ترانسمیتر فشار چیست؟ اصل کار، انواع و راهنمای خرید

ترانسمیتر فشار یکی از آن قطعاتی است که تا زمانی که در بدترین لحظه ممکن از کار بیفتد، هیچکس به آن فکر نمی کند. بی‌صدا روی اتصالات لوله می‌نشیند، شماره‌ای را به صفحه کنترل تغذیه می‌کند، و کار خود را برای سال‌ها - انجام می‌دهد تا زمانی که یک کالیبراسیون بد یا یک دیافراگم خورده، یک فرآیند را به یک خاموشی برنامه‌ریزی نشده بیاندازد. اگر یکی را برای یک ساخت جدید مشخص می‌کنید، یک واحد ناموفق را جایگزین می‌کنید، یا فقط سعی می‌کنید بفهمید چرا قیمت‌هایی که دریافت کرده‌اید از 80 تا 600 دلار برای دستگاه مشابهی متغیر است، این راهنما برای پاسخ به سؤالاتی است که در طول آن فرآیند واقعاً مطرح می‌شوند.

ترانسمیتر فشار دقیقاً چیست؟

A فرستنده فشارفشار مایع، گاز یا بخار را اندازه گیری می کند و آن را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد شده - معمولاً 4-20 میلی آمپر، 0-10 ولت یا یک پروتکل دیجیتال مانند HART یا Modbus تبدیل می کند - که یک سیستم PLC، DCS یا SCADA می تواند مستقیماً آن را بخواند. سیگنال چیزی است که آن را به یک "فرستنده" تبدیل می کند تا فقط یک حسگر: این سیگنال برای عبور از کابل، گاهی صدها متر، بدون تخریب طراحی شده است.

ترانسمیتر فشار در مقابل مبدل در مقابل گیج

مردم از این سه اصطلاح به صورت آزاد و در یک RFQ استفاده می کنند که می تواند باعث سردرگمی واقعی شود.

فشار سنج: کاملاً مکانیکی، فقط شماره گیری محلی، بدون سیگنال الکتریکی.
مبدل فشار: فشار را به یک مقدار الکتریکی تبدیل می‌کند، اما معمولاً یک سیگنال خام-سطح پایین (میلی ولت) است که همچنان به تقویت خارجی نیاز دارد.
فرستنده فشار: دارای تقویت و تهویه سیگنال داخلی است، بنابراین سیگنالی تمیز و آماده برای استفاده - بدون نیاز به سخت افزار اضافی در انتهای مشتری ارائه می دهد.

اگر سیستم کنترل شما نیاز به ورود به سیستم یا واکنش به خواندن دارد، شما یک فرستنده می خواهید. اگر کسی فقط باید به یک عدد روی یک صفحه نگاه کند، یک سنج ارزان تر و ساده تر است.

Coplanar Pressure Transmitter

چگونه یک ترانسمیتر فشار در واقع کار می کند

نام تجاری و اصطلاحات برگه داده را حذف کنید، و هر فرستنده فشار همان سه کار را انجام می دهد: تشخیص یک تغییر شکل فیزیکی کوچک، تبدیل آن تغییر شکل به یک مقدار الکتریکی، و تمیز کردن آن مقدار به یک سیگنال قابل استفاده.

مرحله حس کردن

فشار فرآیند به دیافراگم فشار می‌آورد، معمولاً از طریق یک ایزولاتور پر از روغن-که از تماس سیال فرآیند واقعی با الکترونیک جلوگیری می‌کند. آن دیافراگم اغلب به اندازه کسری از میلی‌متر - خم می‌شود و عنصر حسگر بسته به فناوری حسگر، به‌عنوان تغییر در مقاومت، ظرفیت یا فرکانس تشدید، آن خمش را دریافت می‌کند.

مرحله تهویه

خروجی خام از سنسور ضعیف، غیر{0}}خطی، و به خودی خود به نوسانات دما حساس است. الکترونیک داخلی آن را تقویت می کند، تغییر دما را تصحیح می کند، منحنی را خطی می کند و یک سیگنال استاندارد را بیرون می دهد. همچنین این همان جایی است که بیشتر تفاوت قیمت بین یک فرستنده 90 دلاری و یک فرستنده 400 دلاری در واقع - نه در خود سنسور، بلکه در چگونگی جبران دما و جابجایی طولانی مدت-الکترونیک است.

چرا 4-20 میلی آمپر پیش فرض شد؟

فرستنده ای که 0 بار را می خواند، 4 میلی آمپر خروجی می دهد، نه 0 میلی آمپر. این عمدی است. اگر جریان حلقه به صفر برسد، سیستم کنترل فوراً متوجه می شود که سیم قطع شده یا فرستنده مرده است، نه اینکه آن را با شرایط فشار صفر واقعی اشتباه بگیرد. این یک انتخاب طراحی کوچک است، اما دلیل آن است که 4-20 میلی آمپر در تنظیمات صنعتی برای چندین دهه با وجود جایگزین های دیجیتال جدیدتر در دسترس بوده است.

یک مثال سریع

یک فرستنده با درجه 0-16 بار در خط تخلیه پمپ بگیرید. در حالت استراحت، فشار روی 0 بار می‌نشیند و حلقه 4 میلی آمپر می‌خواند. هنگامی که پمپ کار می کند و فشار خط به 8 بار - نصف دهانه نامی - می رسد، سیگنال به نسبت 12 میلی آمپر افزایش می یابد. در فشار 16 بار فرستنده در مقیاس کامل، حلقه به 20 میلی آمپر می رسد. PLC آن جریان را دوباره به نوار یا psi تبدیل می‌کند و می‌تواند در لحظه عبور از یک آستانه تعیین‌شده، یک زنگ هشدار ایجاد کند.

فن آوری های حسگر اصلی

Piezoresistive (کرنش سنج)

اسب کار این صنعت. کرنش سنج ها بر روی یک دیافراگم سیلیکونی یا فلزی در طرح پل وتستون متصل یا پخش می شوند. خم کردن دیافراگم مقاومت گیج ها را تغییر می دهد و پل را نامتعادل می کند و ولتاژی متناسب با فشار تولید می کند. این ارزان است، از نظر مکانیکی سخت است و محدوده وسیعی از - از چند میلی بار به بالا تا هزاران نوار - را پوشش می دهد، به همین دلیل است که در اکثر کاربردهای صنعتی عمومی نشان داده می شود.

خازنی

دیافراگم در اینجا یک صفحه خازن را تشکیل می دهد که فشار آن شکاف را به صفحه مرجع ثابت تغییر می دهد. حسگرهای خازنی به دلیل حفظ کالیبراسیون خود در طول زمان شناخته شده اند، بنابراین تمایل دارند در برنامه هایی که رانش برای تصحیح اندازه گیری فشار تفاضلی - پرهزینه است ظاهر شوند و سطح مخزن که دو رایج ترین آنها هستند.

سیلیکون تشدید کننده

یک عنصر سیلیکونی ریز-در یک فرکانس تنظیم شده ارتعاش می‌کند و فشار اعمال شده آن فرکانس را به گونه‌ای تغییر می‌دهد که بتوان با دقت بسیار بالایی اندازه‌گیری کرد. این فرستنده‌ها هزینه بیشتری دارند، اما زمانی که برنامه واقعاً نمی‌تواند اندازه‌گیری انتقال انتقالی را تحمل کند، انتخابی هستند، برای مثال، جایی که یک خطای کوچک اندازه‌گیری مستقیماً به پول تبدیل می‌شود.

پیزوالکتریک (فقط فشار دینامیکی)

عناصر پیزوالکتریک تحت فشار، بار تولید می کنند، اما این بار با گذشت زمان از بین می رود، بنابراین نمی توانند یک قرائت استاتیک پایدار داشته باشند. آنها برای نظارت روزمره فرآیند استفاده نمی شوند - آنها برای ثبت رویدادهای فشار سریع مانند سنبله های احتراق یا شوک هیدرولیک ساخته شده اند، جایی که سرعت پاسخ بیشتر از دقت استاتیک مهم است.

یک مثال میدانی که ارزش دانستن دارد

یک خط بسته بندی که از یک حلقه CIP ({0}}در-تمیز) استفاده می‌کند، هشدارهای فشار متناوب را تجربه می‌کرد که با آنچه اپراتورها روی گیج مکانیکی کنار فرستنده مشاهده می‌کردند مطابقت نداشت. خود فرستنده روی نیمکت به خوبی تست شد. معلوم شد که علت واقعی هوای محبوس شده در خط ضربه ای است که حسگر را تغذیه می کند - یک مشکل متداول و خسته کننده که بیشتر از آنچه باید با یک ابزار معیوب اشتباه گرفته می شود. هنگامی که خط خون شد و دوباره پر شد، قرائت ها مطابقت داشتند و آلارم ها متوقف شدند. این یک یادآوری است که یک فرستنده فقط به اندازه نصب آن دقیق است. حسگر به ندرت مستحق سرزنش است.

مشخصاتی که در هنگام مقایسه قیمت ها اهمیت دارند

دو فرستنده می توانند روی کاغذ تقریباً یکسان به نظر برسند و پس از نصب همچنان عملکرد بسیار متفاوتی دارند. قبل از امضای سفارش خرید، بررسی کنید:

دقت- به عنوان درصد مقیاس کامل (±0.1% FS، ±0.25% FS، و غیره) داده شده است. خرید دقت بیشتر از نیاز فرآیند فقط هزینه را بدون هیچ سودی افزایش می دهد.
محدوده و درجه فشار بیش از حد- فشار کاری شما باید به راحتی در دهانه نامی قرار گیرد، با حاشیه کافی برای زنده ماندن از جهش های گاه به گاه.
سیگنال خروجی- 4-20mA پیش فرض باقی می ماند. HART، Modbus RTU، یا Profibus PA ارزش هزینه اضافی را دارند اگر به تشخیص داخلی- نیاز دارید.
مواد خیس شده- 316فولاد ضد زنگ L اکثر مصارف عمومی را پوشش می‌دهد. رسانه‌های خورنده یا با خلوص{1}بالا ممکن است به Hastelloy، Monel یا Tantalum نیاز داشته باشند.
اتصال فرآیند- نوع نخ و اندازه باید دقیقاً با اتصالات موجود مطابقت داشته باشد. این رایج ترین اشتباه سفارش است.
حفاظت از ورودی و طبقه بندی منطقه- IP65/IP67 برای اکثر تنظیمات صنعتی؛ رتبه بندی های ATEX، IECEx یا ذاتاً ایمن برای مناطق خطرناک.

جایی که خریداران معمولاً سرگردان می شوند

بزرگترین اشتباه این است که فناوری حسگر اشتباه را انتخاب نکنید - مقایسه قیمت‌ها صرفاً بدون بررسی اینکه آیا واحدها واقعاً سیب-به- سیب هستند یا خیر. فرستنده ای که با کسری از قیمت رقیب قیمت گذاری شده است، اغلب چیزی را از دست می دهد: بدون گواهی کالیبراسیون، بدون جبران دما در تمام محدوده، یا ماده خیس شده ای که در برابر سیال فرآیند واقعی مقاومت نمی کند. این شکاف معمولاً تا ماه‌ها پس از شروع سرویس ظاهر نمی‌شود، در این مرحله هزینه خرابی و تعویض جایگزین بسیار بیشتر از هر چیزی است که در سفارش اولیه صرفه‌جویی شده است.

ارزش آن را دارد که مستقیماً یک گواهی کالیبراسیون (ISO 17025 یا قابلیت ردیابی معادل)، محدوده جبران دمای واقعی - نه فقط محدوده عملیاتی - و تأیید سازگاری مواد خیس شده با رسانه خاص شما، نه فقط یک نمودار کلی مقاومت شیمیایی، درخواست کنید.

برنامه های کاربردی معمولی

کنترل پمپ تصفیه آب و فاضلاب -، سطح مخزن از طریق فشار هیدرواستاتیک
نظارت بر خط لوله نفت، گاز و پتروشیمی -، سرچاه و کنترل فرآیند پالایشگاه
تهویه مطبوع و اتوماسیون ساختمان - فشار چیلر، فشار استاتیک کانال
فرستنده‌های بهداشتی غذا و نوشیدنی - برای سیستم‌های CIP و کشتی‌های فرآیند
تجهیزات سیار هیدرولیک و پنوماتیک -، میزهای آزمایش، قالب‌گیری تزریقی
تولید برق - آب تغذیه دیگ بخار و فشار هدر بخار

عادات نصب ارزش پذیرش دارد

قبل از راه اندازی، خطوط ضربه ای را تخلیه کنید تا هوای محبوس شده از فشار مایع خارج نشود
دوبار-جهت نصب را بر روی واحدهای فشار دیفرانسیل بررسی کنید - بر افست تأثیر می‌گذارد
مواد مهر و موم و واشر را با سیال فرآیند مطابقت دهید، نه فقط با آنچه قبلاً در قفسه است
به جای اینکه منتظر بمانید تا خواندنی "خاموش" به نظر برسد، برنامه را دوباره تنظیم کنید
هرگز اجازه ندهید گذراهای راه اندازی از حد مجاز بیش از حد نامی تجاوز کنند، حتی برای مدت کوتاهی - آسیب دیافراگم ناشی از یک سنبله اغلب دائمی است حتی اگر عملکرد عادی به خوبی در محدوده باشد.

سوالات متداول

آیا ترانسمیتر فشار می تواند خلاء را اندازه گیری کند؟

بله، اگر برای محدوده ترکیبی که شامل فشار منفی - چیزی در حدود 1- تا 5 بار باشد رتبه بندی شده است. هر مدلی از این پشتیبانی نمی کند، بنابراین قبل از سفارش باید در دیتاشیت تایید شود.

هر چند وقت یکبار باید یک فرستنده فشار دوباره کالیبره شود؟

سالانه خط پایه رایج برای اکثر حلقه‌های صنعتی است، اگرچه برنامه‌های کاربردی انتقال ایمنی{0}}بحرانی یا نگهداری{1}} ممکن است فواصل کوتاه‌تری را بطلبند. گاهی اوقات انواع حسگرهای پایداری بالا می‌توانند این فاصله را افزایش دهند، اما باید در برابر فرآیند خاص و هر گونه الزامات نظارتی تأیید شود، نه اینکه فرض شود.

تفاوت بین فرستنده فشار گیج، مطلق و دیفرانسیل چیست؟

فشار گیج نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می شود و رایج ترین نوع در استفاده عمومی است. فشار مطلق نسبت به خلاء کامل اندازه گیری می شود. فشار دیفرانسیل تفاوت بین دو نقطه مجزا را اندازه گیری می کند و به طور گسترده برای اندازه گیری جریان و سطح مخزن هیدرواستاتیک استفاده می شود.

آیا قیمت بالاتر همیشه به معنای دقت بهتر است؟

نه. قیمت به همان اندازه که نشان دهنده دقت است، منعکس کننده گواهینامه ها، کیفیت ساخت، نام تجاری و زمان تولید است. این کاملاً ممکن است که یک فرستنده با قیمت متوسط-از فرستنده برتر-با مارک تجاری برتر در{4}}پایداری واقعی- عملکرد بهتری داشته باشد.

افکار نهایی

فرستنده فشار قطعه کوچکی از سخت افزار است که کاری را انجام می دهد که یک حلقه کنترل یا قفل ایمنی بی سر و صدا به آن بستگی دارد. درک آنچه واقعاً در داخل آن اتفاق می افتد - عنصر حسگر، تجهیزات الکترونیکی تهویه، خروجی استاندارد شده - خواندن یک صفحه داده را به صورت انتقادی و پرسیدن سؤالات بهتر قبل از ارسال سفارش خرید، به جای انتخاب صرف قیمت، بسیار آسان تر می کند. هنگامی که شک دارید، ارسال رسانه، محدوده فشار، و گواهی‌های لازم برای تامین‌کننده معمولاً برای دریافت توصیه حسگر مناسب، بدون رفت و آمد- کافی است.