در دنیای امروز ابزاردقیق (Instrumentation)، ترانسمیتر فشار به عنوان یکی از تجهیزات حیاتی در سیستمهای پنوماتیک و هیدرولیک شناخته میشود.
این دستگاه ها قلب تپنده هر سیستم کنترلی مبتنی بر فشار هستند و نقش کلیدی در ایمنی، کیفیت محصول و بهینهسازی مصرف انرژی ایفا میکنند.
برند آلمانی WIKA( ویكا) به دلیل کیفیت ساخت بینظیر، دقت تکرارپذیری باال و طراحی مقاوم، از معتبرترین و پیشرو ترین تولیدکنندگان این تجهیز در سطح جهانی است.
محصوالت این شرکت در صنایع بسیار متنوعی از جمله نفت، گاز، پتروشیمی، صنایع شیمیایی، نیروگاهها، صنایع غذایی )تجهیزات بهداشتی( و دارویی کاربرد گسترده دارند .
ترانسمیتر فشار ویکا مدل a10
ترانسمیتر فشار چیست و چرا اهمیت دارد؟
ترانسمیتر فشار (Transmitter Pressure )دستگاهی الکترونیکی است که فشار فیزیکی اعمال شده از یک سیال (مایع یا گاز) به دیافراگم یا المان حسگر خود را دریافت کرده، آن را به یک سیگنال استاندارد الکتریکی تبدیل میکند.
این سیگنال الکتریکی (اغلب آنالوگ یا دیجیتال) سپس به سیستمهای کنترل مرکزی نظیر PLC کنترل کننده منطقی برنامه پذیر( یا DCS )سیستم کنترل توزیع شده( ارسال میشود تا امکان نمایش، ثبت، تجزیه و تحلیل یا اعمال فرمان کنترلی فراهم گردد.
اهمیت اندازه گیری دقیق فشار در فرآیندهای صنعتی غیرقابل اغماض است:
.1 ایمنی (Safety): اطمینان از اینکه فشار از حد مجاز طراحی تجهیزات فراتر نرود (مثالً در بویلرها یا مخازن تحت فشار)
.2 کیفیت محصول (Control Quality): در فرآیندهایی مانند تقطیر، فیلتراسیون و خشککن، فشار دقیقا بهره وری (Efficiency): تنظیم دقیق ً بر کیفیت خروجی تأثیر میگذارد.
.3 فشار پمپ ها و کمپرسورها برای کاهش مصرف انرژی.
اجزای اصلی یک ترانسمیتر فشار WIK
هر ترانسمیتر فشار WIKA، صرف نظر از مدل، از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است که نقش حیاتی در دقت اندازهگیری ایفا میکنند:
1 – پورت اتصال فرآیند (Connection Process) که به خط لوله یا مخزن متصل میشود (معموالً با رزوه NPT یا BSP)
2- المان حسگر فشار (Element Sensing): این بخش وظیفه تبدیل نیرو ناشی از فشار به یک تغییر قابل اندازهگیری فیزیکی را دارد.
در WIKA، متداولترین تکنولوژیها عبارتند از:
تکنولوژی پیزو مقاومتی (resistive-Piezo): تغییر مقاومت الکتریکی در اثر تنش مکانیکی
. تکنولوژی Gauge Strain( سنجش کرنش): استفاده از مقاومتهایی که با تغییر شکل )تنش( مقاومت الکتریکیشان تغییر میکند.
تکنولوژی خازنی (Capacitive): اندازهگیری تغییر ظرفیت خازن بر اثر جابجایی دیافراگم.
3- مدار الکترونیکی و تقویت کننده (Circuitry Electronics): سیگنال بسیار ضعیف تولید شده توسط المان حسگر، توسط این مدار تقویت، خطیسازی (Linearization )جبرانسازی دمایی (Compensation Temperature )میشود.
4- محفظه و خروجی (Output & Housing): محفظه محافظ معموالً از جنس آلومینیوم یا استنلس استیل و ترمینالهای خروجی سیگنال.
انواع ترانسمیتر فشار ویکا بر اساس کاربرد:
برند WIKA با ارائه سریهای متنوع، توانسته است پاسخگوی دقیقترین نیازهای صنعتی باشد. شناخت این دسته بندیها برای انتخاب درست حیاتی است:
1 ترانسمیتر فشار صنعتی (Transmitters Purpose General)
این مدلها ستون فقرات اندازه گیری فشار در محیط های عمومی هستند.
سری های پرکاربرد: سری -20S، سری CPMT. * ویژگی: مناسب برای فرآیندهای استاندارد، محدوده فشار گسترده، دوام بالا در برابر ارتعاشات معمول.
2 ترانسمیتر فشار بهداشتی (Transmitters Sanitary/Hygienic)
طراحی شده برای صنایع غذایی، آشامیدنی و دارویی که نیاز به رعایت استانداردهای بهداشتی سختگیرانه (مانند -3A و EHEDG )دارند.
ویژگی ها: سطح تماس با سیال کاملا صاف، قابلیت تمیزکاری آسان (SIP/CIP)، استفاده از دیافراگمهای کامالً جوش داده شده.
3 ترانسمیتر فشار با دمای بالا (Transmitters Temperature High)
این سریها برای اندازهگیری فشاربالا دیگ های بخار، خطوط بخار داغ یا سیستم های فرآیندی با دمای با طراحی شده اند.
نکته طراحی: معمولا دارای یک بخش خنک کننده یا لوله های رابط بلند برای حفظ دمای سنسور در محدوده عملیاتی مجاز هستند.
4 -ترانسمیتر فشار سطح (Transmitters Level)
برخی مدلهای WIKA برای اندازهگیری سطح مایع در مخازن (بر اساس فشار هیدرواستاتیک)بهینهسازی شدهاند.
نحوه عملکرد ترانسمیتر فشار WIKA( مکانیک و الکترونیک)
عملکرد ترانسمیتر یک فرآیند دو مرحلهای شامل دریافت مکانیکی و تبدیل الکترونیکی است:
مرحله :1 دریافت فشار (Sensing Mechanical )فشار واردشده به پورت فرآیند، دیافراگم اصلی را جابجا میکند.
این جابجایی بسیار کوچک، مستقیماً بر المان حسگر تأثیر میگذارد. در تکنولوژی پیشرفته WIKA( مانند مدلهای مبتنی بر Gauge Strain)، این تنش مکانیکی منجر به تغییر شکل فیزیکی در المان حساس میشود
مرحله :2 تبدیل الکتریکی و خروجی (Conversion Electronic (تغییر شکل فیزیکی منجر به تغییر در پارامترهای الکتریکی میشود )مثالً تغییر مقاومت یا ظرفیت خازنی(. این تغییرات به صورت زیر پردازش میشوند:
1- تقویت (Amplification): بسیار ضعیف است و نیاز به تقویت دارد.
2-جبران سازی دما (Compensation Temperature): مقاومتهای الکتریکی به شدت تحت تأثیر دما هستند. مدارهای داخلی WIKA با استفاده از سنسورهای دمایی مرجع، اثرات ناشی از تغییرات دمای محیط بر روی اندازهگیری فشار را حذف میکنند تا خروجی همیشه دقیق باشد.
3- خطی سازی (Linearization): اطمینان از اینکه تغییرات سیگنال خروجی نسبت مستقیمی با تغییرات فشار در کل محدوده اندازهگیری داشته باشد. فرمول اساسی اندازهگیری: رابطه تبدیل فشار به سیگنال خروجی اغلب به صورت یک رابطه خطی بیان میشود:
که در آن سیگنال خروجی در فشار صفر )معموالً 4 میلی آمپرو شیب یا فاکتور تبدیل (Sensitivity )است.
خروجی استاندارد: خروجی کالیبره شده در نهایت به صورت استاندارد صنعتی زیر ارسال میشود: خروجی آنالوگ رایج: 4–20 میلیآمپر که 4 میلی آمپر نشان دهنده صفر فشار است،
نه 0 میلی آمپر، که این ویژگی امکان تشخیص قطعی سیم را فراهم میکند(. * خروجی ولتاژ: 0–5 ولت یا 0–10 ولت. * خروجی دیجیتال: پروتکل هایی مانند Foundation Fieldbus ،HART یا Profibus( در مدلهای پیشرفته تر)
مزایای استفاده از ترانسمیتر فشار ویکا
1 -انتخاب محصوالت WIKA در پروژههای حیاتی مزایای مشخصی را به همراه دارد: دقت و پایداری (Stability and Accuracy): شهرت WIKA بر پایه این دو اصل استوار است. آنها پایداری طوالنیمدت(stability term-Long )عالی حتی در برابر تغییرات محیطی شدید )لرزش، نوسانات دمایی و نویز الکتریکی( ارائه میدهند.
2-تنوع سری ها: WIKA مدلهایی با محدودههای اندازهگیری از خأل مطلق تا 10,000 بار دارد، همچنین متریال ساخت برای هر نوع سیال شیمیایی موجود است.
3-سطح باالی حفاظت (Ratings IP): بسیاری از مدلها دارای درجه حفاظت بالا(مانند 67IP یا 68IP )هستند که محافظت کامل در برابر نفوذ گرد و غبار و آب را تضمین میکند.
4- جوزهای ایمنی (Certifications): تطابق با استانداردهای بین المللی نظیر ATEX و IECEx برای استفاده در مناطق خطرناک )Areas Hazardous )یا مناطق مستعد انفجار.
5- طول عمر باال: استفاده از متریالهای با کیفیت و طراحی مهندسی شده، عمر مفید تجهیز را به طور چشمگیری افزایش میدهد.
نکات حیاتی نصب ترانسمیتر فشار در فرآیند:
نصب صحیح، کلید دست یابی به دقت اندازهگیری مورد نظر است. نادیده گرفتن این نکات میتواند منجر به خطاهای سیستمی شود:
1- موقعیت نصب و ارتعاشات: محل نصب باید فاقد لرزش شدید و ضربه باشد. لرزشهای مکانیکی مداوم عمر سنسور را کاهش داده و منجر به انحراف در قرائت ها میشوند.
2-حفاظت حرارتی (Protection Thermal): در خطوط حاوی سیالات داغ مانند بخار یا سیالات فرآیندی با دمای بالای100 c (, استفاده از سیفون )Syphon)، خنک کننده (Element Cooling )یا لوله های واسط مبدل حرارتیبین ترانسمیتر و خط فرآیند الزامی است تا دمای ورودی به ترانسمیتر از حد مجاز سازنده فراتر نرود.
3- برای اندازهگیری فشار مطلق یا فشار گیج، معموالً نصب عمودی/افقی و اثر ارتفاع: نصب در هر جهتی قابل قبول است.
اما در اندازهگیری فشار دیفرانسیل (DP )یا سطح، باید دقت شود که ترانسمیتر در ارتفاع مشابه نقطه اندازه گیری یا در نزدیکی آن نصب شود.
هرگونه اختالف ارتفاع باعث ایجاد فشار استاتیک اضافی یا منفی میشود که باید در تنظیمات کالیبراسیون لحاظ گردد
جمع بندی:
ترانسمیتر فشار ویکا یک محصول مهندسی دقیق است که ترکیبی از دقت آلمانی، طراحی صنعتی مقاوم و تکنولوژیهای پیشرفته اندازهگیری را ارائه میدهد.
این تجهیزات ستون فقرات اندازهگیری فشار در سختگیرانه ترین محیط های صنعتی هستند.
انتخاب مدل مناسب با در نظر گرفتن محدوده فشار، نوع سیال، دمای عملیاتی و استاندارد خروجی و رعایت اصول نصب، دوام، دقت و پایداری بلندمدت سیستم کنترل شما را تضمین میکند.
ثبت ديدگاه