بلاگ

فلومتر اختلاف فشار (DP)، یا فلومترهای فشار تفاضلی، یک نوع فلومتر است که براساس اندازه‌گیری اختلاف فشار سیال در دو نقطه در خطوط لوله، جریان سیال را تخمین می‌زند. این فلومتر با استفاده از ترانسمیترهای فشار، اندازه‌گیری اختلاف فشار را انجام می‌دهد و سپس با استفاده از روابط مشخصی، دبی سیال را محاسبه می‌کند.

 

فلومتر DP شامل دو نقطه اصلی است: نقطه اندازه‌گیری (مانند اوریفیس پلیت، لوله ونچوری یا فلو نازل) و ترانسمیتر اختلاف فشار. در این فلومتر، جریان سیال از المان اندازه‌گیری عبور می‌کند و اختلاف فشار بین دو طرف المان توسط ترانسمیتر اختلاف فشار اندازه‌گیری می‌شود. سپس با استفاده از قوانین و روابط مشخصی، دبی سیال محاسبه می‌شود.

 

استفاده از فلومترهای اختلاف فشار به دلیل سادگی و عملکرد قابل اعتماد آنها، بسیار رایج است. این فلومترها قابلیت اندازه‌گیری دبی سیال در تنوعی از مایعات، گازها و بخارها را دارند. با این حال، در شرایطی که عدد رینولدز کوچک است یا افت فشار ناچیزی وجود دارد، دقت این فلومترها ممکن است کاهش یابد و نیاز به فلومترهای دیگری با دقت بالاتر وجود داشته باشد.

 

روابط و قوانین در محاسبه ی فلو با استفاده از روش اختلاف فشار:

در فلومتر اختلاف فشار (DP)، برای محاسبه دبی سیال از روابط و قوانینی استفاده می‌شود. دو روابط مهم که در این فلومتر استفاده می‌شوند عبارتند از:

رابطه بین اختلاف فشار و دبی سیال به وسیله قانون پوآزی:

Q = C * A * sqrt(dP)

در این رابطه، Q دبی سیال را نشان می‌دهد، C ضریب جریان (که بستگی به شکل و ابعاد المان اندازه‌گیری دارد)، A مساحت مقطع عرضی المان اندازه‌گیری و dP اختلاف فشار بین دو نقطه در خط لوله است.

 

رابطه بین عدد رینولدز (Reynolds) و ضریب جریان:

Re = (ρ * V * D) / μ

در این رابطه، Re عدد رینولدز را نشان می‌دهد، ρ چگالی سیال، V سرعت سیال، D قطر مقطع مورد نظر و μ ویسکوزیته سیال است. این رابطه نشان می‌دهد که عدد رینولدز بر تراکم جریان و دقت فلومتر تأثیر می‌گذارد.

مقادیر ضریب جریان و دیگر پارامترهای مورد نیاز در این روابط به صورت استاندارد و با استفاده از جداول و نرم‌افزارهای مربوطه تعیین می‌شوند. همچنین، به دلیل پیچیدگی برخی از روابط و تأثیر عوامل متعدد، استفاده از نرم‌افزارهای مهندسی توصیه می‌شود تا دبی سیال به طور دقیق محاسبه شود.

بیشتر بخوانید:

کارایی فلومتر اندرس هاوزر 

 

عملکرد فلومترهای اختلاف فشاری

فلومتر فشار تفاضلی یکی از تجهیزات استفاده شده برای اندازه‌گیری فشار است و بر اساس ایجاد یک مانع در مسیر جریان سیال در لوله عمل می‌کند. این مانع باعث ایجاد یک اختلاف فشار استاتیک بین بالادست و پایین‌دست تجهیز می‌شود. این اختلاف فشار استاتیک (که به عنوان اختلاف فشار DP شناخته می‌شود) اندازه‌گیری می‌شود و به عنوان پایه‌ای برای تعیین دبی یا فلو استفاده می‌شود.

میترها یا اندازه‌گیرهای اختلاف فشار، بسیار محبوب هستند و تقریباً 40 درصد از فلومترها یا دبی‌سنج‌های صنعتی که در حال حاضر استفاده می‌شوند، از نوع فلومتر DP با المان اولیه اریفیس پلیت هستند. فلومتر فشار تفاضلی برای اندازه‌گیری فلو با دامنه گسترده و متنوعی از سیالات استفاده می‌شود، شامل انواع مایعات و گازها و حتی مایعات با ویسکوزیته بالا. فلومتر DP یکی از تجهیزات ابزار دقیق محبوب است و محبوبیت آن به دلیل طراحی ساده و هزینه مناسب آن است.

المان اولیه که در مسیر جریان سیال قرار می‌گیرد، با ایجاد یک مانع در لوله، اختلاف فشار در فلومتر DP ایجاد می‌کند. این اختلاف فشار توسط یک المان ثانویه که یک ترانسمیتر اختلاف فشار است، اندازه‌گیری می‌شود. در سیستم نیاز به یک المان سوم نیز وجود دارد که به اندازه‌گیری کمک می‌کند، از جمله لوله‌های ضربه و کانکتورهایی که مسیر فشار بالادست و پایین‌دست را به سمت ترانسمیتر باز می‌کنند.

با ایجاد یک مانع مهندسی‌ای در مسیر لوله، می‌توان از معادله برنولی برای محاسبه نرخ فلو استفاده کرد. زیرا جذر اختلاف فشار ایجاد شده در مانع قرار گرفته بر روی مسیر لوله، با نرخ فلو متناسب است. در اندازه‌گیری فلو توسط فلومتر اختلاف فشاری، توجه به چند نکته مهم ضروری است که در زیر آمده است.

 

نکات مهم در اندازه‌گیری فلو توسط فلومتر اختلاف فشاری

1. اطمینان حاصل شود که خطوط ضربه از ذرات ورسوبات مسدود نشده‌اند. خطوط ضربه باید به گونه‌ای طراحی شوند که جلوگیری از انسداد آن‌ها توسط ذرات یا رسوبات در مسیر جریان سیال انجام شود.
2. جهت خطوط ضربه باید صحیح باشد. باید به گونه‌ای باشند که جلوگیری از تداخل بین تراکم گازها در مایعات و تراکم مایعات در گازها صورت گیرد. این امر می‌تواند با طراحی واحدهای جداگانه برای گازها و مایعات یا استفاده از فیلترها و جداسازها در خطوط ضربه دست‌یافته شود.
3. اطمینان حاصل شود که کالیبراسیون دوره‌ای باعث کاهش دقت نشود. در فلومترهای اختلاف فشاری ممکن است نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای باشد. در هنگام انجام کالیبراسیون، باید از این امر اطمینان حاصل شود که عملیات کالیبراسیون به دقت اندازه‌گیری تأثیر منفی نمی‌گذارد و دقت دستگاه حفظ می‌شود.

 

با رعایت این نکات، فلومترهای اختلاف فشاری قادر به دقیق‌ترین اندازه‌گیری فلو هستند و برای کاربردهای صنعتی گسترده‌ای استفاده می‌شوند.

 

اصل کار فلومتر اوریفیس  (Orifice Meter)

فلومترها را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: فلومترهای تخمینی و فلومترهای مبتنی بر جابجایی مثبت. فلومترهای جابجایی مثبت جریان را مستقیماً با جابجایی مکانیکی سیال در حجم‌های مشخص در زمان مشخص اندازه‌گیری می‌کنند. از طرف دیگر، فلومترهای تخمینی بر اساس ایجاد یک افت فشار در یک محدودیت در مسیر جریان عمل می‌کنند و این افت فشار را با نرخ جریان مرتبط می‌کنند.

فلومتر اوریفیس یک نوع فلومتر تخمینی است که از یک صفحه اوریفیس با یک سوراخ مرکزی استفاده می‌کند که به صورت هم‌مرکز در یک لوله قرار می‌گیرد تا محدودیت مورد نیاز در مسیر جریان ایجاد شود. این فلومتر بر اساس ایده‌ای کار می‌کند که کاهش مساحت جریان باعث افزایش سرعت و کاهش فشار می‌شود. الگوی جریان نمونه‌ای در طول صفحه اوریفیس در نمودار زیر نشان داده شده است.
 
وقتی سیال از طریق لوله جریان می‌یابد، با صفحه اوریفیس مواجه می‌شود که باعث محدودیت در مسیر جریان می‌شود. هنگامی که سیال از طریق محدوده کوچکتر اوریفیس عبور می‌کند، سرعت آن افزایش می‌یابد و طبق قانون برنولی، فشار آن کاهش می‌یابد. افت فشار در سراسر صفحه اوریفیس با استفاده از نقاط فشاری که در ابتدا و انتهای اوریفیس قرار دارند، اندازه‌گیری می‌شود. اختلاف فشار بین این دو نقطه به طور مستقیم با نرخ جریان سیال مرتبط است. این افت فشار به طور معمول با استفاده از یک ترانسمیتر فشار تفاضلی اندازه‌گیری می‌شود.

 

ارتباط بین افت فشار و نرخ جریان با استفاده از قانون برنولی و قانون پیوستگی توصیف می‌شود. با تعیین دقیق فلومتر اوریفیس و داشتن اطلاعات خاص در مورد صفحه اوریفیس، مانند قطر و شکل آن، می‌توان نرخ جریان را بر اساس افت فشار انداری به طور دقیق تعیین کرد. مهم است به این نکته اشاره شود که فلومتر اوریفیس نیاز به کالیبراسیون دقیق و در نظر گرفتن عواملی مانند خواص سیال، عدد رینولدز و نوع صفحه اوریفیس دارد. این عوامل ممکن است بر دقت و عملکرد فلومتر اوریفیس تأثیر بگذارند.

در کل، فلومتر اوریفیس در صنایع مختلف برای اندازه‌گیری نرخ جریان سیالات، مانند گازها و مایعات، در لوله‌ها به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.

 

اصل کار فلومتر ونچوری (Venturi Meter)

فلومتر اوریفیس یکی از فلومترهای تخمینی پرکاربرد است، اما واقعیت این است که همچنین فلومترهای تخمینی دیگری نیز وجود دارند که بر اساس همان اصل ایجاد محدودیت برای اندازه‌گیری غیرمستقیم نرخ جریان از تفاوت فشار عمل می‌کنند. یکی از دستگاه‌های مشابه فلومتر اوریفیس، فلومتر ونچوری است.

فلومتر ونچوری نیز یک فلومتر تخمینی است که برای اندازه‌گیری نرخ جریان سیال در لوله‌ها استفاده می‌شود. این فلومتر نیز بر اساس اصل برنولی عمل می‌کند و با ایجاد یک محدودیت در مسیر جریان، باعث افزایش سرعت سیال و کاهش فشار آن می‌شود. با نصب یک قسمت مخروطی در لوله، به نام " ونچوری "، جریان سیال از قسمت محدودیتی عبور می‌کند. این قسمت مخروطی باعث افزایش سرعت سیال می‌شود و در قسمت بعدی از ونچوری ، که به عنوان یک قسمت گسترده‌تر شناخته می‌شود، سرعت سیال کاهش می‌یابد و فشار آن افزایش می‌یابد.  

 

با اندازه‌گیری تفاوت فشار بین قسمت محدودیت و قسمت گسترده‌تر ونچوری ، می‌توان نرخ جریان سیال را تخمین زد. این فلومتر نیز به عنوان یک جایگزین قابل توجه برای فلومتر اوریفیس استفاده می‌شود و در برخی موارد می‌تواند دقت بیشتری ارائه دهد.

هر دو فلومتر اوریفیس و ونچوری مزایا و محدودیت‌های خود را دارند و استفاده از هر یک بستگی به شرایط و نیازهای خاص کاربرد دارد. انتخاب بین این دو فلومتر معمولاً بر اساس عواملی مانند نوع سیال، محدودیت فضایی، دقت مورد نیاز و هزینه صورت می‌گیرد.

بیشتر بدانید:

فلومتر دیجیتال چیست؟

 

اصل کار فلو نازل (Flow Nozzle Meter)

فلو نازل (FLOW NOZZLE) یکی از انواع فلومترهای تخمینی است که برای اندازه‌گیری نرخ جریان سیال در لوله‌ها استفاده می‌شود. اصل کار فلو نازل بر اساس ایجاد محدودیت در مسیر جریان سیال است. 

وقتی سیال وارد نازل می‌شود، آرام و به صورت صاف وارد قسمتی از نازل می‌شود که به آن "حلقه" می‌گویند. در این قسمت، سطح نازل به تدریج همگرا می‌شود و به علت این همگرایی، فشار سیال تا رسیدن به قسمتی به نام "حلقه گلو" به طور مداوم کاهش می‌یابد. در نقطه حلقه گلو، مساحت نازل به حداقل مقدار خود می‌رسد. فشار سیال در این نقطه حداقل مقدار خود را دارد و به طور معمول با نمایش p2 نشان داده می‌شود. بعد از عبور از حلقه گلو، سیال به سمت پایین لوله حرکت می‌کند و فشار حداقل مقدار خود را به طولی کوتاهی حفظ می‌کند. 

 

برای اندازه‌گیری نرخ جریان سیال به وسیله فلو نازل، یک سنسور فشار تفاضلی بین دو نقطه به نام نقطه 1 و نقطه 2 نصب می‌شود. این سنسور فشار تفاضلی فشار مختلف بین دو نقطه را ثبت می‌کند (p1-p2) که تفاوت فشار بین این دو نقطه نشانگر نرخ جریان سیال از طریق لوله می‌شود. با کالیبره کردن فلو نازل، می‌توان این تفاوت فشار را به نرخ جریان سیال تبدیل کرد.

در کل، فلو نازل با ایجاد محدودیت در مسیر جریان سیال و اندازه‌گیری تفاوت فشار بین دو نقطه، امکان تخمین نرخ جریان سیال را فراهم می‌کند.

 

کاربرد فلومترهای اختلاف فشاری

فلومتر اختلاف فشاری (DP) در برخی کاربردها به عنوان یک تجهیز اندازه‌گیری محبوب است. در زیر، برخی از کاربردهای اصلی فلومتر اختلاف فشاری را برای کنترل و ایمنی در صنایع مختلف بررسی می‌کنیم:

کنترل فلو (دبی):

فلومترهای اختلاف فشاری به طور گسترده در صنایع مختلف برای اندازه‌گیری و کنترل دقیق دبی سیالات استفاده می‌شوند. با اندازه‌گیری اختلاف فشار در مانع فلومتر، دبی سیال قابل تعیین است. این اطلاعات به سیستم کنترل فرآیند کمک می‌کنند تا دبی سیال را در محدوده مطلوب نگه دارند و به عنوان مثال، در کنترل دبی سیال و تنظیم سرعت جریان در خطوط لوله استفاده می‌شوند.

کنترل مواد ترکیبی:

در صنایعی مانند صنایع شیمیایی و داروسازی، برخی محصولات به صورت ترکیبی از مواد تشکیل می‌شوند. در این موارد، دبی سنج اختلاف فشاری می‌تواند به کنترل دقیق و تنظیم نسبت دقیق مواد تشکیل دهنده محصول در فرآیند تولید کمک کند. با اندازه‌گیری دبی سیالات مختلف، میزان مواد تشکیل دهنده را می‌توان بر اساس نسبت دقیق تنظیم کرد.

بهبود راندمان تولید:

اندازه‌گیری دقیق دبی سیالات و کنترل آن در صنایع تولید، می‌تواند به بهبود راندمان فرآیند کمک کند. با کنترل دبی سیال در ابتدا و انتهای خط تولید، می‌توان مطمئن شد که مواد با دقت و تناسب صحیح در فرآیند تولید استفاده می‌شوند و محصولات با کیفیت بالا تولید می‌شوند.

بهبود ایمنی:

فلومترهای اختلاف فشاری می‌توانند در بهبود ایمنی فرآیندهای صنعتی نقش مهمی ایفا کنند. با اندازه‌گیری فشار تفاضلی در فلومتر، می‌توان خطراتی مانند سرریز شدن مخازن و کنترل راکتور را کاهش داد. این اطلاعات از جمله اطلاعات ایمنی است که به سیستم کنترل فرآیند می‌رسد و در صورت وقوعخطرات، اقدامات ایمنی لازم را انجام می‌دهد.

بنابراین، فلومتر اختلاف فشاری (DP) در کنترل دبی، بهبود راندمان تولید و افزایش ایمنی در صنایع مختلف استفاده می‌شود.

 

نتیجه گیری

در نتیجه، فلومترهای اختلاف فشاری مانند فلو نازل، فلومتر اوریفیس و فلومتر ونچوری بر اساس ایجاد محدودیت در مسیر جریان سیال عمل می‌کنند و با اندازه‌گیری تفاوت فشار بین دو نقطه، نرخ جریان سیال را تخمین می‌زنند. این فلومترها در برخی موارد دقت بالا و قابلیت استفاده در شرایط مختلف را به ارمغان می‌آورند. با کالیبره کردن این فلومترها، می‌توان نتایج دقیقتری در مورد نرخ جریان سیال به دست آورد.

 

پیکاتک | واردکننده ابزاردقیق | جهت مشاوره و خرید تلفنی با شماره : 87700142-021 ( 30 خط ویژه ) تماس بگیرید

دیتالاگر یک ابزار الکترونیکی است که با استفاده از حسگرهای مختلف، داده‌های تعریف شده توسط کاربر را درون پردازشگر خود ذخیره می‌کند. این داده‌ها می‌توانند شامل انواع پارامترها مانند دما، جابجایی، جریان، فشار، ولتاژ، مقاومت و بسیاری پارامترهای دیگر باشند. دیتالاگرها معمولاً به صورت یک جعبه کوچک و قابل حمل طراحی شده‌اند و اجزای مختلفی از جمله سنسورها، مدارات بهبود سیگنال و مدارهای مبدل آنالوگ به دیجیتال را شامل می‌شوند.

سخت‌افزار دیتالاگر سیگنال‌های ورودی را به داده‌های دیجیتال تبدیل می‌کند و سپس این داده‌ها را در ذخیره‌سازی بلندمدت مانند کارت حافظه یا رایانه ذخیره می‌کند. برای استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده، دیتالاگرها معمولاً دارای نمایشگر خود هستند که این داده‌ها را نمایش می‌دهد.
همچنین، داده‌ها می‌توانند از طریق رابط کابل دیتالاگر به کامپیوتر منتقل شوند و با استفاده از نرم‌افزار مخصوص دیتالاگر، می‌توان آنها را مشاهده و تحلیل کرد.

مزیت اصلی دیتالاگرها، قابلیت جمع‌آوری و ثبت داده‌ها برای مدت طولانی است. این به معنای این است که دیتالاگرها می‌توانند به طور خودکار داده‌ها را از حسگرها دریافت و در طول زمان آنها را ثبت کنند، بدون نیاز به مراقبت و نظارت مستمر کاربر. این ویژگی به کاربر امکان می‌دهد تا تصویر جامع و دقیقی از شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و غیره بدست آورد.

کاربرد دیتالاگر

دیتالاگرها در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده می‌شوند، از آزمایشگاه‌ها و تست و اندازه‌گیری تا پروژه‌هایی که نیاز به جمع‌آوری و ذخیره داده‌های مختلف مانند صدا و تصویر دارند. همچنین، بعضی دیتالاگرها قابلیت تحلیل آنلاین و آفلاین داده‌ها را نیز دارند، به این معنی که می‌توانند داده‌ها را در زمان واقعی تحلیل کنند یا داده‌ها را بعداً به کامپیوتر منتقل کرده و در آنجا تحلیل کنند. در کاربردهای صنعتی، دیتالاگرها می‌توانند در اندازه‌گیری و ثبت داده‌های فرآیندهای تولیدی، مانیتورینگ و کنترل کیفیت، آزمایشگاه‌های علوم و صنایع، پایش سلامتی و خرابی ماشین‌آلات، تحقیقات علمی و بسیاری موارد دیگر استفاده شوند.

در کل، دیتالاگرها ابزاری قدرتمند برای جمع‌آوری، ثبت و تحلیل داده‌ها هستند. آنها به کاربران امکان می‌دهند تا داده‌های محیطی را به صورت مستقل و بدون نیاز به حضور مستمر در محل جمع‌آوری کنند و در زمان‌های مختلف از آنها بهره‌برداری کنند.

عملکرد دیتالاگرها

عملکرد اصلی دیتالاگرها عبارت است از:

جمع‌آوری داده‌ها

دیتالاگرها با استفاده از سنسورها ورودی‌های فیزیکی را تشخیص می‌دهند و به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کنند.

تبدیل به داده‌های باینری

سیگنال‌های الکترونیکی به داده‌های باینری تبدیل می‌شوند، که به صورت دنباله‌ای از صفر و یک‌ها باشند.

ذخیره سازی داده‌ها

داده‌های باینری ثبت شده را به رایانه یا حافظه مورد نظر منتقل می‌کنند.

تحلیل داده‌ها

با استفاده از نرم‌افزارهای مخصوص، داده‌های ثبت شده را می‌توان تحلیل و بررسی کرد و نتایج را به صورت گرافیکی یا عددی نمایش داد.

در کل، دیتالاگرها وظیفه ثبت و ذخیره داده‌های فیزیکی را دارند و با استفاده از سنسورها و تبدیل کننده‌های الکترونیکی، این داده‌ها را به داده‌های باینری تبدیل کرده و در رایانه یا حافظه مورد نظر ذخیره می‌کنند. این امکان را به ما می‌دهند که داده‌های فیزیکی را به صورت دقیق ثبت و تحلیل کنیم و از آنها برای پژوهش‌ها، بررسی‌های علمی و کنترل فرآیندها استفاده کنیم. 

 

انواع دیتالاگر

برخی از انواع رایج دیتالاگرها را بر اساس کاربردها بصورت زیر می باشد:

دیتالاگر دما و رطوبت:

این دیتالاگرها برای اندازه‌گیری و ثبت دما و رطوبت در محیط‌ها استفاده می‌شوند، مانند دیتالاگرهای آمونیاک، دیتالاگرهای دما و رطوبت آزمایشگاهی و غیره.

 

دیتالاگر فشار:

این دسته از دیتالاگرها برای اندازه‌گیری و ثبت فشار در فرآیندها و سیستم‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند دیتالاگرهای فشار خون، دیتالاگرهای فشار گاز و غیره. 

 

دیتالاگر ولتاژ و جریان الکتریکی:

این دسته از دیتالاگرها برای اندازه‌گیری و ثبت ولتاژ و جریان الکتریکی در مدارها و تجهیزات الکترونیکی استفاده می‌شوند، مانند دیتالاگرهای ولتاژ و جریان دیجیتال.

 

دیتالاگر لرزش، کشش، جابجایی و غیره:

این دیتالاگرها برای اندازه‌گیری و ثبت پارامترهای فیزیکی مانند لرزش، کشش، جابجایی و فشار استفاده می‌شوند، مانند دیتالاگرهای لرزش‌سنج و دیتالاگرهای کشش سنج.

 

همچنین، هر نوع دیتالاگر می‌تواند تک کاناله (برای اندازه‌گیری یک سنسور) یا چند کاناله (برای اندازه‌گیری همزمان چندین سنسور) باشد. این وابسته به نیازها و مشخصات پروژه و سیستم است که داده‌ها در آن ذخیره می‌شوند.

اجزاء دیتالاگر

اجزاء یک دیتالاگر عموماً شامل موارد زیر است:

1. سنسورها: سنسورها وظیفه تشخیص و اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی را دارند. برخی از مثال‌های سنسورها عبارتند از سنسورهای دما، فشار، رطوبت، سرعت، شتاب، ژیروسکوپ و غیره. سنسورها می‌توانند به صورت آنالوگ یا دیجیتال عمل کنند و اطلاعات را به دیتالاگر ارسال می‌کنند.

2. مدارهای بهبود سیگنال: برخی از سنسورها ممکن است نیاز به تقویت یا کاهش سیگنال داشته باشند تا به درستی تشخیص داده شوند. مدارهای بهبود سیگنال مثل تقویت کننده‌ها (آمپلی‌فایرها) و کاهنده‌های نویز (آتنوآیزرها) برای افزایش قدرت یا کاهش نویز سیگنال استفاده می‌شوند.

3. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC): مبدل آنالوگ به دیجیتال مسئول تبدیل سیگنال آنالوگی از سنسورها به داده‌های دیجیتال است. ADC اندازه‌گیری‌های آنالوگ را به فرمت دیجیتال (به صورت دنباله‌ای از صفر و یک‌ها) تبدیل می‌کند تا بتوانند در رایانه یا حافظه ذخیره شوند.

4. مدارهای تقویت و پردازش دیجیتال: بعضی از دیتالاگرها دارای مدارهای تقویت دیجیتال هستند که به تحلیل و پردازش داده‌های دیجیتال کمک می‌کنند. این مدارها می‌توانند عملیات‌های ریاضی مانند جمع و تفریق، فیلترینگ، تحلیل طیفی و غیره را انجام دهند.

5. حافظه: دیتالاگرها معمولاً دارای حافظه داخلی هستند که برای ذخیره سازی داده‌های ثبت شده استفاده می‌شود. حافظه می‌تواند یک حافظه فلش داخلی یا کارت حافظه جانبی مانند کارت حافظه SD باشد.

6. نمایشگر: برخی از دیتالاگرها دارای نمایشگر هستند که به کاربر امکان مشاهده پارامترها، نمودارها یا داده‌های ثبت شده را می‌دهد. این نمایشگرها می‌توانند LCD، OLED یا LED باشند.

7. پورت‌ها و رابط‌ها: دیتالاگرها معمولاً دارای پورت‌ها و رابط‌های مختلفی هستند که به اتصال دیتالاگر به سایر دستگاه‌ها و رایانه‌ها کمک می‌کنند. برخی از این رابط‌ها شامل USB، Ethernet، RS-232، وایرلس (بی‌سیم) و بلوتوث می‌باشند.

8. نرم‌افزار دیتالاگر: دیتالاگرها همچنین نیاز به نرم‌افزار دارند که بر روی رایانه یا دستگاه هدف نصب می‌شود. این نرم‌افزار به کاربر امکان جمع‌آوری، آنالیز و نمایش داده‌های ثبت شده را می‌دهد. نرم‌افزار معمولاً دارای امکاناتی مانند نمایش زمان‌بندی، نمودارها، جدول‌ها، تحلیل داده و ذخیره سازی داده‌ها در فرمت‌های مختلف است.

9. کابل‌ها: کابل‌ها به عنوان رابط بین دیتالاگر و رایانه برای انتقال داده‌های ثبت شده بر روی رایانه استفاده می‌شوند. این کابل‌ها می‌توانند از نوع USB، RS-232، Ethernet و غیره باشند.

این اجزاء معمولاً در دیتالاگرها استفاده می‌شوند، اما با توجه به نوع و کاربرد دیتالاگر، اجزاء دیگری نیز ممکن است در آن وجود داشته باشد.

کاربردهای دیتالاگر

کاربردهای دیتالاگر به شکل زیر مرتب می‌شوند:
1. ذخیره در ایستگاه هواشناسی بدون مراقبت
2. ذخیره در ایستگاه‌های بدون مراقبت هیدروگرافی
3. ذخیره خودکار رطوبت خاک
4. ذخیره خودگار فشار گاز
5. شمارش ترافیک جاده
6. اندازه‌گیری دما و رطوبت مواد فاسدشدنی در حین انتقال محموله
7. مانیتورینگ فرایند برای نگهداری و عیب‌یابی کاربردها
8. تحقیقات حیات وحش
9. اندازه‌گیری لرزش و شرایط حمل در صنعت توزیع
10. مانیتورینگ سطح مخزن
11. مانیتورینگ محیط زیست
12. آزمایش خودرو
13. مانیتورینگ وضعیت رله در سیگنال دهی راه‌آهن
14. ذخیره‌سازی نمودار بارگذاری الکتریکی برای مدیریت مصرف انرژی
15. مانیتورینگ خطوط لوله نفت و گاز

همچنین، اخیراً دیتالاگرها در داروخانه‌ها برای ثبت دما و رطوبت الزامی شده است. همچنین در بردهای الکترونیکی و صنعت اتوماسیون، دیتالاگرهای ولتاژ و جریان کاربرد وسیعی پیدا کرده‌اند. بنابراین دیتالاگرها به عنوان ابزاری کارآمد در این کاربردها استفاده می‌شوند و توانایی جمع‌آوری، ذخیره، آنالیز و مدیریت داده‌ها را فراهم می‌کنند.

نتیجه گیری

دیتالاگرها ابزارهای الکترونیکی هستند که داده‌ها را جمع‌آوری و ثبت می‌کنند. آنها با استفاده از حسگرها سیگنال‌های مختلف را تبدیل به داده‌های دیجیتال می‌کنند و در ذخیره‌سازی بلندمدت نگهداری می‌کنند. دیتالاگرها در زمینه‌های مختلفی مانند تست و اندازه‌گیری، مانیتورینگ صنعتی و تحقیقات علمی استفاده می‌شوند. آنها به کاربران امکان می‌دهند تا داده‌ها را به صورت مستقل و بدون نیاز به حضور مستمر جمع‌آوری کنند و در زمان‌های مختلف از آنها استفاده کنند.
در این مقاله به طور مفصل در رابطه با دیتالاگر و نحوه کارکرد آن صحبت کردیم و دانستیم به کمک آن میشود به اطلاعات گسترده‌ای پیرامون پارامتر مورد نظر دست یافت.

در یک سیستم کنترل سیال، نیاز به کنترل دقیق سیال است و به همین دلیل انواع مختلفی از شیرها برای انتخاب وجود دارد. دو نوع شیر کنترل و شیر روشن و خاموش به منظور تامین نیازهای مختلف به کار می‌روند. 

شیرهای کنترل (Control valves) برای کنترل دقیق جریان سیال استفاده می‌شوند. این شیرها با تنظیم مقدار گذرانده شده از سیال با استفاده از یک صفحه کنترل قابل تنظیم، این امکان می‌دهند تا جریان و فشار سیال را به طور دقیق کنترل کنید. شیرهای کنترل معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق و تنظیم جریان سیال دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند صنایع شیمیایی و نفت و گاز.

شیرهای روشن و خاموش (ON/OFF Valve)  به طور کلی برای کنترل ساده‌تر جریان سیال استفاده می‌شوند. این شیرها به شما امکان می‌دهند تا جریان سیال را به صورت کاملاً روشن یا خاموش کنید، بدون امکان تنظیم دقیق جریان و فشار. این شیرها معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شوند که نیاز به کنترل دقیق نیستند و کاربردی مانند روشن و خاموش کردن یک سیستم یا اتصال یا قطع کردن جریان سیال دارند. بنابراین، در کل، تفاوت اصلی بین شیرهای کنترل و شیرهای روشن و خاموش در دقت کنترلی است که هر یک ارائه می‌دهند. شیرهای کنترل برای کنترل دقیق جریان و فشار سیال استفاده می‌شوند، در حالی که شیرهای روشن و خاموش بیشتر برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق ندارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در ادامه ی این مقاله، ما به بررسی شیر های روشن و خاموش و موارد کاربردی آنها خواهیم پرداخت.

 

پیکاتک | فروشگاه تخصصی شیر پروانه ای | جهت مشاوره و خرید تلفنی با شماره : 87700142-021 ( 30 خط ویژه ) تماس بگیرید

 

کاربرد شیر قطع و وصل (ON/OFF Valve)

شیرهای قطع و وصل (ON/OFF Valves) شیرهایی هستند که برای قطع و وصل جریان سیالات در سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شوند. این شیرها دو حالت باز و بسته دارند، به این معنی که می‌توانند جریان سیال را به طور کامل متوقف کنند یا به طور کامل جریان را رها کنند. به دلیل این ویژگی، شیرهای قطع و وصل به عنوان شیرهای توقف، بسته شدن یا ایزولاسیون نیز شناخته می‌شوند.

از شیرهای قطع و وصل برای اهداف مختلفی استفاده می‌شود، از جمله:

1. - هدایت سیالات فرآیندی به محل‌های مختلف سیستم
2. - راه‌اندازی و توقف فرآیندها
3. - قطع اضطراری

 

شیرهای قطع و وصل می‌توانند به عنوان پشتیبان برای شیرهای تنظیمی (Modulating Valves) نیز عمل کنند. با استفاده از شیرهای قطع و وصل، می‌توان جریان سیال را به صورت کاملاً متوقف کرد و یا به طور کامل جریان را ایجاد کرد. این شیرها برای کاربردهای حفاظتی و ایمنی نیز استفاده می‌شوند، به عنوان مثال در مواقع اضطراری و نیاز به قطع سریع جریان.

معمولاً در پروژه‌های ابزار دقیق، شیرهای قطع و وصل با نام‌های مختلفی مانند XV، ESDV و SDV شناخته می‌شوند. این نام‌ها بیشتر برای تأکید بر استفاده این شیرها در وظایف اضطراری و سریع در سایت‌های صنعتی استفاده می‌شوند.
 

انواع شیر های روشن و خاموش (On-off valves)

شیرهای قطع و وصل (ON/OFF Valve)  دستگاه‌هایی هستند که نسبت به شیرهای کنترل دقت کمتری دارند. این شیرها به دو حالت کاملاً باز یا کاملاً بسته برای جریان سیال اجازه می‌دهند. تعدادی نوع مختلف از شیرهای روشن و خاموش وجود دارند، از جمله شیرهای توپی (بال)، پلاگ، پروانه‌ای (باترفلای).

شیر توپی (Ball valve) شامل یک توپ با یک کانال برش دار است که می‌توان آن را به گونه‌ای چرخاند که کانال با بقیه خط موازی شود و جریان فعال شود یا به گونه‌ای چرخاند که کانال باقیمانده بسته شود و جریان متوقف شود. شیرهای پروانه‌ای (Butterfly valves) دارای یک قطعه صاف فلزی هستند که با چرخش به گونه‌ای باز یا بسته می‌شود. شیرهای پلاگ (Plug valves) از قطعات مخروطی استفاده می‌کنند که از طریق کانال سیال سریعاً به پایین سقوط کرده و آن را به طور کامل بسته می‌کند.

 

استفاده از شیرهای قطع و وصل به دلیل سادگی و عملکرد سریع آنها مناسب است، وقتی که نیاز به کنترل دقیق جریان سیال نباشد. برای مثال، در کاربردهایی که نیاز به قطع یا وصل سریع و یا تعویض جریان سیال با فشار بالا باشد، بهتر است از شیرهای روشن و خاموش استفاده شود.
 

نکات مهم طراحی شیرهای قطع و وصل

ان‌اف ولوها براساس استانداردهای API 6D، API 607 و API 6FA طراحی و تولید می‌شوند. در طراحی این شیرها، بالاترین کلاس نشتی برای ان‌اف ولوها در نظر گرفته می‌شود، زیرا کاربری اصلی آنها قطع و وصل جریان سیال است و باید کمترین میزان نشتی را در هنگام بسته بودن داشته باشند. لازم به ذکر است که از آنجایی که این ولوها در حداقل اختلاف فشار عمل می‌کنند، هیچگونه محاسباتی برای سایزینگ و ضریب شیر (Cv) آنها انجام نمی‌شود. سایز ان‌اف ولوها همیشه متناسب و برابر با سایز خط لوله فرآیندی است. به عنوان مثال، اگر خط لوله "8" باشد، باید ان‌اف ولویی با سایز "8" در نظر گرفته شود.

 

ریتینگ فشاری شیر ان‌اف برای خطوط لوله کمتر از "6" باید حداقل 300 پوند در نظر گرفته شود. اما برای خطوط بزرگتر از "6"، تحمل فشار کاری متناسب با کلاس خط وجود دارد. به عبارت دیگر، برای خطوط لوله با ریتینگ 150 پوند، ان‌اف ولو با کلاس 150 در نظر گرفته می‌شود و برای کلاس‌های خط بالاتر، ریتینگ فشار نیز بالاتر خواهد بود.

 

اکچویتور در شیر قطع و وصل (ON/OFF Valve)

در پروژه‌های ابزار دقیق، عملگرهای شیرهای ان‌اف ولو معمولاً از نوع پنوماتیکی استفاده می‌شوند. اکچویتورهای پنوماتیکی عملکرد سریعی دارند. بنابراین، در این شیرها از اکچویتورهای الکتریکی یا برقی برای عملیات قطع و وصل استفاده نمی‌شود. مطابق استاندارد، اکچویتور باید با فشار هوا (پنوماتیکی) تغذیه شود. اکچویتورهای پنوماتیکی رایج در شیرهای ان‌اف ولو معمولاً از نوع پیستونی (Piston) یا دورانی (Rack and Pinion) هستند. برای قطع جریان هوا به شیر ان‌اف ولو (به منظور قرار گرفتن در حالت FAIL)، یک سلنوئید (Solenoid Valve) در مسیر جریان هوا قرار می‌گیرد. سلنوئید همواره در وضعیت فعال (الکتریکی فعال) است و اگر ولتاژ از آن برداشته شود، شیر به حالت FAIL خواهد رفت.

 

لیمیت سوئیچ (Limit Switch)

در تجهیزات جانبی شیرهای قطع و وصل، سوئیچ‌های حدی یا لیمیت سوئیچ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سوئیچ‌ها بر روی اکچویتور نصب می‌شوند و وضعیت شیر را به صورت یک سیگنال دیجیتالی (0 و 1) به سیستم کنترلی ارسال می‌کنند. علاوه بر اینکه سیستم کنترل از وضعیت شیر آگاه می‌شود، اپراتور نیز با تماشای این لیمیت سوئیچ‌ها به صورت بصری از وضعیت شیر مطلع می‌شود.

 

مطابق استانداردهای مربوط به شیرهای قطع و وصل، برای هر شیر باید دو لیمیت سوئیچ در نظر گرفته شود. یک سوئیچ برای وضعیت باز (ZSO) و یک سوئیچ برای وضعیت بسته ((ZSC. این دو سوئیچ معمولاً از نوع سوئیچ‌های مغناطیسی هستند و وضعیت خود را از حرکت اکچویتور دریافت می‌کنند.

 

نتیجه گیری

با توجه به مطالبی که درباره شیرهای قطع و وصل بیان شد، می‌توان به نتیجه‌گیری‌های زیر رسید:

1. شیرهای قطع و وصل معمولاً از اکچویتورهای پنوماتیکی استفاده می‌کنند که با فشار هوا (نیوماتیکی) تغذیه می‌شوند. این اکچویتورها عملکرد سریعی دارند و به دلیل سرعت عملکردشان، برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد سریع دارند بسیار مناسب هستند.

2. برای قطع جریان هوا به شیر قطع و وصل، یک سلنوئید (solenoid valve) در مسیر خط هوا قرار می‌گیرد. این سلنوئید همواره در وضعیت فعال (الکتریکی فعال) است و با قطع وصل ولتاژ از آن، شیر به حالت FAIL (باز یا بسته) می‌رود.

3. برای اطلاع از وضعیت شیر، سوئیچ‌های حدی (لیمیت سوئیچ‌ها) بالای اکچویتور نصب می‌شوند. این سوئیچ‌ها با استفاده از سیگنال دیجیتالی (0 و 1) وضعیت باز و بسته شدن شیر را به سیستم کنترلی و اپراتور اعلام می‌کنند.

بنابراین، استفاده از اکچویتورهای پنوماتیکی، سلنوئید‌های قطع و وصل، و سوئیچ‌های حدی در شیرهای قطع و وصل، به سیستم کنترلی امکان می‌دهد تا وضعیت شیر را کنترل کند و از طریق سیگنال‌های دیجیتالی و اطلاعات بصری به اپراتور اطلاع دهد.

راپچر دیسک (Rupture Disc) یا دیسک انفجاری، یکی از تجهیزات ایمنی و حساس کنترل فشار است که به منظور تخلیه فشار در سیستم‌های تحت فشار یا خلاء اضافی کاربرد دارد. این دیسک دارای یک نقطه شکست مشخص است و با واکنش به یک فشار خاص برای تخلیه فشار استفاده می‌شود. عملکرد راپچر دیسک به این صورت است که در فشار بحرانی از قبل تعریف شده، با دقت بالا در کسری از ثانیه عمل کرده و باعث تخلیه فشار اضافی و جلوگیری از انفجار سیستم می‌شود.

وقتی فشار در سیستم به حدی برسد که قدرت نگه‌داری دیگر قادر به تحمل آن نباشد، دیسک به صورت اتوماتیک و بدون نیاز به انسان یا سیستم کنترل، پاره می‌شود و فشار را تخلیه می‌کند. راپچر دیسک از نظر فنی تکامل یافته است و با توجه به نیازهای صنعتی، ویژگی‌های اضافی برای تطبیق با شرایط مختلف ایجاد شده است. این تجهیز دارای مزایایی نسبت به سیستم‌های ایمنی الکترونیکی، هواکش و فشاری است و با استفاده از فناوری ایمنی، بدون خطا و موثر کار می‌کند.

راپچر دیسک ها به عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از تدابیر ایمنی در بخش‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد کارآمد راپچر دیسک به کیفیت مواد استفاده شده و شرکت سازنده وابسته است. این دیسک‌ها باید با دقت و استانداردهای مشخصی طراحی و ساخته شوند تا بتوانند به طور قابل اعتماد و در شرایط مختلف عمل کنند. انتخاب مواد مناسب و انجام آزمون‌ها و تست‌های کیفیت بر روی راپچر دیسک‌ها بسیار مهم است تا اطمینان حاصل شود که آنها به درستی عمل خواهند کرد.

در نهایت، راپچر دیسک یک تجهیز ایمنی مهم است که در بسیاری از صنایع و سیستم‌های تحت فشار استفاده می‌شود. این تجهیز با کنترل و تخلیه فشار اضافی، جلوگیری از انفجار سیستم و ایجاد خطرات جدی را بهبود می‌بخشد.

موارد استفاده از راپچر دیسک

راپچر دیسک در موارد زیر بسیار ضروری است:

1. زمانی که احتمال افزایش ناگهانی فشار در سیستم وجود دارد، به عنوان مثال در صنایع شیمیایی، نفت و گاز، فرآیندهای صنعتی و غیره.
2. احتمال عمل نکردن سایر تجهیزات در سیستم وجود دارد و راپچر دیسک به عنوان یک لایه ایمنی اضافی به کار می‌رود.
3. سیستم نیاز به تخلیه فشار آنی دارد و استفاده از راپچر دیسک در این مواقع مناسب است.
4. نشتی در سیستم به‌هیچ وجه مجاز نباشد و راپچر دیسک به عنوان یک راه حل فوق العاده برای کنترل نشتی فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5. در صورتی که سیال اسیدی و خورنده باشد و ممکن است سبب آسیب رسانی به تجهیزات ایمنی دیگر مثل شیر ایمنی (Safety Valve) شود، راپچر دیسک به عنوان یک لایه محافظتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طراحی راپچر دیسک

راپچر دیسک (Rupture Disc) یک وسیله است که در واحدهای صنعتی برای محافظت از تجهیزات در برابر افزایش ناگهانی فشار استفاده می‌شود. این دیسک‌ها از موادی مانند فولاد کربنی، فولاد ضدزنگ، گرافیت، آلومینیوم و آلیاژ نیکل ساخته می‌شوند. از نظر طراحی، راپچر دیسک شامل یک یا چند لایه مسطح یا گنبدی (مقعر یا محدب) است و می‌تواند شکل گرد یا شکل مربع داشته باشد. اندازه استاندارد این دیسک‌ها در بازه‌ای از 3 میلیمتر تا 1200 میلیمتر قرار دارد و براساس نیازهای مشتری تعیین می‌شود.

در طراحی راپچر دیسک، از لیزر برای ایجاد نقاط شکستی استفاده می‌شود. این نقاط برش‌هایی هستند که عناصر پاره‌شدگی دیسک را تشکیل می‌دهند. برش‌ها می‌توانند ساده یا هندسه‌های ویژه باشند و براساس ست پوینت انجام می‌شوند. ست پوینت شامل تعداد سوراخ‌ها، برش‌ها و سایر جزئیات طراحی است که براساس نیازهای کاربر و شرایط استفاده تعیین می‌شود.

راپچر دیسک یا به عبارتی صفحات دیافراگم انفجاری  براساس نوع عملکردشان طراحی و ساخته می‌شوند. این صفحات براساس میزان فشاری که قرار است تحمل کنند، به شکل محدب یا مقعر طراحی می‌شوند. صفحات محدب عملکرد مستقیم دارند، در حالی که صفحات مقعر عملکرد معکوس دارند. در کاربردهای مختلف، نوع و طراحی دیسک‌های پاره‌شدگی ممکن است تغییر کند. برای مثال، برای دستیابی به فشارهای پاره‌شدگی کمتر، ممکن است از شکل پلاستیکی بین لایه‌های فلزی در دیسک پاره‌شدگی سه بخشی استفاده شود. همچنین، مواد استفاده شده در دیسک‌ها ممکن است شامل پوشش‌ها یا لایه‌های پلاستیکی مانند PTFE یا EF باشند، که براساس نیازهای کاربر طراحی می‌شوند.

اصل کار راپچر دیسک

اصل کار راپچر دیسک  (Rupture Disc) به این صورت است که در بسیاری از واحدهای صنعتی، این دیسک‌ها و دستگاه‌های ایمنی به منظور ایمنی نصب می‌شوند. هنگامی که راپچر دیسک فعال شود، فوراً سیگنال‌ها اطلاعات را دریافت می‌کنند. ساده‌ترین روش برای دستیابی به این هدف استفاده از سیم قطع کننده (tripping wire) است که روی راپچر دیسک قرار داده شده و به سیستم کنترل فرآیند متصل می‌شود. با باز شدن راپچر دیسک ، سیم قطع می‌شود، مدار قطع می‌شود و فعال شدن دیسک پاره‌شدگی به سیستم کنترل فرآیند ارسال می‌شود.

انواع راپچر دیسک

انواع راپچر دیسک‌ها (Rupture Discs) عبارتند از:

1. دیسک پاره‌شدگی با عملکرد معکوس (Reverse-Acting Rupture Disc):

در این نوع راپچر دیسک، طراحی بر اساس تنش فشاری (حداکثر توان فشرده‌سازی) انجام می‌شود. وقتی فشار در سیستم به حداکثر تحمل دیسک برسد، دیسک از میانه به سمت خارج منحنی مقعر خم می‌شود و در نهایت پاره می‌شود و فشار را تخلیه می‌کند. این نوع از راپچر دیسک‌ها اغلب در تجهیزاتی با فشارکاری بالا استفاده می‌شوند.

 

2. دیسک پاره‌شدگی با عملکرد مستقیم (Forward-Acting Rupture Disc):

در این نوع راپچر دیسک، طراحی بر اساس تنش کششی وارده شده است. وقتی فشار در سیستم به حداکثر تحمل دیسک برسد، دیسک از میانه به سمت خارج منحنی محدب خم می‌شود و در نهایت پاره می‌شود و فشار را تخلیه می‌کند. این نوع از راپچر دیسک‌ها اغلب در تجهیزات مختلف صنعتی استفاده می‌شوند.

 

مزایای راپچر دیسک ها

به طور کلی، راپچر دیسک‌ها از مزایای زیر برخوردارند:

1. حفاظت از سیستم‌ها در برابر فشارهای ناگهانی و اضافی: راپچر دیسک‌ها به صورت خودکار و در زمانی که فشار در سیستم به حداکثر تحمل دیسک می‌رسد، پاره می‌شوند و فشار را تخلیه می‌کنند. این امر می‌تواند از خطرات مرتبط با فشار بیش از حد در سیستم جلوگیری کند.
2. عملکرد سریع و قطعی: راپچر دیسک‌ها به صورت سریع و قطعی فشار را تخلیه می‌کنند، بدون نیاز به انسداد دستگاه‌ها یا تدخل انسانی.
3. سازگاری با شرایط مختلف: راپچر دیسک‌ها می‌توانند بر اساس نیازهای خاص صنایع و سیستم‌ها، در انواع مواد و اندازه‌ها طراحی و ساخته شوند.
4. عدم نیاز به تعمیر و نگهداری: راپچر دیسک‌ها عموماً به صورت یکبار مصرف استفاده می‌شوند و پس از پاره شدن، نیاز به تعمیر و نگهداری ندارند.
5. در نهایت، انتخاب نوع راپچر دیسک مناسب بستگی به نیازها و شرایط خاص هر سیستم و صنعت دارد و باید با توجه به فشار، دما، محیط کاری و دیگر عوامل مرتبط با سیستم، تعیین شود.

نتیجه گیری

راپچر دیسک‌ها (Rupture Discs) قطعاتی هستند که در سیستم‌ها برای حفاظت در برابر افزایش ناگهانی فشار استفاده می‌شوند. وظیفه اصلی راپچر دیسک، تخلیه فشار اضافی است که در سیستم به وجود می‌آید و می‌تواند به خطر برساند. دیسک پاره‌شدگی با عملکرد معکوس (Reverse-Acting Rupture Disc) و دیسک پاره‌شدگی با عملکرد مستقیم (Forward-Acting Rupture Disc) از انواع راپچر دیسک‌ها هستند. هر کدام از این نوع‌ها ویژگی‌ها و مزایای خود را دارند و بر اساس نیازها و شرایط مختلف در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

لیمیت سوئیچ باکس (Limit Switch) یک تجهیز الکترومکانیکی است که برای تشخیص و نظارت بر موقعیت باز و بسته بودن شیرها و تجهیزات مکانیکی در سیستم‌ها و دستگاه‌ها استفاده می‌شود. عملکرد این سوئیچ‌ها بر اساس تغییر موقعیت فیزیکی شیر یا تجهیز مکانیکی است و سیگنال‌های دیجیتال را بر اساس وضعیت موقعیت ارسال می‌کنند.

سوئیچ باکس‌ها معمولاً دارای دو حالت باز و بسته هستند. وقتی شیر یا تجهیز مکانیکی به موقعیت مورد نظر می‌رسد، سوئیچ فعال می‌شود و یک سیگنال دیجیتال (مثلاً 1) را به سیستم کنترل یا اتاق کنترل ارسال می‌کند. در صورتی که شیر یا تجهیز مکانیکی از موقعیت مورد نظر خارج شود، سوئیچ غیرفعال می‌شود و سیگنال دیجیتال دیگری (مثلاً 0) را ارسال می‌کند.

از لیمیت سوئیچ باکس‌ها در صنایع مختلف استفاده می‌شود، مانند صنایع خودروسازی، رباتیک، ماشین‌آلات صنعتی، سیستم‌های اتوماسیون و غیره. آنها می‌توانند به عنوان اعلام‌کننده موقعیت یا محدودکننده‌های حرکت استفاده شوند و به سیستم کنترل اطلاعات لازم را برای اتخاذ تصمیمات مناسب ارائه می‌دهند.

 

پیکاتک | فروشگاه تخصصی ابزاردقیق | جهت مشاوره و خرید تلفنی با شماره : 87700142-021 ( 30 خط ویژه ) تماس بگیرید

 

عملکرد لیمیت سوئیچ باکس:

لیمیت سوئیچ باکس دارای دو قسمت مکانیکی و الکتریکی است که هر کدام وظایف خاص خود را انجام می‌دهند. قسمت مکانیکی این سوئیچ باکس، حرکت یا عدم حرکت یک شیر را تشخیص می‌دهد. قسمت الکتریکی آن، وظیفه سوئیچ و تغییر وضعیت در کنتاکت الکتریکی را دارد. این تجهیز عمدتاً برای استفاده در شیرهای روتاری که با عملگرهای رک و پینیون عمل می‌کنند، استفاده می‌شود.

به عنوان مثال، وقتی یک شیر توپی در حالت باز قرار دارد، لیمیت سوئیچ نیز وضعیت باز یا "OPEN" را نمایش می‌دهد. اما وقتی شیر توپی بسته می‌شود، لیمیت سوئیچ توسط شافتی که به محور اصلی اکچویتور شیر متصل است، از "OPEN" به "CLOSE" تغییر وضعیت می‌دهد و یک کنتاکت الکتریکی را قطع یا وصل می‌کند. این تغییر وضعیت به صورت محلی روی لیمیت سوئیچ قابل مشاهده است.

بطور کلی، لیمیت سوئیچ ها پس از رسیدن به وضعیت مشخصی که از قبل تنظیم شده است، یک سوئیچ را تغییر وضعیت می‌دهند و آن را در قالب یک سیگنال دیجیتالی به سیستم کنترلی ارسال می‌کنند. همچنین، این سیگنال سوئیچ و کنتاکت‌های الکتریکی می‌توانند برای کنترل تجهیزات دیگر مانند پمپ و موتورها استفاده شوند.

 

انواع لیمیت سوئیچ باکس:

دو نوع اصلی لیمیت سوئیچ باکس هستند: مکانیکی و پراکسیمیتی (الکترونیکی).

 

لیمیت سوئیچ باکس مکانیکی:

این نوع لیمیت سوئیچ از تماس مکانیکی مستقیم با پلاگ شیر استفاده می‌کند تا سیگنال سوئیچ را تولید کند. وقتی پلاگ شیر حرکت یا تغییر موقعیت می‌کند، این سوئیچ ها به طور فیزیکی سیگنال را تولید می‌کنند. آنها معمولاً برای کنترل حرکت دقیق و مکانیکی در صنایع مختلف استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در دستگاه‌های CNC یا روباتیک، این سوئیچ ها برای تشخیص موقعیت محورها و اجزای مکانیکی استفاده می‌شوند.

 

لیمیت سوئیچ باکس پراکسیمیتی:

این سوئیچ ها از سنسورهای الکترونیکی مجاورتی یا نوری برای تشخیص حرکت اشیاء استفاده می‌کنند. آنها بدون نیاز به تماس فیزیکی و مکانیکی با اشیاء، تغییرات میدان الکترومغناطیسی یا نور را تشخیص می‌دهند. این نوع سوئیچ ها بیشتر در محیط‌های صنعتی با شرایط کاری سخت و نیاز به حساسیت بالا استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، در خطوط تولید، سیستم‌های راهبردی، یا در ماشین‌آلاتی که نیاز به تشخیص موقعیت، حرکت یا حضور اشیاء دارند، از این سوئیچ ها استفاده می‌شود.

هر نوع لیمیت سوئیچ باکس (مکانیکی یا پراکسیمیتی) بر اساس نیازها و کاربردهای خاص خود در صنعت و سیستم‌های کنترلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

اجزا داخلی سوئیچ باکس:

شکل زیر یک لیمیت سوئیچ دوار است این نوع سوئیچ که برای نمایش موقعیت شیر و ارسال سیگنال الکتریکی موقعیت در شیرهای قطع و وصل به کار می‌رود، به‌طور خاص در شیرهای توپی و پروانه‌ای.

لیمیت سوئیچ دوار شامل اجزای زیر است:

1. نمایشگر یا ایندیکیتور: این بخش برای نشان دادن موقعیت شیر استفاده می‌شود. معمولاً یک نشانگر بصری مانند یک شاخص یا فلش به کار می‌رود که به صورت مکانیکی با حرکت شیر همراه است.

2. پیچ و مهره محفظه: این بخش برای نگهداری و ثبت سوئیچ و بقیه اجزا در محفظه سوئیچ استفاده می‌شود. پیچ و مهره به صورتی طراحی شده‌اند که اجزا را در محل خود قرار دهند و از جابجایی غیرمطلوب جلوگیری کنند.

3. قاب سوئیچ: این بخش برای حفاظت و محافظت از اجزا داخلی سوئیچ استفاده می‌شود. قاب سوئیچ معمولاً از مواد مقاوم و محکمی مانند پلاستیک یا فلز ساخته می‌شود.

4. مشخصات سوئیچ: این بخش شامل ویژگی‌ها و مشخصات فنی سوئیچ است که شامل جریان و ولتاژ مجاز، نوع سیگنال خروجی و سایر ویژگی‌های فنی می‌شود.

 

5. شفت: شفت سوئیچ است که با حرکت شیر وصل شده و موقعیت شیر را تشخیص می‌دهد. هنگامی که شیر حرکت می‌کند، شفت نیز حرکت کرده و اطلاعات موقعیت را به سیستم ارسال می‌کند.

6. بدنه: بدنه سوئیچ باکس که نقش پوشش و محافظت از الکترونیک داخلی را دارد، ممکن است از مواد مختلفی ساخته شود، به ویژه موادی که در مقابل آب، گرد و غبار و محیط‌های خطر نیز مقاوم باشند.

7. ترمینال استریپ: این بخش برای اتصال سیم‌ها و کابل‌ها به سوئیچ استفاده می‌شود. ترمینال‌های استریپ معمولاً دارای سوراخ‌هایی هستند که می‌توان سیم‌ها را از طریق آنها عبور داد .

8. بادامک: بادامک یا کلید سوئیچ، یک عنصر مهم در لیمیت سوئیچ دوار است. هنگامی که شفت سوئیچ حرکت می‌کند و موقعیت شیر تغییر می‌کند، بادامک نیز حرکت می‌کند و یک سیگنال الکتریکی را تولید می‌کند. این سیگنال می‌تواند به‌عنوان ورودی برای سیستم کنترلی یا دستگاه الکترونیکی دیگری استفاده شود.

9. سوئیچ: سوئیچ درون لیمیت سوئیچ دوار قرار دارد و وظیفه‌ای کلیدی دارد. وقتی شفت سوئیچ حرکت می‌کند، سوئیچ به صورت مکانیکی فعال می‌شود و سیگنال الکتریکی را تولید می‌کند. این سیگنال به صورت دیجیتالی می‌تواند نشان‌دهنده موقعیت شیر باشد.

10. پیچ ارت (اتصال به زمین): این پیچ برای اتصال سوئیچ به زمین استفاده می‌شود. اتصال به زمین معمولاً برای حفاظت در برابر برق‌گرفتگی و کاهش نویز الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

لیمیت سوئیچ دوار

لیمیت سوئیچ دوار یک نوع سوئیچ است که در شیرهای توپی، بال ولو و شیر پروانه‌ای استفاده می‌شود. وظیفه اصلی این سوئیچ‌ها، ارائه یک نشانه بصری از موقعیت شیر و همچنین ارسال یک سیگنال دیجیتالی موقعیت است. این سیگنال می‌تواند به عنوان یک سوئیچ پراکسیمیتی عمل کند.

لیمیت سوئیچ دوار، در یک هوزینگ یا بدنه قرار دارد که می‌تواند از مواد مختلف ساخته شود. انتخاب متریال و کلاس حفاظتی آن بستگی به نیازهای صنعتی دارد. برای مثال، برخی از لیمیت سوئیچ‌ها می‌توانند از مواد ضد آب ساخته شوند تا در محیط‌های مرطوب قابل استفاده باشند. همچنین، برخی از لیمیت سوئیچ‌ها می‌توانند از مواد ضدانفجار ساخته شوند تا در محیط‌های خطرناک با احتمال وقوع انفجار قابل استفاده باشند.

در نتیجه، لیمیت سوئیچ دوار با استفاده از بدنه‌ای با متریال و کلاس حفاظتی مناسب، قابلیت ارائه یک نشانه بصری از موقعیت شیر و همچنین ارسال یک سیگنال دیجیتالی موقعیت را دارا می‌باشد.

 

مزایای استفاده از لیمیت سوئیچ باکس

مزایای استفاده از لیمیت سوئیچ باکس (سوئیچ دوار) در شیرهای On/Off عبارتند از:

1. قابلیت اعتماد بالا
2. دقت بالا
3. مقاومت در برابر شرایط سخت
4. دمای کاری گسترده
5. قابلیت کار در محیط‌های صنعتی و خشن
6. قیمت مقرون به صرفه

با استفاده از لیمیت سوئیچ باکس (سوئیچ دوار) در شیرهای On/Off، می‌توان به طور موثری از خطاهای انسانی جلوگیری کرده و سرعت خط تولید را به طور قابل توجهی افزایش داد.

 

معایب لیمیت سوئیچ باکس

برخی از معایب استفاده از لیمیت سوئیچ باکس (سوئیچ دوار) در شیرهای On/Off عبارتند از:

1. عمر محدود: به دلیل وجود قطعات مکانیکی و متحرک در سوئیچ، این تجهیزات عمر محدودی دارند و نیازمند سرویس و نگهداری دوره‌ای هستند. استفاده مداوم و در شرایط سخت می‌تواند منجر به سایش و خرابی قطعات شود.

2. عدم دقت کافی: در سیستم‌هایی با سرعت حرکت بالا، لیمیت سوئیچ باکس‌ها ممکن است دقت کافی را در تشخیص وضعیت موقعیت نداشته باشند. این ممکن است منجر به ناهماهنگی و خطاهایی در سیستم شود.

3. نیاز به تماس مستقیم: برای عملکرد صحیح، لیمیت سوئیچ باکس‌ها نیاز به تماس مستقیم با جسم متحرک (مانند استم شیر) دارند. این می‌تواند به محدودیتی در طراحی و استفاده از سیستم منجر شود، به خصوص در شرایطی که تماس مستقیم با جسم مورد نظر مقدور نیست.

به طور کلی، عمر محدود، عدم دقت کافی در سیستم‌های با سرعت حرکت بالا و نیاز به تماس مستقیم با جسم متحرک، بعضی از معایب استفاده از لیمیت سوئیچ باکس (سوئیچ دوار) در شیرهای On/Off هستند. این مشکلات بسته به نیازها و شرایط کاربرد، ممکن است در برخی از موارد بیشتر از دیگر موارد تأثیرگذار باشند. در انتخاب سیستم مناسب، باید این معایب را با مزایای استفاده از لیمیت سوئیچ باکس در نظر بگیرید.

نتیجه گیری

لیمیت سوئیچ باکس (سوئیچ دوار) یک تجهیزات مکانیکی است که در برخی کاربردها می‌تواند به عنوان یک راهکار مناسب برای کنترل شیرهای On/Off استفاده شود. این سوئیچ‌ها به دلیل ساختار ساده، قابلیت اعتماد بالا و دقت مناسب، قابلیت کار در شرایط صنعتی و خشن، قیمت مقرون به صرفه و امکان کارکرد در دماهای گسترده را دارند.

با این حال، لازم به ذکر است که لیمیت سوئیچ باکس‌ها عمر محدودی دارند و نیاز به سرویس و نگهداری دوره‌ای دارند. همچنین، در سیستم‌های با سرعت حرکت بالا ممکن است دقت کافی را در تشخیص وضعیت موقعیت نداشته باشند. علاوه بر این، برای عملکرد بهینه، نیاز به تماس مستقیم با جسم متحرک (مانند استم شیر) دارند.

بنابراین، در انتخاب استفاده از لیمیت سوئیچ باکس باید مزایا و معایب آن را با نیازها و شرایط خاص خط تولید یا سیستم مورد نظر مقایسه کرد و تصمیم گیری صحیح را انجام داد. در برخی موارد، لیمیت سوئیچ باکس می‌تواند یک گزینه مناسب باشد، اما در موارد دیگر، سایر راهکارها و تجهیزات نیز باید در نظر گرفته شوند تا بهترین کنترل و کارایی را در سیستم فراهم کنند.

شیر صافی یا strainer، یکی از انواع پرکاربرد شیرآلات است که برای جداسازی ناخالصی‌های معلق در سیال یا جداسازی مایعات از جامدات استفاده می‌شود. این شیرها عموماً در ابتدای خطوط لوله و سیستم‌های پایپینگ نصب می‌شوند تا از ورود ذرات جامد و ناخالصی‌ها به سایر تجهیزات و قطعات در سیستم جلوگیری کنند.

یک شیر صافی از سه قسمت اصلی تشکیل می‌شود: بدنه، توری و درپوش. بدنه شیر صافی، قسمتی است که سیال از طریق آن عبور می‌کند و در آن نصب می‌شود. توری، بخشی است که جهت جداسازی ذرات جامد از سیال به کار می‌رود. صفحه توری می‌تواند به دو صورت سوراخ‌دار یا مش باشد. در صفحه سوراخ‌دار، با استفاده از پانچ‌ها، سوراخ‌هایی در صفحه صاف ایجاد می‌شود. در صفحه مش، سیم‌های نازک به صورت شبکه‌ای بافته می‌شوند و مش تشکیل می‌دهند. درپوش نیز بخشی است که بر روی توری قرار می‌گیرد و در صورت نیاز، امکان باز و بسته کردن جریان سیال را فراهم می‌کند.

مزیت استفاده از شیر صافی در مقایسه با فیلترها، قابلیت استفاده مجدد آن است. صافی‌ها معمولاً به‌صورت قابل تمیز کردن و بازیابی هستند، در حالی که بسیاری از فیلترها قابلیت استفاده مجدد ندارند و باید با پر شدن، تعویض شوند. از مزایای دیگر شیر صافی می‌توان به مقاومت کمتری در برابر ایجاد افت فشار اشاره کرد. در عبور سیال از شیر صافی، افت فشار کمتری نسبت به برخی از فیلترها ایجاد می‌شود. هدف استفاده از شیر صافی، محافظت از تجهیزات و قطعات سیستم در برابر رسوب و ناخالصی است. با توجه به این توضیحات، شیر صافی یا strainer یک وسیله است که برای جداسازی ذرات جامد معلق در سیال یا جداسازی مایعات از جامدات در سیستم‌های لوله‌کشی و پایپینگ استفاده می‌شود.

انواع مدل‌های استرینر:

شیرهای صافی بر اساس شکل ظاهری توری به انواع مختلفی تقسیم بندی میشوند که در ادامه به آنها اشاره میکنیم:

Y شکل:

این نوع استرینر دارای یک بدنه شکل Y است که دارای یک توری درونی است. سیال از ورودی وارد بخش بالایی شیر می‌شود و از طریق توری تمیز شده و از خروجی خارج می‌شود. استرینر Y شکل برای جداسازی ذرات جامد بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

U شکل (سبدی):

این استرینر دارای یک بدنه شکل U و یک سبد داخلی است که به شکل سیم‌های بافته شده ساخته شده است. سیال از ورودی وارد بخش بالایی شیر می‌شود و از طریق سبد تمیز شده و از خروجی خارج می‌شود. استرینر U شکل برای جداسازی ذرات جامد کوچکتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2 سبدی:

این نوع استرینر دارای دو سبد جداگانه است که به ترتیب از سطح بیرونی و داخلی جریان سیال را تمیز می‌کنند. این استرینر برای جداسازی ذرات جامد با سایز‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ساده (صافی موقتی):

این نوع استرینر به عنوان یک صافی موقتی برای جداسازی ناخالصی‌ها در سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. این استرینر برای کاربردهای موقتی و در مدت‌های کوتاه معمولاً استفاده می‌شود.

 بک‌فلاش:

این نوع استرینر دارای یک مکانیزم برای شستشوی توری است. با اعمال فشار بر سیال در جهت معکوس، توری تمیز می‌شود و ذرات جامد جمع‌آوری می‌شوند. استرینر بک‌فلاش برای کاربردهایی که نیاز به شستشو مکرر توری دارند، مناسب است.

خود تمیز شونده:

این نوع استرینر دارای یک مکانیزم خودتمیزکننده است که به طور خودکار توری را تمیز می‌کند. این استرینر برای کاربرد‌هایی که نیاز به عملکرد بی‌نقص و بدون وقفه دارند، مناسب است.

انواع جنس بدنه شیر صافی:

شیرهای صافی در با توجه به نوع سیال فرآیندی و شرایط خط لوله در انواع جنس ها و متریال های مختلفی مورد استفاده قرار میگیرند که در ادامه به آنها اشاره میکنیم:

شیر صافی چدنی:

بدنه شیر صافی از جنس چدن ساخته می‌شود. شیر صافی چدنی به دلیل مقاومت و سختی خود، برای کاربردهای صنعتی و صنایع سنگین مناسب است.

شیر صافی برنجی:

بدنه شیر صافی از جنس برنج ساخته می‌شود. این نوع شیر صافی به دلیل خواص ضدزنگ و خواص حرارتی خوب، عموماً در کاربردهای آب و گاز استفاده می‌شود.

شیر صافی فولادی:

بدنه شیر صافی از جنس فولاد ساخته می‌شود. شیر صافی فولادی به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار و دما، در کاربرد‌های صنعتی و صنایع سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شیر صافی استیل:

بدنه شیر صافی از جنس استیل (فولاد ضدزنگ) ساخته می‌شود. استیل به دلیل خواص ضدزنگ و مقاومت در برابر خوردگی، در کاربردهایی که با سیالات خورنده و شیمیایی سر و کار دارند، استفاده می‌شود.

کاربردهای شیر صافی

شیرهای صافی برای تصفیه سیالات و جداسازی ذرات جامد در خطوط جریان مورد استفاده قرار می‌گیرند. کاربردهای شیرهای صافی عبارتند از:

1. محافظت از تجهیزات: شیرهای صافی می‌توانند تجهیزات صنعتی مختلفی از جمله پمپ‌ها، مبدل‌های حرارتی، تله‌های بخار و سایر تجهیزات را در برابر ذرات جامد و رسوبات محافظت کنند. با جداسازی ذرات جامد از سیال، احتمال خرابی و خسارت به تجهیزات به شدت کاهش می‌یابد و طول عمر آنها افزایش می‌یابد.

2. حفظ کیفیت سیال: شیرهای صافی به عنوان قسمتی از سامانه تصفیه، به حفظ کیفیت سیال کمک می‌کنند. ذرات جامد و آلودگی‌های دیگر در سیال را جدا کرده و سیال تمیز و عاری از ذرات جامد را ارائه می‌دهند. این موضوع بهبود عملکرد سیستم‌های صنعتی و ایجاد شرایط بهتر برای فرآیندهای دیگر مانند تبادل حرارتی را فراهم می‌کند.

3. جمع‌آوری ذرات معلق: شیرهای صافی، به خصوص استرینرهای Y شکل و استرینرهای U شکل، در خطوط جریان برای جمع‌آوری ذرات معلق و رسوبات خط استفاده می‌شوند. این استرینرها با قرار دادن قسمت جمع‌آوری در پایین خط جریان، امکان جمع‌آوری و تخلیه ذرات جامد را فراهم می‌کنند. همچنین، برخی استرینرها می‌توانند خود پاک‌کن باشند، به این معنی که با تغییر مش استرینر یا استفاده از شیر بلودان، می‌توان آنها را تخلیه و پاک کرد.

4. کاهش افت فشار: استفاده از شیرهای صافی ممکن است منجر به افت فشار در خطوط جریان شود. استرینرهای U شکل معمولاً افت فشار کمتری نسبت به استرینرهای Y شکل ایجاد می‌کنند. با انسداد صافی استرینر، افت فشار افزایش می‌یابد. برای رفع این مشکل، می‌توان مش صافی یا نوع استرینر را تغییر داد.

به طور کلی، شیرهای صافی در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، صنعت شیمیایی، آب و فاضلاب، برقایی از کاربردهای شیرهای صافی استفاده می‌شوند. این شیرها بهبود عملکرد سیستم‌ها، حفظ تجهیزات و افزایش کیفیت سیال را ممکن می‌سازند.

مزایا و معایب استفاده از شیر صافی

شیر صافی در صنایع مختلف مزایا و معایب خاصی دارد:

1.  حفاظت از خطوط انتقال سیالات: شیر صافی قادر است ذرات خارجی و ذرات حاصل از اکسیداسیون را جدا کند و از ورود آن‌ها به خطوط لوله جلوگیری کند. این امر به طول عمر سیال و تجهیزات کمک می‌کند.
2. کاهش هزینه‌های نگهداری و تمیز کردن: با استفاده از شیر صافی، نیاز به پاکسازی مکرر خطوط و قطعات از رسوبات و ناخالصی‌ها کاهش می‌یابد. این موضوع باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های نگهداری و تمیز کردن می‌شود.
3. مقاومت و عمر طولانی: بسیاری از شیرهای صافی دارای عمر طولانی و مقاومت در برابر پوسیدگی و خوردگی هستند. توری آن‌ها از جنس فولاد زنگ‌نزن ساخته شده است و می‌توانند تعویض شوند.
4.  نصب آسان: شیرهای صافی قابلیت نصب آسان را دارند و هزینه تعمیر و نگه‌داری آن‌ها پایین است.
5.  نیاز به بازدید و پاکسازی دوره‌ای: شیرهای صافی نیاز به بازدید و پاکسازی دوره‌ای دارند، در غیر این صورت مواد زائد به مرور زمان انباشته شده و می‌تواند جریان آزاد سیال را مسدود کند و عملکرد سیستم را کاهش دهد.
6.  افت فشار: در صورتی که سیستم پایپینگ شامل تغییر جهت باشد، استفاده از شیر صافی ممکن است باعث افت فشار در جریان عبوری سیال شود.
7. مشکلات در اتصالات و نشتی: اتصالات فلنجی ممکن است با مشکلاتی روبرو شوند و احتمال نشتی در قسمت درزگیر نیز وجود دارد.

به طور خلاصه، شیر صافی با ایجاد حفاظت در برابر ذرات خارجی و رسوبات، کاهش هزینه‌های نگهداری و تمیز کردن، و داشتن عمر طولانی و قابلیت نصب آسان، مزایا ویژه‌ای در صنایع دارد. با این حال، نیاز به بازدید و پاکسازی دوره‌ای، افت فشار و مشکلات ممکن در اتصالات و نشتی، بعضی از معایب استفاده از شیرهای صافی هستند.

نتیجه گیری

با توجه به مزایا و معایب استفاده از شیرهای صافی، می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از آن‌ها در بسیاری از صنایع و سیستم‌ها ضروری است. انتخاب نوع شیر صافی باید بر اساس فشار کاری سیستم، حساسیت پروژه نسبت به رسوب و ذرات جامد، و شرایط محیط کاری صورت گیرد. با رعایت این نکات، می‌توان شیر صافی مناسبی را انتخاب کرده و طول عمر و کارایی سیستم را بهبود بخشید.

لول ترانسمیتر دیسپلیسری یکی از تجهیزات پرکاربرد در حوزه ابزار دقیق است که برای اندازه‌گیری سطح مایعات و مواد جامد در مخازن و تانک‌ها به کار می‌رود. این دستگاه‌ها از تکنولوژی جابجایی (Displacement) استفاده می‌کنند تا سطح مایع یا ماده را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند. لول ترانسمیتر دیسپلیسری به دلیل دقت، دوام و کارایی بالا در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز، پتروشیمی، و صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله به معرفی و بررسی عملکرد، کاربردها، و مزایای این دستگاه خواهیم پرداخت.

تعریف : تکنولوژی ترانسمیتر سطح دیسپلیسری (Displacer level transmitter) برای اندازه‌گیری سطح مایعات استفاده می‌شود و بر اساس قانون ارشیمیدس عمل می‌کند. در این تکنولوژی، نیروی شناوری که به جسم غوطه‌ور در مایع وارد می‌شود، با وزن مایعی که جابجا می‌شود، برابر است. اگر جابجایی دیسپلیسر (Displacer) و چگالی مایع ثابت باشد، تغییر سطح باعث تغییر متناظر در وزن دیسپلیسر می‌شود.

ترانسمیترهای دیسپلیسری به عنوان یک روش قابل اعتماد، دقیق و ساده برای اندازه‌گیری سطح هیدروکربن‌ها در صنایع پردازش از سال‌ها قبل استفاده می‌شوند. این نوع ترانسمیتر سطح برای رنج‌های مختلف، فشارها و دماهای بالا و پایین مناسب است. در مقابل، ترانسمیترهای دیگر در فشارها و دماهای بالا ممکن است با خطر خرابی مواجه شوند. به همین دلیل برای اندازه‌گیری هیدروکربن‌ها از این نوع ترانسمیتر سطح استفاده می‌شود.

همیچنین استفاده از این روش در سیالات های ویسکوز توصیه نمیشود چون سیال های ویسکوز باعث سنگین شدن دیسپلیسر یا ماسیده شدن سیال روی دیسپلیسر خواهد شد و نیروی شناوری مناسب اعمال نمی شود. اما لازم است ذکر کنیم در صورتی که بخواهیم از این روش در این نوع سیالات استفاده کنیم باید از هیترینگ استفاده شود.

 

مکانیزم لول ترانسمیتر دیسپلیسر

لول ترانسمیتر دیسپلیسر یکی از روش‌های پرکاربرد در صنایع مختلف است. در این روش اندازه‌گیری، از یک عنصر به نام "دیسپلیسر" استفاده می‌شود که یک استوانه با شکل هولو (بالا و پایین آن محکم می‌شود) است. این دیسپلیسر معمولاً درون یک حجم (chamber) قرار دارد که با دو اتصال فلنجی به مخزن متصل می‌شود. در این روش، گشتاور حاصل از نیرو به یک سیگنال قابل ارسال تبدیل می‌شود. برای اندازه‌گیری، دیسپلیسر از انتهای یک بازوی گشتاور (Torque arm) آویزان می‌شود. این بازوی گشتاور با یک "knife edge" به "Torque tube" متصل می‌شود.

علاوه بر این، با استفاده از یک جابه‌جایی کوچک در "knife edge" ، می‌توان دستگاه را کالیبره کرد. هرگاه وزن دیسپلیسر به دلیل تغییر سطح سیال تغییر کند، بازوی گشتاور نیز به سمت بالا یا پایین حرکت خواهد کرد. این تغییر توسط "knife edge" به یک حرکت چرخشی تبدیل می‌شود و در نتیجه به "Torque tube" اعمال می‌شود. در نهایت، این حرکت چرخشی به سیگنال قابل ارسال تبدیل می‌شود. برای نمایش سیگنال به صورت در سطح می‌توان از یک "نمایشگر محلی (Local Indicator)" نیز استفاده کرد.

همچنین بدانید:

انواع ترانسمیتر دما 

 

تکنولوژی لول ترانسیمتر دیسپلیسر

در تکنولوژی ترانسمیتر دیسپلیسر، دو نوع روش استفاده می‌شود: روش تورک تیوب (torque tube) و روش فنری (spring type).

در روش تورک تیوب، برندهایی مانند Masoneilan، Fisher، Foxboro و Spriano از این تکنولوژی استفاده می‌کنند. در این روش، یک شناور استوانه‌ای وجود دارد که طراحی آن براساس سطح اندازه‌گیری و ویژگی‌های سیال است. این شناور درون سیال قرار می‌گیرد و تحرک آن توسط یک لوله تورک انتقال می‌یابد.

 

در روش فنری، برندهایی مانند Magnetrol، Mobrey و Pelt از این تکنولوژی استفاده می‌کنند. نیز در این روش، یک شناور استوانه‌ای وجود دارد که طراحی آن نیز براساس سطح اندازه‌گیری و ویژگی‌های سیال صورت می‌گیرد. در این حالت، تحرک شناور توسط یک فنر ایجاد می‌شود.

 

تورک تیوب (torque tube)

در تکنولوژی تورک تیوب (torque tube)، برندهای معروفی مانند Fisher با مدل DLC3010 و سنسور دیسپلیسری Fisher مدل 249، Masoneilan با مدل 12400 و 12300، و Tokio Keiso با مدل FST3000 و FST4000 استفاده می‌شوند. در بسیاری از پالایشگاه‌ها و پتروشیمی‌ها در کشور، برند Spriano به دلیل عملکرد ضعیف خود نسبت به برندهای قبلی، به ویژه Fisher با مدل DLC3010، جایگزین شده است.

 

در طراحی تورک تیوب، یک رابطه بین دیسپلیسر و تورک تیوب وجود دارد که به آن "arm" یا بازویی می‌گویند. یک سر بازویی به شناور (دیسپلیسر) و سمت دیگر آن به یک طرف تورک تیوب متصل است. با حرکت بالا و پایین شناور، قسمت انتهایی تورک تیوب نیز حرکت می‌کند، اما این حرکت به صورت چرخشی اتفاق می‌افتد. با این چرخش، قسمت انتهایی تورک تیوب سمت دیگر تورک تیوب که به ترانسمیتر متصل است، حرکت می‌کند. ترانسمیتر این چرخش زاویه‌ای تورک تیوب را اندازه‌گیری کرده و آن را به عدد قابل فهمی برای تغییر سطح سیال تبدیل می‌کند.

 

در صنایع هیدروکربنی و صنایع دیگر، تکنولوژی تورک تیوب دارای پایگاه نصب بزرگی است و فناوری آن به خوبی درک شده است. با این حال، این طراحی بزرگ و قابلیت نصب آن ممکن است مشکلاتی را به همراه داشته باشد. به عنوان یک دستگاه مکانیکی با قابلیت نصب حساس ، نیاز به نگهداری مداوم و دقیق برای اطمینان از دقت پایدار دارد. در نهایت، از آنجا که طراحی بر اساس اتصال جوشی در سر پلیت ابزار تورک تیوب تکیه می‌کند، بررسی مداوم برای شناسایی علائم خستگی یا خوردگی ضروری است.

 

پیکاتک | واردکننده ابزاردقیق در ایران | جهت مشاوره و خرید تلفنی با شماره : 87700142-021 ( 30 خط ویژه ) تماس بگیرید

 

فنری (spring type)

نوع فنری در طراحی ترانسمیتر دیسپلیسر، ظریف‌تر از روش تورک تیوب است و مشکلات آن را رفع کرده است. این روش همانند تورک تیوب قابل اعتماد است، اما از نظر اندازه، وزن، قوت و سبکی بهتر عمل می‌کند. در عملکرد فنری، تغییر وزن دیسپلیسر به صورت مستقیم و توسط یک فنر به ترانسمیتر منتقل می‌شود. برخی از مدل‌های فنری عبارتند از MLT100 از برند Mobrey و E3 Modulevel از برند Magnetrol.

 

این مدل‌ها از دیسپلیسر لول ترانسمیتر (Displacer level transmitter) استفاده می‌کنند و نسبت به روش تورک تیوب، دارای مزایای زیر هستند:

1. کوچکتر، سبک‌تر و قوی‌تر
2. فضای نصب کوچکتر
3. نصب آسان‌تر و سبک‌تر
4. عدم وجود جوش‌های حساس به استرس
5. هزینه نگهداری کمتر

 

مشخصات و کالیبراسیون

در هر نوع ترانسمیتری که برای یک کاربرد خاص انتخاب می‌شود، اندازه و وزن دیسپلیسر بسیار مهم است، زیرا این اندازه‌گیری تغییر وزن ظاهری و رابطه آن با سطح مایع را تعیین می‌کند. قطر بهینه دیسپلیسر برای هر کاربرد وابستگی به چگالی مایعات فرآیند، شرایط عملیاتی فرآیند و دامنه اندازه‌گیری سطح دارد. در مرحله سفارش، ارائه دادن داده‌های صحیح به سازنده بسیار مهم است تا دستگاه به درستی اندازه‌گیری کند و خواندن درست سطح در شرایط عملیاتی فرآیند به دست آید.

 

همچنین، وجود الکترونیک قدرتمند میکروپروسسوری و ارتباطات دیجیتال در ترانسمیترهای دیسپلیسر امروزی، به کاربر این امکان را می‌دهد که به راحتی دستگاه را در محل تنظیم، کالیبره یا تغییر دهد. مانند دستگاه‌های مکانیکی، ترانسمیترهای دیسپلیسر به صورت سنتی نیاز به نگهداری منظم، تمیز کردن و بررسی کالیبراسیون دارند.

 

در هنگام در نظر گرفتن هزینه در این نوع سازوکارها، ارزیابی دقیق این جنبه بسیار مفید است، زیرا برخی از دستگاه‌ها نیاز به کار بیشتری نسبت به سایر دارند. بهترین ترانسمیترهای دیسپلیسر نوع فنری عملکرد بسیار پایداری با فواصل نگهداری طولانی ارائه می‌دهند، در حالی که هزینه ی نگهداری مورد نیاز در برخی از دستگاه‌های تورک تیوب ممکن است به طور قابل توجهی بیشتر باشد.

 

استفاده از لول ترانسمیتر دیسپلیسر برای سیالات دو فاز و برخی موارد قابل توجه

ترانسمیتر دیسپلیسر فاکسبورو یک روش اندازه‌گیری است که برای سیالات دو فازی مانند مخلوط آب و بنزین نیز قابل استفاده است. در این روش، تغییرات وزنی که روی دیسپلیسر ایجاد می‌شود، نشان‌دهنده حجم هر فاز است به عنوان مثال، به دلیل چگالی بالاتر آب نسبت به بنزین، وزن دیسپلیسر در حضور آب بیشتر کاهش می‌یابد.

برای نصب ترانسمیتر دیسپلیسر، از یک فلنج با سایز حداقل 2 اینچ و فشار 300 پوند استفاده می‌شود. همچنین، زیر دیسپلیسر از یک ولو درین (Drain) با سایز ½ یا ¾ اینچ استفاده می‌شود. نصب معمولاً به صورت Side-side انجام می‌شود، اما روش دیگری به نام Top mounted نیز وجود دارد که نیازی به استفاده از Chamber ندارد.

در صورتی که سیالات مورد استفاده خصوصیات ویسکوزیته بالایی داشته باشند، استفاده از این روش ممکن است به دلیل خطر مسدود شدن دیسپلیسر و کاهش دقت اندازه‌گیری توصیه نشود.

در این موارد، می‌توان از سیستم‌های Purge و Heat tracing برای حل این مشکلات استفاده کرد. طول دیسپلیسر نیز باید براساس سطحی که می‌خواهیم اندازه‌گیری کنیم، تعیین شود. همچنین، متریال دیسپلیسر باید با سیال مورد استفاده سازگاری داشته باشد و به طور کلی از موادی مانند SS316، فولاد کربنی و آلومینیوم ریخته‌گری شده استفاده می‌شود. در شرایط خاص ممکن است از متریال‌های دیگری مانند K-Monel و Inconel استفاده شود، به ویژه در دماهای بالا.

 

مزایا و معایب لول ترانسمیتر دیسپلیسری

استفاده از لول ترانسمیتر دیسپلیسری دارای مزایا و معایب خاصی است که بسته به نیازهای صنعت مورد نظر باید مورد توجه قرار گیرد.

 مزایا

• دقت بالا در اندازه‌گیری سطح مایعات و مواد جامد
• قابلیت کار در محیط‌های خورنده و دماهای بالا
• دوام و طول عمر بالا
• مناسب برای استفاده در شرایط محیطی سخت

 معایب

• نیاز به نگهداری دوره‌ای به دلیل مکانیزم جابجایی
• حساسیت به رسوبات و ذرات معلق در مایع

 

نتیجه گیری

به طور خلاصه، تکنولوژی ترانسمیتر دیسپلیسر یک روش مطمئن و قابل اعتماد برای اندازه‌گیری سطح در شرایط دما و فشار بالا است. با تحول از دستگاه‌های تورک تیوب به دستگاه‌های فنری، اضافه کردن سنسورهای LVDT با دقت بالا، الکترونیک پیشرفته و امکانات ارتباطی دیجیتال، بهبود‌های قابل توجهی در عملکرد و کاربری در زمینه‌های مختلف به دست آمده است.

 

ترموول یک تجهیزی است که برای حفاظت از سنسورهای دما به دلیل قطر کوچک سنسورها استفاده می‌شود. این روش در اندازه‌گیری دقیق دما مورد استفاده قرار می‌گیرد و باعث جلوگیری از تخریب سریع سنسورها می‌شود.

بطور کلی، ترموول یک لوله مقاومتی است که سنسور دما درون آن قرار می‌گیرد. این لوله معمولاً از جنس فلزی مانند استنلس استیل ساخته می‌شود و قادر است دمای فرآیند را به‌طور مستقیم از سنسور دما به دستگاه اندازه‌گیری منتقل کند.

عملکرد ترموول به این صورت است که لوله حفاظتی دما، سنسور را از سیال جدا می‌کند. در نتیجه، سنسور دما تحت تأثیر مستقیم جریان فرآیند قرار نمی‌گیرد و از تخریب سریع جلوگیری می‌کند. به علاوه، ترموول قادر است از جریان فرآیندی که ممکن است دارای اثرات غیرمطلوب بر روی سنسور دما باشد، جداسازی ایجاد کند.

انواع ترموول از نظر شکل ظاهری

انواع ترموول از لحاظ شکل ظاهری به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

1. ترموول صاف (straight thermowell):

در این نوع ترموول، قسمت غوطه‌وری ترموول در تمام طول آن یکسان است و دارای حفاظت خوبی در برابر سرعت زیاد سیال  می‌باشد ولی باعث ایجاد افت فشار بیشتر و در نتیجه جریان های گردابی بیشتر می شود. 

2. ترموول مخروطی (tapered thermowell):

در ترموول مخروطی، به محض نزدیک شدن به نوک انتهایی ترموول، قطر آن کاهش می‌یابد. این نوع ترموول‌ها در مواردی که سرعت عبور سیال بسیار بالا باشد، استفاده می‌شوند. به‌طور معمول، ترموول مخروطی برای سیالات مایع با سرعت بیشتر از 5 متر بر ثانیه و سیالات گازی با سرعت بیشتر از 15 متر بر ثانیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. لازم به ذکر است این روش نسبت به حالت صاف باعث ایجاد جریان گردابی کمتر و در نتیجه  افت فشار کمتری می شود.

3. ترموول پله‌ای (stepped thermowell):

ترموول پله‌ای دارای کمترین قطر در قسمت نوک غوطه‌وری است و باعث ایجاد پاسخ زمانی سریع می‌شود. در ترموول پله‌ای، قطر ترموول در طول آن به شکل پله‌ای تغییر می‌کند. این نوع روش در جاهایی که سرعت سیال مدنظر نیست بکار می رود.

 

 

انواع ترموول از لحاظ روش نصب

ترموول در واقع یک اتصال استوانه‌ای است که برای محافظت از سنسور دما نصب می‌شود. ترموول دارای یک انتهای بسته و یک انتهای باز است. انتهای بسته ترموول در جریان فرایند قرار می‌گیرد، در حالی که حسگر دما که می‌تواند یک ترموکوپل، سنسور مقاومتی یا دماسنج باشد، درون انتهای باز ترموول قرار می‌گیرد.

علاوه بر این، سنسورهای دما معمولاً توسط فنر به ترموول نصب می‌شوند تا اتصال محکمی بین سنسور و ترموول ایجاد شود. انتهای باز ترموول معمولاً در هوای آزاد خارج از لوله‌کشی فرایند قرار می‌گیرد. این طراحی به این معنی است که در صورت خرابی سنسور، می‌توان آن را به راحتی و بدون نیاز به تخلیه مخزن یا لوله تعویض کرد. با توجه به این توضیحات در ادامه انواع ترموول‌ها از لحاظ روش نصب بر روی مخزن یا پایپ را ارائه می دهیم.

1. ترموول اتصال رزوه‌ای یا دنده‌ای (Threaded or Screwed Thermowell):

در این نوع ترموول، قسمت پایه‌ای ترموول دارای رزوه یا دنده است که به داخل یک لوله یا تجهیزات دیگر با استفاده از پیچ و مهره متصل می‌شود. و در جاهای بکار می رود که فشار سیال پایین است.

2. ترموول اتصال فلنجی (Flanged Thermowell):

در این نوع ترموول، قسمت پایه‌ای ترموول دارای فلنج است که به داخل یک فلنج واقع در لوله یا تجهیزات دیگر متصل می‌شود. این مدل از ترمول برای فشارهایی که دارای کلاس بالاتر از 300 می باشند بکار می رود.

3. ترموول اتصال جوشی (Weld-in Thermowell):

در این نوع ترموول، قسمت پایه‌ای ترموول به لوله یا تجهیزات دیگر با استفاده از روش جوشکاری متصل می‌شود. این روش نصب شامل جوشکاری ترموول به سطح لوله یا تجهیزات با استفاده از روش‌های جوشکاری مناسب است.

 

ساختار ترموول

با توجه به استاندارد ASME PTC 19.3 TW، قسمت‌های مختلف ترموول به شرح زیر هستند: 

1. B: قطر داخلی ترموول (Bore Diameter): این قسمت قطر داخلی استوانه ترموول را نشان می‌دهد. قطر داخلی ترموول معمولاً با اندازه‌گیری قطر داخلی لوله یا تجهیزاتی که ترموول در آن نصب می‌شود، تطابق دارد.

2. E: ضخامت نوک ترموول (Tip Thickness): این قسمت ضخامت نوک ترموول را نشان می‌دهد. ضخامت نوک ترموول برای محافظت از سنسور دما در شرایط فرایندی مختلف باید مناسب باشد.

3. Q: قطر پایه (Shank Diameter): قطر قسمت پایه ترموول را نشان می‌دهد. این قسمت ترموول است که به لوله یا تجهیزات دیگر متصل می‌شود.

4. S: عمق داخلی ترموول (Insertion Length): این قسمت عمق داخلی ترموول را نشان می‌دهد، به عبارت دیگر طول استوانه ترموول.

5. T: طول الحاقی (Extension Length): این قسمت طول الحاقی ترموول را نشان می‌دهد. طول الحاقی به ترموول اضافه می‌شود تا به سنسور دما دسترسی آسان‌تری داشته باشد.

6. U: طول فرو رفتگی (Immersion Length): این قسمت طول قسمت فرو رفته ترموول را نشان می‌دهد. قسمت فرو رفته ترموول در جریان فرایند قرار می‌گیرد و به سنسور دما اجازه می‌دهد در دمای محیط فرایند قرار بگیرد و دقت بیشتری در اندازه‌گیری دما داشته باشد.

7. V: قطر نوک ترموول (Tip Diameter): این قسمت قطر نوک ترموول را نشان می‌دهد. قطر نوک ترموول بسته به نوع سنسور دما و نیازهای فرایند متغیر است.

 
طول ترموولدر طراحی ترموول، طول آن باید با دقت مورد بررسی قرار گیرد و به نیازهای فرآیند و شرایط محیطی مرتبط با آن منطبق باشد. در واقع، طول ترموول به عوامل زیر بستگی دارد:

۱. نوع فرآیند: در فرآیندهایی که سرعت جریان مایع بالا و تشدید صوتی وجود دارد، طول ترموول باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. در این حالت، استفاده از ترموول‌های طویل ممکن است به عواملی مانند تشدید صوتی، افت فشار و ضربه‌های جریانی منجر شود که ممکن است به آسیب و خرابی ترموول و سنسور دما منجر شود.

۲. خواص مایع: خواص فیزیکی مایع مانند لزوجت و چگالی نیز بر طول ترموول تأثیر می‌گذارند. در صورتی که مایع دارای خواصی باشد که می‌تواند باعث ایجاد مشکلات مانند تراکم جریان در طول ترموول شود، طول ترموول باید به طور متناسب با این خواص تعیین شود.

۳. مقاومت مکانیکی ترموول: ترموول باید قادر باشد در برابر فشار و انواع نیروهای مکانیکی مقاومت کند. در نتیجه، طول ترموول باید به گونه‌ای تعیین شود که بتواند با شرایط مکانیکی مرتبط با فرآیند سازگاری داشته باشد.

جنس ترموول

مواد استفاده شده در ساخت ترموول ها بستگی به شرایط کاری، خواص مورد نیاز و محیط فرآیند دارد. در ادامه لیستی از مواد استفاده شده در ساخت ترموول ها آورده شده است:

1. استنلس استیل: استنلس استیل به عنوان یکی از مواد پرکاربرد در ساخت ترموول ها استفاده می شود. این ماده دارای مقاومت خوب در برابر خوردگی و مقاومت مکانیکی مناسب است.

2. کروم-مولیبدن استیل: این ماده نیز در شرایطی که خوردگی و عوامل شیمیایی قوی تر وجود دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. کروم-مولیبدن استیل دارای مقاومت بهتر در برابر خوردگی و حرارت بالا است.

3. سیلیکون برنز: سیلیکون برنز به عنوان یک ماده با مقاومت خوب در برابر خوردگی و حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده برای شرایط خاصی مانند تماس با مایعات خاص یا در دماهای بالا مناسب است.

4. مونل: مونل یک آلیاژ نیکل-کبالت است که دارای مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی و حرارت است. این ماده در شرایطی که نیاز به مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی و حرارت داریم، استفاده می‌شود.

5. نیمل: نیمل نیز یک آلیاژ نیکل-کروم است که دارای خواص مشابه مونل است. این ماده برای شرایط کاری با دماهای بالا و خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

6. تیتانیوم: تیتانیوم به عنوان یک ماده سبک با مقاومت بالا در برابر خوردگی و حرارت استفاده می‌شود. این ماده برای شرایط خاصی مانند محیط های خورنده و دماهای بالا مناسب است.

همچنین، در برخی شرایط خاص مانند دماهای بسیار بالا یا محیط های خاص، ممکن است از موادی مانند سرامیک یا سیلیکون کار برای ساخت ترموول استفاده شود.

در هر صورت، انتخاب جنس مناسب برای ترموول بسیار مهم است و باید با توجه به خواص فرآیند و شرایط کاری صورت گیرد. همچنین، استانداردها و راهنماهای مربوطه نیز باید در انتخاب جنس ترموول رعایت شوند.

کاربردهای ترموول

ترموولها برای کاربردهای متعددی استفاده می‌شوند، به ویژه در مواردی که نیاز به اندازه‌گیری دما و حفظ عمر مفید سنسورهای دما وجود دارد. یکی از مزایای استفاده از ترموولها این است که طول عمر سنسورهای دمایی را افزایش می‌دهند. زیرا ترموولها به عنوان میانجی حرارتی بین سنسور و محیط عمل می‌کنند و سنسور را از شرایط مستقیم محیط جدا می‌کنند. این باعث می‌شود که سنسور به تماس مستقیم با شرایط سخت محیطی، مانند فشار، رطوبت یا مواد شیمیایی، نیافتد و در نتیجه عمر مفید آن را بالا برود.

در ضمن، استفاده از ترموولها باعث می‌شود که تعمیر و نگهداری سنسورهای دمایی ساده‌تر شود. زیرا در صورت خرابی یا نیاز به تعویض سنسور، کافی است ترموول را جدا کرده و سنسور جدید را نصب کنید، بدون اینکه نیاز به تداخل با محیط عمل داشته باشید. این امر به عنوان یکی از مزایای عمده ترموولها مطرح می‌شود، زیرا کاهش نیاز به آب‌بندی مجدد روزنه نصب ترموکوپل را ممکن می‌سازد و در نتیجه هزینه و زمان مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.

با این حال، استفاده از ترموولها ممکن است در دقت و پاسخ سنسورها کاهشی ایجاد کند. اما خطای اندازه‌گیری توسط ترموولها به طور کلی کمتر از 1 درصد است که در بسیاری از برنامه‌های کاربردی قابل قبول است.

بنابراین، ترموولها به عنوان یک راه حل موثر برای کاهش خطرات و مشکلات مرتبط با تعمیر و نگهداری سنسورهای دمایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در مواردی مانند تانک‌های روغن، استفاده از ترموولها می‌تواند به راحتی و بدون نیاز به تداخل با محیط، تعویض سنسورها را امکان‌پذیر کند.

نتیجه گیری

ترموول یک وسیله محافظتی است که برای حفاظت از حسگر دما در برابر تأثیرات مخرب محیط فرآیند استفاده می‌شود. تمام دستگاه‌های حسگر دما، از جمله ترموکوپل، ترمیستور، RTD و غیره در برابر جریان، حرارت و فشار قابل آسیب‌پذیری هستند.

محیط‌های سخت پردازشی می‌توانند عملکرد و ساختار سنسور را تحت تأثیر قرار داده و آنها را تضعیف کنند. برخی از مواد استفاده شده در ساخت حسگرها، مانند فلزات استفاده شده در ترموکوپل، در برابر محیط‌های خورنده حساس هستند و ممکن است آسیب ببینند. 

استفاده از ترموول به عنوان یک محافظ برای حسگر دما، از انحراف در اندازه‌گیری جلوگیری می‌کند. ترموول به حسگر اجازه می‌دهد تا درون محیط فرآیند غوطه ور شده و از تأثیرات مخرب محیط، مانند جریان، حرارت و فشار، محافظت شود.

برای حفظ دقت اندازه‌گیری دما در فرآیندهای حیاتی، تمام داده‌های دما باید با استفاده از دستگاه‌های ثبت مانند کنترل‌کننده‌های دما مستندسازی شوند. همچنین، حسگرهای دما مورد استفاده در این فرآیندها باید به صورت دوره‌ای کالیبره شوند تا دقت آنها تأیید شود.

در کالیبراسیون حسگرهای دما، استفاده از کالیبراتورهای خشک بلوک پروب با کالیبراسیون قابل ردیابی NIST برای ترمیستور، ترموکوپل و RTD پیشنهاد می‌شود. همچنین، تجهیزات بدون تماس مانند دوربین‌های حرارتی و پیرومترها، کالیبراتورهای بدنه سیاه مادون قرمز را با دقت 1 درصد، اما با تکرارپذیری بالا، فراهم می‌کنند.

 

سنسور سطح التراسونیک یک دستگاه است که از امواج صوتی برای اندازه‌گیری فاصله یا سطح مواد در یک مخزن یا تانک استفاده می‌کند. این سنسور امواج فوق‌صوتی با فرکانس بالا ایجاد می‌کند و زمانی که این امواج بر روی هدف نشت می‌کنند و پس از برخورد با هدف به سنسور برمی‌گردند، زمان تاخیر آنها را اندازه‌گیری می‌کند. سپس از این تاخیر زمانی برای محاسبه فاصله یا سطح مواد استفاده می‌شود.

عملکرد سنسورهای سطح التراسونیک

سنسورهای سطح التراسونیک با استفاده از اصل اندازه‌گیری زمان پرواز عمل می‌کنند. ترانسدیوسری که قسمتی از سنسور است، موج‌های فوق صوتی با فرکانس‌های معمولاً در بازه 20 کیلوهرتز تا چند مگاهرتز تولید می‌کند. این موج‌های صوتی از طریق هوا حرکت کرده و به هدف، مانند سطح یک مایع، جامد یا مواد خرد شده می‌رسند. سپس این موج‌ها به سمت ترانسدیوسر برمی‌گردند، جایی که دریافت و پردازش می‌شوند.

زمانی که موج‌ها به هدف می‌رسند و به سمت برگشت می‌گرند، زمانی که برای آن‌ها طول می‌کشد به صورت مستقیم به فاصله بین ترانسدیوسر و هدف رابطه دارد. با اندازه‌گیری این تاخیر زمانی، سنسور می‌تواند به طور دقیق فاصله یا سطح ماده را محاسبه کند. فرمول زیر برای تعیین فاصله استفاده می‌شود:

فاصله = (سرعت صدا × تاخیر زمانی) / 2

تقسیم بر 2 به این دلیل است که تاخیر زمانی زمان پرواز دوره ای را اندازه‌گیری می‌کند، به عبارت دیگر زمانی که برای موج‌های صوتی طول می‌کشد تا به هدف برسند و به سنسور برگردند. سرعت صدا در هوا تقریباً ۳۴۳ متر بر ثانیه است، اما این مقدار ممکن است بسته به عواملی مانند دما، فشار و رطوبت هوا متغیر باشد. سنسورهای سطح فوق صوتی معمولاً این تغییرات را در نظر می‌گیرند تا اندازه‌گیری دقیق را تضمین کنند.

دقت و دامنه اندازه‌گیری یک سنسور سطح التراسونیک بستگی به فرکانس عملکرد و قدرت انتقال آن دارد. سنسورهای با فرکانس بالا می‌توانند رزولوشن بالاتری را ارائه دهند اما دامنه اندازه‌گیری کوچکتری دارند؛ در عوض، سنسورهای با فرکانس پایین دامنه اندازه‌گیری بزرگتری دارند اما رزولوشن کمتری دارند. علاوه بر این، سرعت انتشار موج فوق صوتی در محیط‌های مختلف نیز بر عملکرد سنسور تأثیر می‌گذارد.

 

 

انواع سنسورهای سطح التراسونیک

انواع اصلی سنسورهای سطح التراسونیک دو دسته‌ی متمایز را شامل می‌شود: سنسورهای سطح پیوسته و سنسورهای سطح نقطه‌ای.

1. سنسورهای سطح پیوسته (Continuous Level Sensors):

سنسورهای سطح پیوسته سطح مواد را به صورت زمان واقعی اندازه‌گیری می‌کنند و سیگنال خروجی پیوسته‌ای را ارائه می‌دهند که به فاصله یا سطح ماده وابسته است. این نوع سنسور برای کاربرد‌هایی که نیاز به نظارت و کنترل پیوسته بر سطح مایع یا جامد دارند، مناسب است. برخی از کاربردهای معمول این سنسورها شامل مدیریت موجودی، کنترل فرآیند و نظارت بر سطوح مایع در مخازن یا ظروف هستند.

2. سنسورهای سطح نقطه‌ای (Point Level Sensors):

از سنسورهای سطح نقطه‌ای استفاده می‌شود هنگامی که فقط نقطه‌ای خاص از ماده را که تعیین شده است تشخیص دهند. آنها به عنوان یک سوئیچ عمل می‌کنند و هنگامی که سطح به سطح مشخصی می‌رسد، یک سیگنال ارسال می‌کنند. سنسورهای سطح نقطه‌ای معمولاً برای حفاظت در برابر سرشاری، هشدارهای سطح پایین یا کنترل پمپ‌ها استفاده می‌شوند.

استفاده از نوع مناسب سنسور سطح فوق صوتی بسته به نیازهای کاربردی خاص و ویژگی‌های محیطی و موادی که قصد اندازه‌گیری آنها باشد، تعیین می‌شود.

 

بیشتر بدانید:

انواع لول ترانسمیتر

 

کاربردهای سنسور سطح التراسونیک

سنسورهای سطح التراسونیک در صنعت اینترنت اشیا (IoT) به طور گسترده ای استفاده می شوند و در زمینه های کاربردی زیر به کار می روند:

اندازه‌گیری فاصله:

سنسورهای سطح التراسونیک می توانند برای اندازه‌گیری فاصله بین اشیاء استفاده شوند. به عنوان مثال، در سیستم های مدیریت پارکینگ برای تشخیص فاصله بین خودرو و موانع استفاده می شوند.

نظارت بر سطح:

سنسورهای سطح التراسونیک می توانند برای اندازه‌گیری ارتفاع مایعات مورد استفاده قرار گیرند، مانند در مخازن و مخازن روغن برای نظارت بر تغییرات سطح مایع در زمان واقعی.

اندازه‌گیری جریان: با اندازه‌گیری زمان انتشار موج فوق صوتی در یک مایع، می توان میزان جریان و حجم مایع را محاسبه کرد که در نظارت بر جریان آب، گاز و سایر مایعات به کار می روند.

تشخیص و موقعیت‌یابی اشیاء:

سنسورهای سطح التراسونیک می توانند برای تشخیص حضور و موقعیت اشیاء استفاده شوند. به عنوان مثال، در مدیریت انبارها و صنایع رباتیکی به کار می روند.

نظارت بر سلامت سازه:

سنسورهای سطح التراسونیک می توانند برای تشخیص ترکیدگی، خوردگی و شرایط دیگر در سازه های ساختمانی، خطوط لوله و تجهیزات دیگر استفاده شوند که هشدار زودهنگام از خطرات احتمالی ایجاد می کنند.

 

 

موارد کاربردی سنسورهای سطح التراسونیک در اندازه گیری حجم

1. مدیریت آب و فاضلاب: سنسورهای سطح فوق صوتی در صنایع مدیریت آب و فاضلاب برای اندازه‌گیری سطح آب در مخازن، مخازن تخلیه و سدها استفاده می‌شوند. آنها برای کنترل سطح آب، انتقال آب و هشدارهای سطح بالا یا پایین استفاده می‌شوند.

2. پردازش و ذخیره‌سازی مواد شیمیایی: در صنایع شیمیایی، سنسورهای سطح فوق صوتی برای اندازه‌گیری سطح محلول‌ها، مخازن شیمیایی و مخازن ذخیره مواد شیمیایی استفاده می‌شوند. این سنسورها به کنترل سطح، نظارت بر موجودی مواد و ایمنی در برابر سرشاری یا خالی شدن مواد کمک می‌کنند.

3. تولید مواد غذایی و نوشیدنی: در صنعت غذا و نوشیدنی، سنسورهای سطح فوق صوتی برای اندازه‌گیری سطح مایعات مانند شیر و آب در مخازن، ماشین‌آلات تولیدی و خطوط راهبردی استفاده می‌شوند. این سنسورها به کنترل پر کردن، خالی شدن و مانیتورینگ مواد در فرآیندهای تولیدی کمک می‌کنند.

4. ذخیره و توزیع نفت و گاز: در صنعت نفت و گاز، سنسورهای سطح فوق صوتی برای اندازه‌گیری سطح نفت، گاز طبیعی و مواد دیگر در مخازن ذخیره‌سازی، تانکرها و خطوط لوله استفاده می‌شوند. این سنسورها به کنترل سطح، نظارت بر موجودی و ایمنی در برابر سرشاری یا خالی شدن مواد کمک می‌کنند.

5. تولید دارویی: در صنعت داروسازی، سنسورهای سطح فوق صوتی برای اندازه‌گیری سطح مایعات در مخازن، تجهیزات تولیدی و فرآیندهای داروسازی استفاده می‌شوند. این سنسورها به کنترل و نظارت بر مواد، جلوگیری از خالی شدن مواد و ایمنی در برابر سرشاری کمک می‌کنند.

6. معدن و مواد معدنی: سنسورهای سطح فوق صوتی در صنایع معدن و مواد معدنی برای اندازه‌گیری سطح، کنترل و نظارت بر سطح مواد مانند زغال سنگ، شن و ماسه در مخازن و سیلوها بکار می رود.

مزایای سنسورهای سطح التراسونیک

سنسورهای سطح التراسونیک مقایسه‌ای با سایر فناوری‌های اندازه‌گیری سطح مانند سوییچ‌های شناور، خازنی و سنسورهای رادار دارند و تعدادی از مزایای آنها عبارتند از:

1. اندازه‌گیری بدون تماس: سنسورهای سطح التراسونیک نیازی به تماس با ماده هدف ندارند که باعث جلوگیری از آلودگی و ساییدگی سنسور می‌شود. این ویژگی غیرتماسی آنها را برای استفاده با مواد خورنده، لجنی و سایشی مناسب می‌سازد.

2. دقت و قابلیت اعتماد: سنسورهای سطح فوق صوتی دقت و تکرارپذیری بالایی را فراهم می‌کنند، حتی در محیط‌های دشوار با آشفتگی، کف‌زدگی یا بخار. تکنیک‌های پردازش پیشرفته سیگنال و جبران دما به منظور اطمینان از اندازه‌گیری‌های قابل اعتماد و مستمر استفاده می‌شوند.

3. نصب و نگهداری آسان: این سنسورها می‌توانند به راحتی بر روی بیرون یک مخزن یا ظرف نصب شوند بدون نیاز به حفر یا اصلاحات. همچنین، عدم وجود قطعات متحرک کاهش نیاز به نگهداری منظم را به همراه دارد و هزینه کلی مالکیت را کاهش می‌دهد.

4. چندمنظوره: سنسورهای سطح فوق صوتی می‌توانند با انواع مواد از جمله مایعات، جامدات و مواد دانه‌ای استفاده شوند. همچنین، آنها به راحتی قابل پیکربندی هستند تا در کاربرد‌ها و صنایع مختلف کار کنند.

5. هزینه مقرون به صرفه بودن: این سنسورها به دلیل عدم وجود قطعات متحرک و نیاز کمتر به نگهداری منظم، هزینه‌های نگهداری را کاهش می‌دهند. همچنین، نصب ساده و عدم نیاز به تغییرات و اصلاحات در محفظه‌ها و تجهیزات موجب کاهش هزینه نصب می‌شود. از این رو، سنسورهای سطح فوق صوتی به عنوان یک راه حل ارزان برای اندازه‌گیری سطح استفاده می‌شوند.

 

محدودیت ها و ملاحظات سنسورهای سطح التراسونیک

با وجود مزایای بسیاری که سنسورهای سطح التراسونیک دارند، اما نیز محدودیت‌ها و نکاتی وجود دارد که در انتخاب یک راه حل اندازه‌گیری سطح باید مورد توجه قرار گیرند:

ویژگی‌های ماده: سرعت صدا در مواد مختلف متغیر است که می‌تواند دقت سنسور را تحت تأثیر قرار دهد. در برخی موارد، ویژگی‌های ماده ممکن است باعث تضعیف یا جذب بیش از حد امواج صوتی شود که منجر به برگشت نامناسب یا نداشتن سیگنال می‌شود.

عوامل محیطی: عواملی مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، رطوبت بالا یا ذرات گرد و غبار بیش از حد می‌توانند بر عملکرد سنسورهای سطح فوق صوتی تأثیر بگذارند. در چنین مواردی، احتیاطات اضافی یا فناوری‌های جایگزین سنسور ممکن است لازم باشد.
کف و بخار فوم: هرچند سنسورهای سطح فوق صوتی می‌توانند در حضور فوم یا بخار عملکرد مناسبی داشته باشند، اما غلظت‌های بالای فوم و بخار سبب کاهش سیگنال و کاهش دقت اندازه‌گیری می‌شود. بنابراین، بررسی شرایط خاص کاربرد برای تعیین اینکه آیا سنسور سطح فوق صوتی مناسب است یا خیر، ضروری است.

نتیجه گیری

سنسورهای سطح التراسونیک یک راه حل چندمنظوره، دقیق و قابل اعتماد برای اندازه‌گیری سطح در کاربردهای‌های مختلف و در صنایع متعدد هستند. آنها به علت طبیعت غیرتماسی خود، می‌توانند در تعداد زیادی کاربرد مختلف از اندازه‌گیری سطح استفاده شوند. علاوه بر این، نصب آنها نیز بسیار آسان است و نیاز به تغییرات و تعمیرات کمتری نسبت به سایر فناوری‌ها دارند.

اما، در انتخاب سنسور سطح التراسونیک، لازم است نیازهای خاص کاربرد یا برنامه را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، ویژگی‌های ماده‌ی مورد اندازه‌گیری و عوامل محیطی ممکن است بر دقت و عملکرد سنسور تأثیر بگذارند. همچنین، در برخی موارد خاص مانند وجود فوم یا بخار سنگین، دقت اندازه‌گیری ممکن است کاهش یابد. بنابراین، ارزیابی دقیق شرایط و نیازهای برنامه، انتخاب بهترین سنسور سطح فوق صوتی را و همچنین برآورده کردن عملکرد و موفقیت بلندمدت را تضمین می‌کند.

 

پیکاتک | فروشگاه تخصصی و تامین کننده ابزاردقیق | شماره تماس 87700142-021

ترانسدیوسر فشار، فشار را به سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می کند. سیگنال الکتریکی می تواند دیجیتال یا آنالوگ باشد و در دستگاه های دیگر مانند کنترلرها، آلارم ها و سایر سیستم های حلقه بسته بکار رود.

محرک الکتریکی یا اکچویتور برقی ابزاری است که برای کنترل حرکت یک سیستم مکانیکی مانند شیر یا دمپر با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی کاربرد دارد. عملگرهای الکتریکی معمولاً در تنظیمات صنعتی و تجاری برای خودکارسازی سیستم‌های کنترل، بهبود کارایی و افزایش ایمنی استفاده می‌شوند.

بویلر دستگاهی است که با گرم کردن آب یا سایر مایعات، بخار یا آب گرم تولید می‌کند. بویلرها به طور معمول در صنایع مختلفی مانند تولید قدرت، گرمایش و تولید، و سایر صنایع استفاده می‌شوند. بخار یا آب گرم تولیدی توسط بویلر می‌تواند برای اهداف مختلفی مانند تولید برق توسط توربین‌ها، فراهم کردن گرما برای ساختمان‌ها و فرآیندهای مختلف، و ضدعفونی کردن تجهیزات در صنعت غذا و نوشیدنی استفاده شود.