ترانسمیتر فشار (پرشر ترانسمیتر) وظیفه اندازه گیری فشار انواع سیالات مانند نفت، گاز، مایعات و به ویژه آب را بر عهده دارد که فشار سیال را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند که می تواند توسط یک سیستم کنترل منتقل و پردازش شود. ترانسمیترهای فشار به طور گسترده در صنایع مختلف مانند نفت و گاز، شیمیایی، دارویی، غذایی، آب و تولید برق برای اندازه گیری و کنترل فشار فرآیندهای مختلف استفاده میشود.
تنوع انواع ترانسمیتر فشار گسترده بوده و هر کدام بعد از دریافت یک سیگنال الکتریکی ضعیف آن را به مدارات الکترونیکی، کنترلرها و سیستم مانیتورینگ تبدیل می کند. در بین این تجهیزات، انواع ترانسمیترهای فشار آب در صنایع مختلف کاربردی بوده و علاوه بر اندازه گیری سطوح آب از بروز اتفاقات مختلف مانند سرریزی مخازن و یا خالی شدن آن ها جلوگیری می کنند. در ادامه این مطلب به معرفی انواع ترانسمیتر فشار، مزایا و نحوه عملکرد آن ها می پردازیم.
ترانسمیتر فشار چیست؟
ترانسمیتر فشار یک حسگر الکترونیکی است که فشار سیالات یا گازها را اندازه گیری کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل پردازش تبدیل می کند. این دستگاه معمولاً شامل یک حسگر فشار (مثلاً پیزوالکتریک، خازنی یا استرین گیج)، یک مدار تقویتکننده و پردازشگر سیگنال و یک ماژول خروجی برای ارسال دادهها (مانند آنالوگ ۴-۲۰ میلیآمپر، ولتاژی یا دیجیتال مانند HART، Modbus) است.
ویژگی های کلیدی ترانسمیترهای فشار
- محدوده اندازهگیری: قابلیت اندازه گیری از حداقل تا حداکثر فشار (فشار با واحد بار)
دقت: به عنوان نزدیک بودن مقدار اندازه گیری شده به یک مقدار استاندارد یا واقعی تعریف میشود - حساسیت: قابلیت تشخیص تغییرات جزیی فشار
- زمان پاسخگویی: زمانی که برای پاسخ به تغییر فشار ورودی نیاز است
- ثبات: توانایی حفظ عملکرد در طول زمان
معرفی انواع ترانسمیترهای فشار
سه نوع اصلی ترانسمیتر فشار یا پرشر ترنسمیتر وجود دارد: گیج، مطلق و دیفرانسیل. ترانسمیترهای فشار گیج، فشار را نسبت به فشار اتمسفر اندازهگیری میکنند. ترانسمیترهای فشار مطلق فشار را نسبت به خلاء کامل اندازهگیری میکنند و ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل اختلاف فشار بین دو نقطه در یک سیستم را اندازه گیری میکنند. هر کدام از این موارد دارای زیر مجموعه های مختلف بوده که انواع برندها و تولیدی ها در ساخت بهترین و باکیفیت ترین دستگاه در حال رقابت هستند.
در واقع ترانسمیتر مطلق با گرفتن فشار خلاء به عنوان پایه و مبنای خود، فشار فرایندی را اندازه گیری خواهد کرد. ترانسمیتر گیج یا Gauge نیز فشار فرایندی را با فشار جوی مکان به عنوان پایه اندازه گیری می نماید. در نهایت ترانسمیتر دیفرانسیل نیز هنگام دریافت ورود فشارهای متعدد توسط یونیت های سنجش، تفاوت بین فشارهای ورودی متمایز و مختلف را اندازه گیری می کنند.
انواع ترانسمیتر فشار آب
از رایجترین سنسورها در کاربردهای صنعتی، انواع ترانسمیتر فشار آب است که هر نوع فشار، جریان، آزمایش نشتی و اندازه گیری ارتفاع و عمق آب و مایعات به کمک آن ممکن است. در ادامه به معرفی انواع ترانسمیتر فشار آب پرداخته شده که عبارتند از:
۱. ترانسمیتر فشار دیافراگمی
در این دستگاه یک صفحه دیافراگمی وجود دارد که با هر میزان تغییر فشار، صفحه دیافراگمی تغییر شکل خواهد داد. این دستگاه به صورت ترانسمیترهای قلمی و به اشکال مختلف روی مخازن بسته می شوند. به طور معمول از فولاد ضد زنگ و یا کامپوزیت های پلیمری برای ساخت و تولید ترانسمیتر فشار دیافراگمی استفاده می شود و بر اساس جنس مواد سازنده آن توانایی زیادی در اندازه گیری فشار آب دارند. بنابراین به عنوان یکی از بهترین گونه های ترانسمیتر فشار آب شناخته می شود.
۲. ترانسمیتر فشار دیجیتال
از انواع ترانسمیتر فشار، نوع دیجیتالی دارای نمایشگر ال ای دی و میکرو پردازشگر است. این دستگاه علاوه بر سینگال خروجی آنالوگ، خروجی رله را نیز فراهم کرده و به دلیل درجه محافظتی عالی در استفاده از آن محدودیتی وجود ندارد. بنابراین جزء بهترین انواع ترانسمیتر فشار آب محسوب شده که به خاطر داشتن سوییچ، سنسور و نمایشگر باعث صرف جویی در هزینه ها و کاربر پسند بودن آن شده است. ترانسمیتر فشار دیجیتال دارای طول عمر بالا، دقت اندازه گیری حداکثری، بدون نویز و ضد رطوبت است.
۳. ترانسمیتر فشار تفاضلی
این دستگاه می تواند میزان فشار را در دو نقطه مختلف اندازه گیری و اختلاف فشار بین آن دو را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند تا برای سیستم های کنترل کننده مقدار فشار قابل تشخیص و ارزیابی گردد. قابلیت تنظیم راحت و دقت بالا موجب کاربرد گسترده ترانسمیتر فشار تفاضلی در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، صنایع آب و فرآورده های شیمیایی شده است. فشار سنجش اختلافی یا تفاضلی در اندازه گیری ارتفاع و سطح مخازن و فلو نیز کاربردی بوده و دارای دو ورودی برای سنجش دقیق است. این دستگاه دارای حسگرهای سیلیکونی و دو پورت فشار کم و زیاد است که جنس آن نیز از پلاستیک، آلومینیوم و استیل مقاوم یا دیگر فلزات فولادی مستحکم در برابر فشار است.
کاربرد های ترانسمیترهای فشار
با پیشرفت تکنولوژی، ترانسمیتر های فشار اکنون دقت، قابلیت اطمینان و دوام بیشتری را ارایه می دهند. آنها میتوانند در محیطهای خشن، دمای شدید و مواد خورنده مقاومت کنند. علاوه بر این، ترانسمیتر های فشار بیسیم و هوشمند، نظارت از راه دور، تعمیر و نگهداری پیشبینیکننده و تجزیه و تحلیل بلادرنگ دادهها را امکانپذیر میکنند و اتوماسیون صنعتی را متحول میکنند.
کاربرد ترانسمیتر فشار معمولا در صنایع زیر است:
- نفت و گاز: در حفاری، پالایش و حمل و نقل
- داروها: در حفظ محیط های بهداشتی و کنترل شده
- تصفیه آب: در نظارت بر خطوط لوله و مخازن
- فرآوری غذا: در حفظ کیفیت محصول
- هوا فضا: در کاربردهای مختلف تله متری
- خودرو: در سیستم های کنترل موتور
نحوه کار ترانسمیترهای فشار
ترانسمیترهای فشار معمولاً از یک عنصر حسگر، یک مدار تهویه سیگنال (فیلتر، تقویت، جداسازی) و یک ماژول خروجی تشکیل شدهاند. عنصر حسگر، اغلب یک دیافراگم یا یک حسگر سرامیکی، تحت فشار اعمال شده تغییر شکل میدهد و یک سیگنال الکتریکی متناسب با فشار تولید میکند. مدار تهویه سیگنال، سیگنال را تقویت و اصلاح میکند و دقت و ثبات را تضمین میکند. در نهایت، ماژول خروجی سیگنال را به یک فرمت استاندارد، مانند ۲۰-۴ میلی آمپر یا پروتکل های دیجیتال تبدیل می کند.
برای اطمینان از اندازهگیریهای دقیق، کالیبراسیون منظم و نگهداری ترانسمیترهای فشار ضروری است. کالیبراسیون شامل مقایسه خروجی ترانسمیتر با یک مرجع شناخته شده برای اصلاح هرگونه انحراف است. نگهداری صحیح از جمله تمیز کردن، بازرسی و تعویض قطعات فرسوده باعث افزایش طول عمر و عملکرد این ابزار میشود
مزایا و معایب ترانسمیتر فشار چیست؟
ترانسمیتر فشار (Pressure Transmitter) یکی از مهمترین تجهیزات ابزار دقیق در سیستمهای کنترل و پایش سیالات است که در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، آب و فاضلاب و بسیاری از فرایندهای صنعتی کاربرد دارد. این تجهیز وظیفه تبدیل فشار مکانیکی به یک سیگنال الکتریکی استاندارد را بر عهده دارد.
مزایای ترانسمیتر فشار
از مهمترین مزایای ترانسمیترهای فشار میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- قابلیت اندازهگیری کمیتهای مختلف
علاوه بر فشار گیج، مطلق و اختلاف فشار، امکان اندازهگیری سطح سیال، دبی و چگالی (با استفاده از اختلاف فشار) نیز وجود دارد. - دقت و پایداری بالا در اندازهگیری
ترانسمیترهای فشار صنعتی دارای خطای کم، تکرارپذیری مناسب و پایداری بلندمدت هستند. - قابلیت عملکرد در شرایط محیطی سخت
بسیاری از مدلها برای کار در دما، فشار و رطوبت بالا، محیطهای خورنده و حتی نصب زیر آب (Submersible) طراحی شدهاند. - ارسال سیگنال به فواصل طولانی با افت کم
استفاده از سیگنالهای استاندارد مانند ۴–۲۰ mA یا پروتکلهای دیجیتال (HART، Modbus، Profibus) باعث کاهش نویز و افت سیگنال در مسافتهای طولانی میشود. - تنوع گسترده در طراحی و تکنولوژی حسگر
شامل ترانسمیترهای پیزورزیستیو، خازنی، استرینگیج و پیزوالکتریک که برای کاربردهای مختلف انتخاب میشوند. - مقاومت مناسب در برابر نویزهای الکترومغناطیسی
این ویژگی عمدتاً به دلیل استفاده از سیگنالهای جریان، مدارهای ایزوله، شیلدینگ و طراحی صنعتی استاندارد است، نه صرفاً جنس حسگر. - قابلیت کالیبراسیون و یکپارچهسازی با سیستمهای کنترلی
امکان اتصال به PLC، DCS و سیستمهای مانیتورینگ برای تنظیم، کالیبراسیون و پایش دقیق فشار وجود دارد.
در هنگام خرید ترانسمیتر فشار باید عواملی مانند محدوده فشار، دقت اندازهگیری، نوع سیال، شرایط محیطی و سازگاری با سیستم کنترلی مورد توجه قرار گیرد.
معایب و محدودیتها
با وجود مزایای فراوان، ترانسمیترهای فشار دارای برخی محدودیتها نیز هستند:
- هزینه اولیه نسبتاً بالا
بهویژه در مدلهای با دقت بالا، ضدانفجار یا دارای پروتکلهای ارتباطی پیشرفته. - نیاز به منبع تغذیه
برخلاف گیجهای مکانیکی، ترانسمیترها برای عملکرد به انرژی الکتریکی نیاز دارند. - حساسیت به نصب نادرست
خطا در نصب، لولهکشی ایمپالس یا هواگیری میتواند باعث ایجاد خطای اندازهگیری شود. - نیاز به کالیبراسیون دورهای
برای حفظ دقت و اطمینان از عملکرد صحیح در طول زمان.
نتیجه گیری
به طور کلی انواع ترانسمیتر فشار در دسترس صنایع قرار می گیرد تا با اندازه گیری سطوح سیال و فرایندی مایعات عملکرد استخراجی و کیفی بهتری داشته باشند. دستگاه سنجش دیجیتال، bd، تفاضلی و ترافاگ از جمله انواع ترانسمیتر فشار آب بوده که هر کدام مشخصات فنی و کاربردهای مختلفی برای فعالیت های صنعتی دارند.
سوالات متداول
در انتخاب انواع ترانسمیتر فشار چه عواملی مهم است؟
دقت بالا و جنس دستگاه، محدوده اندازه گیری، نوع فشار و خروجی و شرایط محیطی از این عوامل مهم است.
مهم ترین مزایای انواع ترانسمیتر فشار آب چیست؟
اندازه گیری راحت و دقیق سطح آب و سیال، دوام بالا، تنوع مدل و جلوگیری از حوادث مختلف از مزایای آن است.
چگونه ترانسمیتر فشار مناسب برای یک کاربرد صنعتی خاص انتخاب میشود؟
انتخاب ترانسمیتر فشار به عواملی مانند محدوده فشار کاری، نوع سیال (خورنده یا غیرخورنده)، دمای محیط و فرایند، دقت مورد نیاز، نوع خروجی (۴–۲۰ میلیآمپر یا دیجیتال)، شرایط نصب و الزامات استانداردهای صنعتی بستگی دارد. بررسی این پارامترها باعث افزایش دقت اندازهگیری و طول عمر تجهیز میشود.
کالیبراسیون ترانسمیتر فشار هر چند وقت یکبار باید انجام شود و چرا اهمیت دارد؟
دوره کالیبراسیون ترانسمیتر فشار به شرایط کاری، حساسیت فرایند و توصیه سازنده بستگی دارد، اما معمولاً بهصورت سالانه یا ششماهه انجام میشود. کالیبراسیون منظم باعث حفظ دقت اندازهگیری، جلوگیری از خطاهای کنترلی و افزایش قابلیت اطمینان سیستمهای اتوماسیون صنعتی میشود.
