ترانسمیتر فشار چیست؟
ترانسمیتر فشار یا پرشر ترانسمیتر (Pressure Transmitter)، وسیلهای است که به منظور دریافت، تبدیل و ارسال سیگنالهای معرف فشار در سیستمهای انتقال سیالات مورد استفاده قرار میگیرد. این وسیله علاوه بر تعیین فشار سیالات مختلف نظیر گاز، مایع، هوا و روغن، امکان اندازهگیری دیگر کمیتهای مهم صنعتی مانند جریان، سطح، چگالی، وزن و دما را فراهم میکند. به عبارت دیگر، در بسیاری از موارد، سیگنال ارسال شده توسط ترانسمیتر، به عنوان مبنای اندازهگیری دیگر کمیتهای فیزیکی به کار گرفته میشود.
پرشر ترانسمیتر در اکثر صنایع مرتبط با انتقال سیالات کاربرد دارد. با این وجود، این وسیله از اهمیت بالایی در سیستمهای پایپینگ کارخانههای فرآیندی برخوردار است. در برخی از موارد، ترانسمیتر به اشتباه با عنوان ترانسدیوسر معرفی میشود. با وجود شباهت در کاربری ترانسمیتر و ترانسدیوسر فشار در حوزه ابزار دقیق، وظیفه و عملکرد این دو وسیله با یکدیگر تفاوت دارد. در بخشهای بعدی به معرفی تفاوتهای این تجهیزات خواهیم پرداخت.
کاربرد ترانسمیتر فشار چیست؟
تجهیزات اندازهگیری فشار نظیر سنسور، ترانسدیوسر، ترانسمیتر و غیره در صنایع نفت، گاز، پالایشگاهها، نیروگاهها، کارخانههای فرآوری مواد غذایی، کارخانههای پتروشیمی، کارخانههای تولید مواد شیمیایی، پروژههای معدنی، پروژههای عمرانی، کارخانههای داروسازی، کارخانههای کاغذسازی، سیستمهای پایپینگ، تاسیسات بهداشتی، تاسیسات سرمایشی و غیره کاربرد دارند. به عبارت دیگر، در هر صنعتی که نیاز به اندازهگیری و کنترل فشار سیالات باشد، ترانسمیترهای فشار به عنوان یکی از گزینههای احتمالی در نظر گرفته میشوند.به طور کلی، پرشر ترانسمیتر برای کاربریهای زیر مورد استفاده قرار میگیرد:
- نظارت بر روی اختلاف فشار و فشار عملیاتیانواع پمپ و کمپرسور صنعتی
- کنترل و اندازهگیری فشار برای کنترل کیفیت در فرآیند ساخت ماشین آلات صنعتی و اطمینان از عملکرد مناسب تجهیزات
- بررسی فشار در عملیات حفاری چاه نفت و گاز
- نظارت بر روی عملکرد توربینها، خطوط انتقال، ولوهای کنترل و غیره در نیروگاهها
- بررسی و کنترل فشار پمپهای بزرگ مورد استفاده برای انتقال آب و فاضلاب در شبکه توزیع خدمات شهری
- نظارت بر روی فشار پمپهای مورد استفاده برای انتقال سیالات ویسکوز و نیمه جامد در کارخانههای فرآوری مواد غذایی و نوشیدنیها
- بررسی فشار سیالات شیمیایی خورنده در پمپهای مورد استفاده در کارخانههای شیمیایی و پتروشیمی
- کنترل فرآیند انتقال دوغاب در پروژههای معدنی و عمرانی
- اندازهگیری فشار مناسب در کارخانههای کاغذسازی حین فرآیند آمادهسازی خمیر کاغذ
- نظارت بر روی فشار سیستمهای انتقال ذرات ریز و پودرهای مورد استفاده در کارخانههای داروسازی
- کنترل و تنظیم فشار تجهیزات مورد استفاده در تاسیسات سرمایشی و گرمایشی
علاوه بر موارد بالا، ترانسمیترهای فشار در صنایع کشاورزی، نساجی، پلاستیکسازی، تولید سیمان و غیره نیز به کار گرفته میشوند. از کاربردهای جالب ترانسمیترهای فشار و تجهیزات همراه آنها میتوان به اندازهگیری کمیتهای فیزیکی دیگر (مانند سطح، جریان، دما) و نظارت بر روی سیستم فیلتراسیون اشاره کرد.
هدف استفاده از ترانسمیتر فشار چیست؟
هدف اصلی استفاده ترانسمیترهای فشار و کنترل کمیتهای فیزیکی مرتبط با فشار، جلوگیری از مشکلاتی نظیر کاویتاسیون، افت جریان، شکست مکانیکی، لرزش بیش از حد، آلودگی صوتی، استهلاک قطعات و بهینهسازی فشار سیستم برای دستیابی به بهترین خروجی ممکن است.
ترانسمیتر فشار مطلق چیست ؟
ترانسمیتر فشار مطلق (Absolute Pressure Transmitter)، وسیلهای است که در اندازهگیری فشار سیالات گازی، مایع و هوا نسبت به نقطه مرجع صفر (خلا) مورد استفاده قرار میگیرد. این ترانسمیتر از یک سنسور موجود در فضای بسته (محیط ایزوله با فشار صفر مطلق) تشکیل میشود. برخورد سیال به محفظه سنسور، اختلاف فشاری را به وجود میآورد که بیانگر فشار مطلق سیال است. این فشار به صورت یک سیگنال از سنسور به ترانسمیتر ارسال میشود. ترانسمیتر، پس از دریافت این سیگنال و تبدیل آن به دادههای استاندارد، سیگنال دیگری را به سمت کنترلر ارسال میکند. سیگنال خروجی ترانسمیتر فشار مطلق به صورت جریان آنالوگ یا دیجیتال بوده و بازه فشار قابل اندازهگیری توسط آن بین 0 تا 69 کیلو پاسکال است.
ترانسمیترهای فشار مطلق در صنایع و فرآیندهای مختلفی نظیر داروسازی، فرآوری مواد غذایی، نفت و گاز، پتروشیمی، فرآوری مواد شیمیایی و مطالعات علمی کاربرد دارند. این ترانسمیترها، معمولا به منظور نظارت بر روی عملکرد پمپهای خلا، اندازهگیری فشار مایعات، بستهبندی صنعتی، کنترل فرآیندهای صنعتی و بررسی کیفیت تجهیزات هوافضا مورد استفاده قرار میگیرند. در تمامی این موارد، اندازهگیری فشار نیازمند یک مبنای ثابت است. ترانسمیترهای فشار مطلق برای اندازهگیری سطح، دما و نرخ جریان سیستمهای بسته نیز به کار میروند.
ترانسمیتر فشار نسبی یا ترانسمیتر فشار گیج چیست ؟
«ترانسمیتر فشار گیج» (Gauge Pressure Transmitter)، وسیلهای است که به منظور اندازهگیری فشار سیالات نسبت به فشار محیط مورد استفاده قرار میگیرد. سنسور این نوع ترانسمیتر، بر خلاف ترانسمیتر فشار مطلق، در یک فضای کاملا بسته قرار ندارد. وجود یک مجرای متصل به محیط بیرونی ترانسمیتر (مانند تصویر زیر)، باعث قرارگیری سنسور در معرض فشار محیط میشود. در واقع، مبنای اندازهگیری فشار از صفر مطلق به صفر نسبی (فشار جو) تغییر میکند. در این حالت، اعمال فشار سیال به سنسور، باعث ارسال سیگنال معرف فشار گیج به ترانسمیتر و تبدیل آن به سیگنال استاندارد میشود. اغلب سنسورهای مورد استفاده در ترانسمیترهای فشار نسبی، قادر به اندازهگیری حداکثر فشار 50 مگاپاسکال هستند.
ترانسمیترهای فشار گیج در مواردی مورد استفاده قرار میگیرند که نیاز به کنترل تغییرات فشار نسبت به فشار محیط باشد. به عنوان مثال، تغییر فشار جو بر روی سطح مایع موجود در یک مخزن تاثیر مستقیم میگذارد. ترانسمیترهای فشار نسبی، امکان کنترل تغییرات سطح و تنظیم سیستم بر اساس فشار محیط را فراهم میکنند. این ترانسمیترها در پزشکی نیز کاربرد دارند. از کاربردهای پزشکی ترانسمیترهای فشار گیج میتوان به کنترل فرآیند خارج کردن مایعات از زخم بیماران، تنظیم فشار کپسولهای اکسیژن و اندازهگیری فشار خون (ترانسمیتر فشار خون) اشاره کرد.
ترانسمیتر فشار تفاضلی یا ترانسمیتر اختلاف فشار چیست ؟
ترانسمیتر اختلاف فشار، «ترانسمیتر فشار تفاضلی» (Differential Pressure Transmitter) یا ترانسمیتر DP، وسیلهای است که در اندازهگیری اختلاف فشار بین دو نقطه از سیستم مورد استفاده قرار میگیرد. ترانسمیتر فشار تفاضلی، پرکاربردترین و متداولترین نوع ترانسمیترهای مورد استفاده در سیستمهای کنترل سیالات است. البته از نظر فنی، اغلب ترانسمیترهای فشار بر اساس اصول ترانسمیترهای اختلاف فشار کار میکنند. به عنوان مثال، در ترانسمیتر فشار گیج، فشار جو به عنوان مبنای اندازهگیری اختلاف فشار در نظر گرفته میشود. در صورتی که در ترانسمیتر فشار تفاضلی، سنسور با اتصال به یک نقطه دیگر از سیستم، فشار آن نقطه را به عنوان مبنای اندازهگیری در نظر میگیرد.
ترانسمیتر فشار تفاضلی، معمولا برای کنترل افت فشار در سیستمهای تصفیه آب، تاسیسات تهویه مطبوع، فرآوری مواد غذایی، داروسازی، کاغذسازی، پتروشیمی، پالایشگاه، نیروگاهها، تجهیزات دریایی و زیردریایی به کار برده میشود. این وسیله میتواند دیگر کمیتهای فیزیکی نظیر چگالی، جریان، سطح و ویسکوزیته را اندازهگیری کند.
انواع دیگر ترانسمیتر فشار:
ترانسمیترهای فشار، انواع زیادی دارند که هر یک در سیستمهای مختلف و برای کاربریهای متفاوت مورد استفاده قرار میگیرند. در بخش قبلی به معرفی برخی از انواع این تجهیزات بر اساس نوع فشار قابل اندازهگیری پرداختیم. از دیگر انواع ترانسمیتر فشار میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک: ترانسمیترهای مورد استفاده در کنترل و اندازهگیری سطح مایعات
ترانسمیتر فشار قلمی: ترانسمیترهای کوچک و بدون نمایشگر فشار
ترانسمیتر فشار ضد انفجاری: ترانسمیترهای مخصوص اندازهگیر فشار در محیطهای مستعد انفجار و لرزشهای شدید
ترانسمیتر فشار هوشمند: ترانسمیترهای کوچک و مستحکم دو سیمه برای استفاده در محیطهای پرخطر با فضای نصب محدود
ترانسمیتر پنوماتیکی: از انواع ترانسمیترهای فشار تفاضلی است با رلههای پنوماتیک و سنسور نازل
مزایا و معایب ترانسمیتر فشار کدام هستند؟
ترانسمیترهای فشار، یکی از پرکاربردترین انواع ابزار دقیق در سیستمهای کنترل سیالات هستند. این ابزارها در صنایع مختلف و برای مقاصد متفاوت مورد استفاده قرار میگیرند. از مهمترین مزیتهای ترانسمیتر فشار میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
امکان اندازهگیری سطح سیال و دیگر کمیتهای فیزیکی علاوه بر اختلاف فشار
دوام بالا و قابلیت بکارگیری در شرایط محیطی دشوار (حتی زیر آب)
امکان ارسال سیگنال به فواصل دور با کمترین افت سیگنال ممکن
تنوع مدل برای استفاده در شرایط مختلف
مقاومت در برابر میدانهای الکترومغناطیسی و تشعشعات رادیواکتیو به دلیل ساخت توسط مواد پیزوالکتریک
قابلیت اتصال به سیستمهای دیگری نظیر مدارهای الکتریکی به منظور کالیبراسیون برای اندازهگیری دقیق فشار
برخی از محدودیتهای ترانسمیترهای فشار عبارت هستند از:
هزینه اولیه بالا
مصرف انرژی
دسترسی دشوار
الزامات نصب ترانسمیتر فشار چه هستند؟
نصب ترانسمیتر فشار یا ترانسمیتر اختلاف فشار در سیستم پایپینگ، روند سادهای دارد. با این وجود، در صورت عدم توجه به اصول اجرای صحیح این فرآیند، عملکرد ترانسمیتر و عمر مفید آن تحت تاثیر قرار میگیرد. یکی از مهمترین نکتههای نصب ترانسمیتر فشار، مسیر انتقال سیگنال از محل عبور سیال تا ترانسمیتر یا اصطلاحا «ایمپالس پایپینگ» (Impulse Piping) است. اجرای این مسیر باید به گونهای باشد که امکان اندازهگیری دقیق فشار را فراهم کند. به طور کلی، منشا خطا در نصب ترانسمیتر فشار، یکی از پارامترهای زیر است:
نشت در مسیر انتقال فشار
افت اصطکاک
به دام افتادن گاز در خطوط انتقال مایع
وجود مایع در خطوط انتقال گاز
اختلاف چگالی بین مسیر انتقال فشار بالا و مسیر انتقال فشار پایین
استفاده از منیفولد ولو، امکان نصب راحتتر ترانسمیتر و کالیبراسیون آن برای اندازهگیری دقیقتر فشار برا فراهم میکند.
در هنگام نصب ترانسمیتر فشار، باید از ابزاری نظیر آچار استفاده کرد. بستن دستی ترانسمیتر، احتمال اعمال فشار اضافی به قطعات را افزایش میدهد.
به منظور آببندی محل اتصال ترانسمیتر، نباید از نوار تفلون یا وسایل آببندی متفرقه استفاده کرد. آببندی و درزبندی ترانسمیتر فشار، با استفاده از قطعه ارائه شده توسط شرکت سازنده انجام میگیرد.
در نواحی نزدیک به ولوهای ایزولاسیون که امکان قطع و وصل ناگهانی جریان وجود دارد، استفاده از محافظ یا اسنابر فشار در خطوط ایمپالس، از آسیب رسیدن به ترانسمیتر و خطای اندازهگیری جلوگیری میکند.
کابل اتصال ترانسمیتر به واحد کنترل باید به گونهای باشد که از تجمع رطوبت در محل اتصال کابل جلوگیری شود.
علاوه بر موارد بالا، نکات دیگری وجود دارند که رعایت آنها بر روی انتخاب بهترین محل نصب ترانسمیتر فشار و بهبود دقت اندازهگیری تاثیر میگذارند. برخی از این موارد عبارت هستند از:
فاصله بین محل عبور سیال تا ترانسمیتر، باید کوتاهترین فاصله ممکن باشد.
در سیستمهای انتقال سیالات مایع، شیب ایمپالس پایپینگ باید حداقل برابر 8 سانتیمتر در هر یک متر (8 درصد) و رو به بالا (از محل ترانسمیتر فشار تا محل اتصال به خط لوله) باشد.
نصب ترانسمیتر در مجراهای یک طرفه (انتهایی)، باید از طریق منیفولد ولو صورت گیرد. در غیر این صورت، احتمال ایجاد اضافه فشار و آسیب رسیدن به دیافراگم را افزایش میدهد.
از نصب ترانسمیتر در نقاط بالایی سیستمهای انتقال سیالات مایع و نقاط پایین سیستمهای انتقال سیالات گازی خودداری شود.
تمام خطوط ایمپالس باید دارای دمای مشابه باشند.
تخلیه گاز از درون سیستمهای انتقال سیالات مایع به خوبی انجام گیرد.
مواد خورنده یا بسیار داغ در ارتباط مستقیم با سنسورها و فلنجهای ترانسمیتر قرار نداشته باشند.
تمهیدات لازم برای جلوگیری از تهنشینی رسوبات و تخلیه آنها از درون خطوط ایمپالس اتخاذ گردد.
از نصب تجهیزات در نواحی مستعد انجماد خودداری شود.
ملاحظات ایمنی
ابزارهای الکترونیکی انرژی الکتریکی را درون خود ذخیره میکنند. در صورت تخلیه این انرژی در محیطهای دارای گازهای قابل اشتعال، امکان رخ دادن آتشسوزی وجود خواهد داشت. از اینرو، هنگام جانمایی ترانسمیترهای فشار باید به سطح ریسکپذیری محل توجه شود. علاوه بر این، ترانسمیترهای اختلاف فشار معمولا در محیطهای پرخطر مورد استفاده قرار میگیرند. همین موضوع، اهمیت توجه به نکات ایمنی در حین نصب و راهاندازی این تجهیزات را دو چندان میکند.