گیج فشار: ابزاری مهم برای اندازه گیری فشار

به گزارش شبکه اطلاع رسانی راه دانا ؛ ترانسمیتر فشار یکی از مهمترین تجهیزات اندازه گیری و کنترل در صنایع مختلف می باشد. این دستگاه نه تنها فشار را اندازه گیری می کند، بلکه می تواند این اطلاعات را به عنوان یک سیگنال ثابت به سیستم های کنترل و نظارت ارسال کند. در این مقاله به بررسی دقیق ترانسمیترهای فشار، اصول کار، انواع، کاربردها و اهمیت آنها در صنعت مدرن می پردازیم.

اصل کار ترانسمیتر فشار

ترانسمیتر فشار از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

1. سنسور فشار: این قسمت فشار را حس می کند و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

2. مدار الکترونیکی: این قسمت سیگنال دریافتی از سنسور را پردازش کرده و آن را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می کند.
https://dana.ir/2066527/%D8%B3%D9%86%D8%B3%D9%88%D8%B1-%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1-%D8%A7%D8%A8%D8%B2%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%DA%A9%D9%84%DB%8C%D8%AF%DB%8C-%D8%AF%D8%B1-%D8%A7%D9%86%D8%AF%D8%A7%D8%B2%D9%87-%DA%AF%DB%8C%D8%B1%DB%8C-%D9%88-%DA%A9%D9%86%D8%AA%D8%B1%D9%84-%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1#gsc.tab=0روند کار ترانسمیتر فشار به شرح زیر است:

1. فشار وارد شده به فرستنده باعث تغییر شکل یا حرکت عناصر حساس سنسور می شود.

2. این اعوجاج یا جابجایی به سیگنال الکتریکی اولیه تبدیل می شود.

3. سیگنال الکتریکی اصلی توسط یک مدار الکترونیکی تقویت و پردازش می شود.

4. سیگنال پردازش شده به یک سیگنال استاندارد (معمولا 4-20 میلی آمپر یا 0-10 ولت) تبدیل می شود.

5. سیگنال استاندارد به سیستم کنترل یا نمایشگر ارسال می شود.

انواع ترانسمیتر فشار

1. فرستنده فشار Piezoresistive: در این نوع فرستنده از عناصر مقاومتی استفاده می شود که مقاومت آنها در اثر فشار تغییر می کند. برای اندازه گیری این تغییر مقاومت اغلب از پل وتستون استفاده می شود. این فرستنده ها دقت بالایی دارند و در فشارهای مختلف قابل استفاده هستند و در محصولاتی مانند پمپ Ebara استفاده می شوند. برای خرید پمپ ابارا به سایت نمایندگی پمپ ابارا مراجعه کنید.

2. ترانسمیتر فشار خازنی: در این فرستنده ها فشار باعث تغییر بین دو صفحه خازن و در نتیجه تغییر در ظرفیت می شود. این فرستنده ها حساسیت بالایی دارند و برای اندازه گیری فشارهای پایین مناسب هستند.
https://dana.ir/2066529/%D8%AA%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%B3%D9%85%DB%8C%D8%AA%D8%B1-%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1-%D8%A7%D8%A8%D8%B2%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%DA%A9%D9%84%DB%8C%D8%AF%DB%8C-%D8%AF%D8%B1-%D8%A7%D9%86%D8%AF%D8%A7%D8%B2%D9%87-%DA%AF%DB%8C%D8%B1%DB%8C-%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1#gsc.tab=0

3. ترانسمیترهای فشار پیزوالکتریک: این فرستنده ها از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز استفاده می کنند که در اثر فشار، بار الکتریکی تولید می کنند. این فرستنده ها برای اندازه گیری فشار دینامیکی و ضربه ای مناسب هستند.

4. فرستنده های فشار نوری: در این فرستنده ها، فشار، خواص نوری فیبر نوری یا عنصر نوری را تغییر می دهد. این فرستنده ها در محیط هایی با تداخل الکترومغناطیسی بالا مناسب هستند.

5. فرستنده فشار تشدید: این فرستنده ها از تغییر فرکانس تشدید یک عنصر ارتعاشی تحت فشار استفاده می کنند. این فرستنده ها دقت و پایداری بالایی دارند.

نوع سیگنال خروجی فرستنده فشار

1. سیگنال آنالوگ:

- 4-20 میلی آمپر: رایج ترین نوع سیگنال خروجی در فواصل طولانی.

- 0-10 ولت: برای فواصل کوتاهتر استفاده می شود.

- 0-5 ولت: برای مصارف دیگر استفاده می شود.

2. سیگنال دیجیتال:

- HART (مبدل آدرس پذیر بزرگراه): به انتقال دیجیتال سیگنال های آنالوگ 4-20 میلی آمپر اجازه می دهد.

- Profibus: پروتکل ارتباطی دیجیتال برای اتوماسیون صنعتی.

- Foundation Fieldbus: یک پروتکل ارتباطی دیجیتال برای سیستم های کنترل فرآیند.

- Modbus: پروتکل ارتباط سریال برای سیستم های اتوماسیون.

کاربرد سنسور فشار

1. شرکت نفت و گاز:

- اندازه گیری فشار در خطوط لوله

- کنترل فشار در مخازن ذخیره سازی

- پایش فشار چاه های نفت و گاز

- فرآیندهای تمیز کردن را مدیریت کنید

2. صنایع شیمیایی و پتروشیمی:

- تنظیم فشار در راکتورها

- پایش فشار در فرآیندهای تقطیر

- فشار در مواد فیلتر را کنترل کنید

3. صنایع غذایی و دارویی:

- کنترل فشار در فرآیند استریلیزاسیون

- پایش فشار در سیستم های بسته بندی

- کنترل فشار در فرآیندهای تخمیر

4. صنعت آب و فاضلاب:

- سطح آب مخزن را اندازه گیری کنید.

- کنترل فشار در سیستم های پمپاژ

- پایش فشار در شبکه توزیع آب

5. صنایع هوافضا:

- اندازه گیری فشار هوا در سیستم های هواپیما

- کنترل فشار در سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک

- کنترل تراست در موتورهای جت

6. صنعت تولید:

- کنترل فشار در پرس ها و قالب ها: تولید چراغ های جلو لیفان 620 تیکوما

- پایش فشار در سیستم های هیدرولیک

- کنترل فشار در فرآیندهای اکستروژن

7. نیروگاه ها:

- کنترل فشار در توربین های بخار

- پایش فشار در سیستم های خنک کننده برق

- اندازه گیری فشار در تاسیسات تولید انرژی خورشیدی و بادی

مزایا و چالش های ترانسمیترهای فشار

مزایای:

1. دقت بالا: فرستنده های فشار مدرن می توانند فشار را با دقت بسیار بالایی اندازه گیری کنند.

2. قابلیت انتقال سیگنال در فواصل طولانی. سیگنال های استاندارد توانایی انتقال اطلاعات را در فواصل طولانی فراهم می کنند.

3. مصونیت در برابر شرایط محیطی: بسیاری از فرستنده ها برای کار در شرایط سخت صنعتی طراحی شده اند.

4. قابلیت کالیبراسیون: کالیبراسیون و تنظیم از راه دور در بسیاری از مدل ها امکان پذیر است.

5. یکپارچه سازی با سیستم های کنترل: فرستنده را می توان به راحتی با سیستم های کنترل و نظارت یکپارچه کرد.

چالش ها و مسائل:

1. حساسیت به دما: عملکرد برخی از فرستنده ها می تواند تحت تأثیر تغییرات دما قرار گیرد.

2. نیاز به کالیبراسیون دوره ای: برای حفظ دقت، فرستنده ها باید به طور منظم کالیبره شوند.

3. خیلی گران است. برخی از فرستنده های مدرن ممکن است گران باشند.

4. پیچیدگی نصب و راه اندازی: برخی از توزیع کنندگان نیاز به تنظیم دقیق و پیکربندی خاص دارند.

5. محدودیت های محدوده اندازه گیری: هر فرستنده معمولا برای یک محدوده فشار خاص طراحی می شود.

فناوری های جدید در ترانسمیترهای فشار

1. فرستنده فشار هوشمند: این فرستنده ها دارای یک پردازنده داخلی هستند که قابلیت های پیشرفته ای مانند خود عیب یابی، کالیبراسیون خودکار و ارتباط دو طرفه با سیستم کنترل را فراهم می کند.

2. فرستنده فشار بی سیم: این فرستنده ها قابلیت ارسال اطلاعات فشار را به صورت بی سیم دارند که در مکان هایی که سیم کشی مشکل یا غیرممکن است بسیار مفید است.

3. فرستنده های فشار با قابلیت اینترنت اشیا: این فرستنده ها قابلیت اتصال به اینترنت اشیا را دارند و امکان نظارت و کنترل از راه دور را فراهم می کنند.

4. مبدل های فشار چند متغیره: این مبدل ها علاوه بر فشار، قابلیت اندازه گیری پارامترهای دیگری مانند دما و دبی را نیز دارند.

5. فرستنده فشار با قابلیت یادگیری ماشین: استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی برای بهبود دقت، پیش بینی شکست و بهبود عملکرد انتقال.

انتخاب کانکتور مناسب

برای انتخاب ترانسمیتر فشار مناسب باید فاکتورهای زیر را در نظر گرفت.

1. محدوده فشار: فرستنده باید قادر به اندازه گیری هر محدوده فشار باشد.

2. دقت و حساسیت: میزان دقت و حساسیت مورد نیاز برای یک کاربرد خاص باید در نظر گرفته شود.

3. نوع سیگنال خروجی: سیگنال خروجی باید با سیستم کنترل یا نظارت سازگار باشد.

4. شرایط محیطی: مقاومت در برابر دما، رطوبت، ارتعاش و مواد شیمیایی باید در نظر گرفته شود.

5. سرعت پاسخ: برای کاربردهای پویا، سرعت پاسخ فرستنده مهم است.

6. قابلیت ارتباط: پروتکل های ارتباطی لازم در نظر گرفته شود.

7. هزینه و قابلیت اطمینان: هزینه های اولیه، هزینه های نگهداری و قابلیت اطمینان باید در نظر گرفته شود.