. به منظور اندازه‌گیری این کمیت‌های فیزیکی ابزارهای متنوعی طراحی شده است که ترانسمیتر فشار یکی از کاربردی‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری محسوب می‌شود. این دستگاه توانایی تبدیل فشار سیستم به سیگنال‌های الکتریکی و ارسال آن به واحد کنترل را دارد. ترانسمیتر فشار یکی از مهم‌ترین تجهیزات اندازه‌گیری در سیستم‌های صنعتی به حساب می‌آید که کاربردهای متنوعی دارد.
ترانسمیتر فشار چیست؟
Pressure Transmitter یا ترانسمیتر فشار وسیله‌ای است که به منظور دریافت، تبدیل و ارسال سیگنال‌های معرف فشار در سیستم‌های صنعتی انتقال سیالات بکار گرفته می‌شود. این وسیله می‌تواند فشار سیالات مختلف مانند گاز، مایع، هوا و روغن را اندازه‌گیری کرده و برای اندازه‌گیری سایر کمیت‌های مهم مانند جریان، سطح، چگالی، وزن و دما نیز به کار گرفته شود. به عبارت ساده‌تر در درصد زیادی از موارد، سیگنالی که توسط ترانسمیتر ارسال می‌شود را می‌توان به عنوان مبنایی برای اندازه‌گیری سایر کمیت‌های فیزیکی به کار گرفت. از این ابزار مهم در اکثر صنایع که در آن انتقال سیالات صورت می‌گیرد، استفاده می‌شود.
انواع ترانسمیتر فشار
ترانسمیترهای فشار به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری دقیق و مهم که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، در انواع مختلفی در دسترس هستند. از مهم‌ترین انواع ترانسمیتر فشار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ترانسمیتر فشار قلمی: ترانسمیتر فشار قلمی یک نوع ترانسمیتر فشار است که از یک سنسور فشار قلمی برای اندازه گیری فشار استفاده می‌کند. سنسور فشار قلمی یک قطعه فلزی نازک و بلند است که در معرض فشار قرار می گیرد. وقتی فشار افزایش می‌یابد، سنسور فشار قلمی خم می‌شود. این خمیدگی توسط یک مدار الکتریکی اندازه گیری و به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. ترانسمیتر فشار قلمی نسبتاً ارزان و ساده است. آنها برای کاربردهای عمومی مانند اندازه گیری فشار در مخازن و خطوط لوله مناسب هستند.
- ترانسمیتر فشار دیافراگمی: ترانسمیتر فشار دیافراگمی یک نوع ترانسمیتر فشار است که از یک دیافراگم برای اندازه گیری فشار استفاده می‌کند. دیافراگم یک صفحه نازک و انعطاف پذیر است که در معرض فشار قرار می‌گیرد. وقتی فشار افزایش می‌یابد، دیافراگم خم می‌شود. این خمیدگی توسط یک مدار الکتریکی اندازه گیری و به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. ترانسمیتر فشار دیافراگمی دقیق‌تر و قابل اعتمادتر از ترانسمیتر فشار قلمی است. آنها برای کاربردهای حساس مانند اندازه گیری فشار در سیستم‌های کنترلی مناسب هستند.
- ترانسمیتر فشار اختلاف فشار یا فشار تفاضلی: ترانسمیتر اختلاف فشار یا فشار تفاضلی همان‌طور که از نام آن مشخص است، اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه گیری می‌کند. این نوع ترانسمیتر فشار اغلب برای اندازه گیری سرعت جریان سیالات استفاده می‌شود. ترانسمیتر فشار اختلاف فشار از دو سنسور فشار تشکیل شده است. یک سنسور فشار در یک نقطه و سنسور فشار دیگر در نقطه دیگر قرار می‌گیرد.
- ترانسمیتر فشار ضد انفجار: ترانسمیتر فشار ضد انفجار یک نوع ترانسمیتر فشار است که برای استفاده در محیط‌های خطرناک مانند مناطق حاوی گازهای قابل اشتعال طراحی شده است. این نوع ترانسمیتر فشار از مواد و طراحی خاصی استفاده می‌کند تا از انفجار در صورت بروز نشتی جلوگیری کند.
- ترانسمیتر فشار صنعتی: این نوع ترانسمیتر فشار معمولاً از مواد و طراحی خاصی استفاده می‌کند تا در برابر شرایط سخت محیطی مانند دما و رطوبت بالا مقاوم باشد. ترانسمیتر فشار صنعتی معمولاً برای اندازه گیری فشار در سیستم‌های صنعتی مانند سیستم‌های تولید، پردازش و حمل و نقل استفاده می‌شود.
ترانسمیتر اختلاف فشار چیست؟
ترانسمیتر اختلاف فشار یا فشار تفاضلی (Differential Pressure Transmitter) یا ترانسمیتر DP وسیله‌ای است که به منظور اندازه‌گیری اختلاف فشار بین دو نقطه در سیستم استفاده می‌شود. یکی از پرکاربردترین و متداول‌ترین نوع ترانسمیتر فشار محسوب می‌شود که در سیستم‌های کنترل سیالات مورد استفاده قرار می‌گیرد. از نظر فنی همه انواع ترانسمیترهای فشار بر اساس اندازه‌گیری اختلاف فشار کار می‌کنند؛ اما در ترانسمیترهای فشار تفاضلی سنسور به نقطه‌ای دیگر از سیستم متصل شده و فشار آن نقطه را به عنوان مبنا در نظر می‌گیرد.
از این نوع ترانسمیتر معمولا به منظور کنترل افت فشار در سیستم‌های تصفیه آب، تأسیسات تهویه مطبوع، فرآوری مواد غذایی، داروسازی، کاغذسازی، پتروشیمی، پالایشگاه، نیروگاه‌ها، تجهیزات دریایی و زیردریایی استفاده می‌شود که توانایی اندازه‌گیری سایر کمیت‌ها مانند چگالی، جریان، سطح و ویسکوزیته را دارد.
ترانسمیتر فشار قلمی چیست؟
این نوع ترانسمیترها از نظر ظاهری شباهت زیادی به باتری قلمی و شمع خودروها دارند و ابعاد کوچک و ظاهر قلمی آنها باعث شده که یکی از پرکاربردترین انواع ترانسمیتر به حساب آیند. این ترانسمیترها دارای یک صفحه فلزی صاف در قسمت نوک هستند که نقش سنسور فشار را بازی می‌کند. انتهای این ترانسمیترها رزوه‌دار بوده و می‌توان آنها را به مخزن یا سیستم اندازه‌گیری فشار متصل کرد.
نحوه عملکرد ترانسمیتر فشار
ترانسمیتر فشار بر اساس اصول مکانیک سیالات کار می‌کند؛ به همین دلیل برای درک نحوه عملکرد این ابزار باید با مفهوم فشار آشنایی کامل داشت. فشار یک کمیت فیزیکی است که با عنوان نیروی وارد بر سطح تعریف می‌شود. در واقع از تقسیم نیرو بر مساحت سطح می‌توان میزان فشار را محاسبه کرد.
در سیالات دو نوع فشار وجود دارد که شامل فشار استاتیک و دینامیک می‌شود. فشار استاتیک به نیرویی گفته می‌شود که از اعمال وزن سیال بر سطح لایه‌های زیرین و در حالت سکون به دست می‌آید. فشار هیدرواستاتیک که از آب موجود در مخزن سد ناشی می‌شود یکی از انواع فشار استاتیک به حساب می‌آید. در صورتی که سیال در حرکت باشد فشار دیگری درون سیستم به وجود می‌آید که به نام فشار دینامیک شناخته می‌شود که این نوع فشار بر اساس معادله برنولی محاسبه می‌شود.
ترانسمیتر فشار از دو بخش تشکیل شده که یک بخش به منظور اندازه‌گیری فشار سیستم و بخش دیگر به منظور تبدیل فشار به سیگنال استاندارد طراحی می‌شود. سنسور فشار در ترانسمیتر وظیفه دارد که انرژی مکانیکی حاصل از فشار سیال را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. سنسورهای فشاری که در ترانسمیتر مورد استفاده قرار می‌گیرد معمولا از انواع خازنی، پیزومقاومتی یا استرین گیج هستند. این سنسورها از طریق تجمیع نیروی مکانیکی ناشی از فشار سیال توسط دیافراگم، پیستون یا لوله بوردون می‌توانند سیگنال معادل فشار را با کمک مدارهای الکتریکی اندازه‌گیری و به ترانسمیتر ارسال کنند.
در ترانسمیترهایی که از سنسور خازنی استفاده می‌کنند، زمانی که سیال با دیافراگم در ترانسمیتر برخورد می‌کند، باعث می‌شود که فاصله بین الکترودها و ظرفیت خازن تغییر کند. تغییر ظرفیت خازن به صورت یک سیگنال الکتریکی بوده و توسط مدار اندازه‌گیری و به ترانسمیتر ارسال می‌شود. در ترانسمیترهایی که از سایر سنسورها استفاده می‌کنند نیز عملکرد به همین شکل بوده و تقریبا مانند سنسورهای خازنی عمل می‌کنند.
بهترین مارک ترانسمیتر فشار کدام است؟
ترانسمیتر فشار به عنوان یک ابزار دقیق اندازه‌گیری فشار در سیستم‌های انتقال سیال، یکی از تجهیزات پرکاربرد محسوب می‌شود که برندهای مختلفی نسبت به تولید آن اقدام می‌کنند. به همین دلیل آشنایی با بهترین برندهای سازنده که از کیفیت بالایی برخوردار هستند یکی از نکاتی است که فرایند انتخاب و خرید ترانسمیتر مناسب برای سیستم را تسهیل می‌کند. از بهترین برندهای سازنده این تجهیزات می‌توان موارد زیر را نام برد:
- هاگلر
- سینسیز
- دلتا
- روزمونت
- کلر
- ژاهویی
- میکروسنسور
- مادکو
- یوکوگاوا
- زیمنس
- اندرس هاوزر
- ویکا
- پکنز
- ABB
- وگا
- ترافاگ
- کرل
- دانفوس
روش کالیبراسیون ترانسمیتر فشار
با توجه به این که دستگاه‌های اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند فشار ممکن است پس از مدتی استفاده دچار خطا در اندازه‌گیری شوند، نیاز به کالیبراسیون در دوره‌های زمانی مشخص دارند. برای کالیبراسیون ترانسمیتر فشار به عنوان یک دستگاه اندازه‌گیری کمیت فیزیکی، به روش زیر عمل می‌کنند:
- ابتدا ترانسمیتر را در یک وسیله ثابت و بدون لرزش و حرکت قرار دهید.
- در این مرحله باید سنسور غشاء را تمرین داد؛ به این معنی که باید اعمال فشار و افزایش سطح را تا میزان 90 درصد حداکثر دامنه رساند. این فشار باید به مدت 30 ثانیه ثابت مانده و سپس هوا تخلیه شود.
- در این مرحله باید موقعیت صفر تنظیم شود و سپس نسبت به کالیبره کردن ترانسمیتر اقدام شود.
- برای کالیبره کردن ترانسمیتر معمولا 3 امتیاز بالا (صفر درصد، 50 درصد و 100 درصد) و 3 امتیار پایین در نظر گرفته می‌شود. هر نقطه آزمایش باید به طور معمول 30 ثانیه نگه داشته شود.
- در نهایت نتایج ترانسمیتر را با دستگاه مرجع مقایسه کنید و این نتایج را به صورت مستند به ثبت برسانید.
در خصوص کالیبراسیون ترانسمیتر به این نکته توجه کنید که این فرایند باید تا حد امکان در یک محیط با ثبات از نظر دمایی و رطوبت انجام شود؛ زیرا این دو پارامتر می‌توانند بر ترانسمیتر مورد آزمایش و همچنین مرجع فشار تأثیر بگذارند.
ترانسمیتر فشار غوطه‌ور چیست؟
یکی از کاربردی‌ترین روش‌های تعیین سطح مایع در کاربردهای مختلف، اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک است. این روش را می‌توان در فرایندهای صنعتی تا پایش‌های محیطی مورد استفاده قرار داد. در این روش بر این اصل تأکید می‌شود که فشار اعمال شده توسط ستون یک مایع با ارتفاع آن دارای رابطه مستقیم است؛ به همین دلیل با اندازه‌گیری فشار می‌توان به راحتی و به صورت دقیق سطح مایع را تعیین کرد. زمانی که به اندازه‌گیری سطح هیدرواستاتیک در کاربردهای غوطه‌وری نیاز داریم، از ترانسمیتر فشار غوطه‌ور استفاده می‌شود.
این دسته از سنسورهای اندازه‌گیری فشار کاربردهای متنوعی دارند و می‌توان از آنها در مخازن مایعات مختلف به ویژه آب، سیستم‌های تصفیه فاضلاب و مخازن ذخیره‌سازی سوخت استفاده کرد. ترانسمیتر فشار غوطه‌ور یک سنسور فشار ایزوله شده است که می‌تواند به صورت مستقیم در مایع مورد اندازه‌گیری نصب شود؛ به همین دلیل این نوع ترانسمیترها را به منظور اطمینان از نفوذناپذیری به صورت کامل آب‌بندی می‌کنند و با استفاده از موادی ساخته می‌شوند که در برابر خوردگی مقاوم باشند. با استفاده از این ترانسمیترها می‌توان اندازه‌گیری سطح را در سخت‌ترین شرایط به صورت دقیق انجام داد.
معایب ترانسمیتر فشار
ترانسمیتر فشار مانند همه ابزارهایی که برای اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی استفاده می‌شوند، در کنار مزایای متعدد دارای برخی معایب نیز هست؛ از مهم‌ترین معایب ترانسمیتر فشار می‌توان موارد زیر را نام برد:
- برخورداری از قیمت بالاتر نسبت به سایر ابزارآلاتی که به منظور اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شوند.
- در برابر عواملی مانند رطوبت از مقاومت خوبی برخوردار نیست.
- آب‌بندی این تجهیزات تنها با استفاده از واشر یا اورینگ امکان‌پذیر است.
- این ابزار به نصب تخصصی توسط افراد خبره و مجرب در این زمینه نیاز دارد.
تفاوت ترانسمیتر فشار و گیج فشار چیست؟
ترانسمیتر فشار و گیج فشار هر دو برای اندازه گیری فشار هستند. با این حال، تفاوت‌های کلیدی بین این دو وجود دارد. ترانسمیتر فشار یک دستگاه الکترونیکی است که فشار را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال الکتریکی می‌تواند برای انتقال فشار به یک دستگاه دیگر یا نمایش آن بر روی یک صفحه نمایش استفاده شود.
ترانسمیترهای فشار معمولاً برای کاربردهای دقیق و حساس استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند برای اندازه گیری فشار در طیف وسیعی از کاربردها از جمله صنعت، پزشکی و آزمایشگاه به کار برده شوند.
گیج فشار یک ابزار مکانیکی است که فشار را به یک مقیاس نشانگر تبدیل می‌کند. این مقیاس نشانگر معمولاً به صورت عقربه‌ای یا دیجیتال است. گیج‌های فشار معمولاً برای کاربردهای عمومی استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند برای اندازه گیری فشار در طیف وسیعی از کاربردها از جمله خودرو، ساختمان و ابزار به کار روند.
تفاوت های اصلی بین ترانسمیتر فشار و گیج فشار عبارتند از:
- نوع سیگنال خروجی: ترانسمیترهای فشار سیگنال الکتریکی تولید می‌کنند، در حالی که گیج‌های فشار مقادیر فشار را با عقربه نمایش می‌دهند.
- دقت: ترانسمیترهای فشار معمولاً دقیق‌تر از گیج‌های فشار هستند.
- دامنه اندازه گیری: ترانسمیترهای فشار معمولاً دامنه اندازه گیری وسیع‌تری نسبت به گیج‌های فشار دارند.
- مقاومت در برابر شرایط محیطی: ترانسمیترهای فشار معمولاً در برابر شرایط محیطی سخت مقاوم‌تر از گیج‌های فشار هستند.
انتخاب نوع دستگاه مناسب برای اندازه گیری فشار به عوامل مختلفی از جمله نوع کاربرد، دقت مورد نیاز و بودجه بستگی دارد. اگر به دقت بالا و دامنه اندازه گیری وسیع نیاز دارید، یک ترانسمیتر فشار بهترین گزینه است. اگر نیاز به یک دستگاه ساده و مقرون به صرفه دارید، یک گیج فشار گزینه خوبی است.
جمع‌بندی
در بسیاری صنایع اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی دما، فشار و غیره در طول فرایند از اهمیت زیادی برخوردار است. فشار یکی از مهم‌ترین کمیت‌های فیزیکی محسوب می‌شود که در صنایع مرتبط با انتقال سیالات از اهمیت زیادی برخوردار بوده و باید با استفاده از ابزارهای دقیق در طول فرایند اندازه‌گیری شود. یکی از کاربردی‌ترین تجهیزاتی که به منظور اندازه‌گیری فشار در سیستم‌های صنعتی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد، ترانسمیتر فشار نام دارد. ترانسمیتر ابزار دقیق است که می‌تواند فشار و سایر کمیت‌های فیزیکی را در سیستم اندازه‌گیری کرده و آن را به اپراتور نمایش دهد.
نظرات کاربران