ترانسمیتر فشار چیست و چطور کار می کند؟

ترانسمیتر فشار یک قطعه ابزاردقیق است که فشار کمیت های فیزیکی نظیر مایعات ، سیالات و گاز داخل یک فرآیند را اندازه گیری نموده  و آنرا به یک سیگنال الکتریکی جریانی ۴ تا ۲۰ میلی آمپر تبدیل می نماید.

ساختمان تشکیل دهنده یک ترانسمیتر فشار شامل سه بخش تقویت کننده ، سنسور و ترانسدیوسر می باشد.

پس از نصب ترانسمیتر فشار روی مخازن یا لوله ها ، با تغییر میزان فشار سنجش شده توسط سنسور دستگاه ، جریان خروجی بین مقادیر ۴ تا ۲۰ میلی آمپر تغییر نموده و این جریان به سیستم های کنترلی نظیر یک PLC  ارسال می گردد.

انواع ترانسمیتر فشار بر اساس نوع فشار

ترانسمیتر های فشار به سه نوع اصلی شامل ترانسمیتر فشار مطلق ، ترانسمیتر فشار نسبی و ترانسمیتر اختلاف فشار تقسیم بندی می گردند .

ترانسمیتر فشار مطلق (Absolute)

این نوع از ترانسمیتر ، فشار را نسبت به فشار خلاء کامل اندازه گیری می نماید. (فشار صفر مطلق)

ترانسمیتر فشار نسبی (Gauge)

این ترانسمیتر ، فشار را نسبت به فشار جو اندازه گیری می نماید به عبارت بهتر این ترانسمیتر برای کنترل میزان تغییرات فشار نسبت به فشار محیط بکار می رود. (فشار محیط)

ترانسمیتر اختلاف فشار (Differential)

ترانسمیتر اختلاف فشار یا ترانسمیتر تفاضلی (معروف به ترانسمیتر DP) ، فشار بین دو نقطه را اندازه گیری می نماید.

ترانسمیترهای اختلاف فشار ، دارای دو ورودی می باشند که به دو نقطه اندازه گیری فشار متصل می گردند تا بتوانند اختلاف فشار را اندازه گیری نموده و سپس یک سیگنال خروجی متناسب با اختلاف فشار ارسال نمایند.

لازم به ذکر است که متداول ترین ترانسمیتر مصرفی در صنعت ، ترانسمیتر اختلاف فشار می باشد.

اجزای داخلی یک ترانسمیتر فشار

ترانسمیترهای فشار از سه بخش مستقل تشکیل می گردند که عبارتند از سنسور فشار ، ترانسدیوسر (مبدل) و نمایشگر

• سنسور فشار

وظیفه سنسور ، اندازه گیری فشار و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی می باشد . روش تبدیل استفاده از دیافراگم ، استرین گیج ، پیزوالکتریک و پیزورزیستیو می باشد.

• مبدل :

مسئولیت بخش مبدل در یک ترانسمیتر فشار تبدیل سیگنال مکانیکی یا الکتریکی دریافت شده از سنسور به سیگنال الکتریکی می باشد. ترانسدیوسر ، سیگنال ورودی را تقویت و تبدیل به سیگنال خروجی می نماید.

• نمایشگر :

برخی از ترانسمیترهای فشار دارای نمایشگر دیجیتال بوده و میزان فشار را به شکل عددی نمایش می دهند.

انواع سنسورهای اندازه گیری ترانسمیتر فشار

سنسورهای بکار رفته در ترانسمیتر های فشار به چهار نوع تقسیم می گردند :

• سنسور دیافراگمی

در این نوع از ترانسمیترها ، از یک دیافراگم برای اندازه گیری فشار استفاده می گردد.

جنس این دیافراگم ها معمولا از فولاد زنگ نزن (استنلس استیل) می باشد که به تغییرات فشار حساس می باشند. بیشترین کاربرد این نوع از ترانسمیتر در صنایع نفت ، گاز و پتروشیمی و یا صنایع شیمیایی می باشد.

• سنسورهای خازنی

این نوع از ترانسمیتر بر اساس اصل عملکرد خازن ها کار می نماید.

• سنسورهای پیزوالکتریک

ترانسمیترهای فشار با سنسور پیزوالکتریک یکی دیگر از روش های اندازه گیری فشار و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی می باشد

• سنسورهای مقاومتی

آخرین نوع از ترانسمیترهای فشار ، با استفاده از سنسور استرین گیج می باشد.

در این ترانسمیتر ، میزان فشار را به مقاومت الکتریکی تبدیل می کند. سپس تغییرات مقاومت به سیگنال الکتریکی تبدیل می گردد.

صنایع مصرف کننده  ترانسمیتر فشار

کاربرد ترانسمیترهای فشار در صنعت بسیار گسترده می باشد . اصلی ترین و مهم ترین صنایع مصرف کننده این کالای ابزار دقیق عبارتند از :

پالایشگاه های نفت و گاز و میعانات

مراکز پتروشیمی

نیروگاه ها

کارخانجات صنایع غذایی

کارخانجات صنایع دارویی

کارخانجات صنایع شیمیایی

کارخانجات کاغذ سازی

کارخانجات تولید سیمان و مواد معدنی

سیستم های تصفیه آب

انواع ترانسمیتر فشار بر اساس نوع کاربرد

*ترانسمیتر فشار هیدرو استاتیک

از این ترانسمیتر برای کنترل و اندازه گیری سطح مایعات استفاده می گردد .

*ترانسمیترهای فشار نوع قلمی

این نوع از ترانسمیتر دارای سایز کوچک و فاقد نمایشگر می باشند.

*ترانسمیتر فشار ضد انفجار

از این نوع ترانسمیتر جهت اندازه گیری فشار در محیط های با خطر انفجار استفاده می گردد.

سیگنال خروجی ترانسمیترهای فشار

در خروجی ترانسمیترهای فشار دو نوع سیگنال داریم ، یکی سیگنال آنالوگ و دیگری سیگنال دیجیتال

• سیگنال آنالوگ

متداول ترین نوع سیگنال خروجی ، سیگنال آنالوگ می باشد. سیگنال آنالوگ به‌صورت جریان ۴ تا ۲۰ میلی آمپر یا ولتاژ صفر تا ۱۰ ولت می باشد. این سیگنال به صورت خطی و با تغییر مقدار فشار ورودی به سنسور ترانسمیتر تغییر می نماید.

• سیگنال دیجیتال

برخی از ترانسمیترهای جدید و مدرن دارای خروجی دیجیتال می باشند. نحوه عملکرد آنها با استفاده از پروتکل های ارتباطی معروف نظیر PROFIBUS  ،  MODBAS  ،  HART   یا  FIELDBUS  می باشند.

طریقه ارسال سیگنال های دیجیتال  بر اساس کدهای دیجیتال (کدهای با ینری بیت یا بایت) می باشد. تبادل اطلاعات بین ترانسمیتر و سیستم کنترل با استفاده از سیگنال های دیجیتال ارسالی می باشد.

از طریق این پروتکل های ارتباطی می توان تنظیمات دستگاه را از راه دور انجام داد.

در برخی از ترانسمیترهای فشار ، امکان استفاده از هر دو خروجی آنالوگ و دیجیتال پیش بینی شده است. بر اساس نیاز و شرایط کاری ، اپراتور می تواند یکی از دو خروجی را انتخاب نماید.

نکات مهم برای انتخاب یک ترانسمیتر فشار

برای انتخاب ترانسمیتر مناسب باید پارامترهای اشاره شده در ادامه را مورد توجه قرارداد:

• نوع فشار ورودی

اولین نکته که بسیار مهم می باشد ، نوع فشاری که باید اندازه گیری گردد می باشد. همانطور که قبلا اشاره شد ، ترانسمیترهای فشار به سه طریق فشار گیج ، فشار مطلق و یا فشار تفاضلی عمل می نمایند. پس در هنگام انتخاب ترانسمیتر باید به این موضوع توجه گردد.

• رنج فشار اندازه گیری شده

از دیگر پارامترهای مهم در انتخاب ترانسمیتر مناسب ، رنج فشار قابل اندازه گیری می باشد. بهتر آن است که رنج فشار قابل اندازه گیری در میانه بازه رنج ترانسمیتر قرار داشته باشد. چنانچه حداکثر فشار فرآیند بیشتر از حداکثر فشار قابل تحمل توسط ترانسمیتر باشد موجب خرابی سنسور ترانسمیتر خواهد شد.

• نوع سنسور ترانسمیتر فشار

متناسب با حساسیت ، دقت و رنج قابل اندازه گیری ، نوع سنسور انتخاب می گردد.

شرایط فرآیند نیز بر انتخاب نوع سنسور مؤثر می باشد.

انتخاب متریال مناسب برای سنسور نیز بسیار با اهمیت می باشد. متریال رایج سنسورها عبارتند از استنلس استیل ۳۱۶ ، فولاد آلیاژی هستلوی، مونل و اینکونل

متریال معرفی شده دارای رفتارهای مختلفی در قبال خوردگی ، تحمل دما و یا سائیدگی دارند.

• دقت اندازه گیری سنسور

با توجه به نوع فرآیند و انتظارات مورد نیاز نظیر دقت و حساسیت ، می بایست از ترانسمیتر فشار مناسب استفاده گردد.

• شرایط محیطی فرآیند

در هنگام انتخاب ترانسمیتر فشار باید به شرایط محیطی فرآیند مانند دما ، فشار ، رطوبت ، ارتعاش ، شوک مکانیکی ، خوردگی و سائیدگی و نیز مقاومت دستگاه در مقابل نفوذ ذرات گرد و غبار و رطوبت توجه بسیار نمود.

چنانچه ترانسمیتر فشار در یک محیط باز استفاده می گردد ، ضروری است از ترانسمیتری که دارای IP65 باشد استفاده گردد. در محیط های خطرناک و قابل انفجار باید از ترانسمیتر ضد انفجار استفاده گردد.

• نوع سیگنال خروجی ترانسمیتر فشار

توجه به نوع سیگنال خروجی ترانسمیتر که خروجی آنالوگ یا دیجیتال باشد نیز از دیگر پارامترهای انتخاب می باشد.

در خصوص سینگال خروجی آنالوگ ، توجه به نوع خروجی جریان یا ولتاژ و در رابطه با خروجی سیگنال دیجیتال نوع پروتکل ارتباطی حائز اهمیت می باشد.

نکات مهم در نصب ترانسمیتر فشار

در هنگام نصب ترانسمیتر فشار باید به پاره ای از نکات توجه نمود :

*احتمال نشت در مسیر انتقال فشار

*میزان افت حاصل از اصطکاک

*تفاوت چگالی در مسیر انتقال فشار

برای نصب ترانسمیتر فشار پیشنهاد می گردد تا منیفولد ولو جهت نصب آسان تر و انجام کالیبراسیون استفاده گردد.

در هنگام آب بندی محل اتصال ، از وسایل آب بندی نظیر نوار تفلون استفاده ننمایید و از قطعات ارائه شده توسط شرکت های سازنده استفاده گردد.

در مسیر نصب ترانسمیتر به منظور جلوگیری از آسیب و خسارت ناشی از اغتشاش جریان پیشنهاد می گردد تا از اسنابر استفاده گردد.

جهت اتصال کابل ترانسمیتر به واحد کنترل می بایست به گونه ای عمل گردد تا از تجمع رطوبت در محل اتصال کابل ممانعت بعمل آید.

ضروری است تا فاصله مابین محل عبور سیال تا ترانسمیتر در کوتاه ترین فاصله باشد.

از تماس مستقیم مواد خورنده و با دمای بسیار زیاد ، سنسورهای ترانسمیتر اجتناب گردد.

از نصب ترانسمیتر در محیط های منجمد اجتناب گردد.

معروف ترین سازندگان ترانسمیتر فشار

معتبرترین و شناخته شده ترین تولید کنندگان ترانسمیتر های فشار عبارتند از :

*ROSE MOUNT                                       *WIKA

*SIEMENS                                              *ABB

*E+H                                            * KROHNE

*YOKOGAWA

*HONEYWELL

شرکت نگار تامین مفتخر خواهد بود تا در امر تامین انواع ترانسمیتر فشار در خدمت خریداران عزیز باشد.