ترانسمیتر اختلاف فشار چیست؟

رایج ترین و مفیدترین ابزار اندازه گیری فشار صنعتی، ترانسمیتر اختلاف  فشار است. این تجهیزات اختلاف فشار بین دو پورت را حس می کند و سیگنال خروجی را با یک محدوده فشار کالیبره شده تولید می کند.

ترانسمیترهای اختلاف فشار صنعتی از دو محفظه ساخته شده اند. عنصر حسگر فشار در نیمه پایین قرار گرفته است و بخش الکترونیک در نیمه بالایی قرار دارد. این دستگاه دارای دو پورت فشار با علامت “بالا” و “پایین” خواهد بود. الزاماً اینطور نیست که پورت بالا همیشه در فشار بالا و پورت پایین همیشه در فشار پایین باشد. این برچسب زدن با تأثیر پورت بر روی سیگنال خروجی ارتباط دارد.

چگونه ترانسمیتر اختلاف فشار کار می کند؟

طراحی ترانسمیتر اختلاف فشار بر اساس اصل خازن تفاضلی عمل می کند. در این طراحی، عنصر حسگر یک دیافراگم فلزی کشیده است که به طور مساوی بین دو سطح فلزی ثابت قرار گرفته است که شامل سه صفحه برای یک جفت خازن مکمل می شود. یک سیال پرکننده عایق الکتریکی (معمولاً یک ترکیب سیلیکون مایع) حرکت را از دیافراگم های جداکننده به دیافراگم حسگر منتقل می کند و همچنین به عنوان یک دی الکتریک موثر برای دو خازن عمل می کند. هر اختلاف فشاری در سراسر سلول باعث خم شدن دیافراگم به سمت کمترین فشار می شود. دیافراگم حسگر یک عنصر فنری با ساخت دقیق است، به این معنی که جابجایی آن تابع قابل پیش بینی نیروی اعمال شده است. بنابراین، عملکرد ثانویه دیافراگم به عنوان یک صفحه از دو خازن، روشی مناسب برای اندازه‌گیری جابجایی را فراهم می‌کند. از آنجایی که ظرفیت خازنی بین هادی‌ها با فاصله جدا کننده آنها نسبت عکس دارد، ظرفیت خازنی در سمت فشار پایین افزایش می‌یابد در حالی که ظرفیت خازنی در سمت فشار بالا کاهش می‌یابد.

ساختار داخلی ترانسمیتر اختلاف فشار

یک ترانسمیتر اختلاف فشار دارای سه قسمت عملکردی است:

عنصر حسگر فشار مستقیم (در محفظه پایین قرار دارد)

اکثر ترانسمیترهای اختلاف فشار صنعتی از دیافراگم به عنوان عنصر حسگر فشار استفاده می کنند. این دیافراگم یک دستگاه مکانیکی است. این دیافراگم بین دو پورت ورودی فشار قرار می گیرد. دیافراگم توسط فشار اعمال شده منحرف می شود. این در شکل 7 توضیح داده شده است. این انحراف به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. این کار به طور معمول توسط سنسورها انجام می شود.

واحد الکترونیکی: سیگنال الکتریکی ایجاد شده در محفظه پایین توسط سنسور فقط در محدوده میلی ولت است.

این سیگنال باید به محدوده 0-5 ولت یا 0-10 ولت تقویت شود یا برای انتقال به یک ابزار از راه دور به 4-20 میلی آمپر تبدیل شود. این محفظه بالایی قسمت فرستنده ترانسمیتر فشار تفاضلی است که واحد الکترونیکی را در خود جای داده است.

فرستنده جریان دو سیم 4-20 میلی آمپر:

یک جریان خروجی DC تولید می شود که به طور مستقیم با محدوده فشار ترانسمیتر  اختلاف فشار  متناسب است. محدوده پایین 4 میلی آمپر و محدوده بالا 20 میلی آمپر است. این خروجی جریان کنترل شده تحت تأثیر تغییرات امپدانس بار و نوسانات ولتاژ منبع تغذیه قرار نمی گیرد. این خروجی 4-20 میلی آمپر با ارتباطات دیجیتال پروتکل BRAIN یا HART FSK روی هم قرار گرفته است.

کاربرد ترانسمیتر اختلاف فشار

کاربردهای صنعتی ترانسمیترهای اختلاف فشار نامحدود است.

اندازه گیری جریان نفت و گاز در تاسیسات خشکی، فراساحلی و زیر دریا.
تاسیسات تصفیه آب و فاضلاب. این دستگاه برای نظارت بر فیلترها در این تاسیسات به طور گسترده استفاده می شود.
برای نظارت بر سیستم های آبپاش استفاده می شود.
سنجش از راه دور سیستم های گرمایش برای بخار یا آب گرم.
افت فشار در شیرها قابل کنترل است.
نظارت بر کنترل پمپ

کالیبراسیون و نگهداری تجهیزات اختلاف فشار

کالیبراسیون جنبه‌ای حیاتی برای حفظ دقت و قابلیت اطمینان تجهیزات اندازه‌گیری اختلاف فشار است. از آن برای تأیید صحت اندازه‌گیری‌های دستگاه و تنظیم آن در صورت نیاز برای اطمینان از قرارگیری آن در محدوده قابل قبول خطا استفاده می‌شود. توصیه می شود تجهیزات اندازه گیری اختلاف  فشار را به صورت سالانه یا بیشتر بسته به اهمیت کاربرد کالیبره کنید تا از عملکرد صحیح و ارائه اندازه گیری های دقیق اطمینان حاصل شود.

فرآیند کالیبراسیون با استفاده از یک استاندارد مرجع یا تجهیزات کالیبراسیون که قابل ردیابی به یک استاندارد ملی یا بین المللی باشد انجام می شود. تجهیزات باید به درستی نگهداری و کالیبره شوند تا از دقت آنها اطمینان حاصل شود. آزمایشگاه کالیبراسیون یا ارائه دهندگان خدمات باید دارای یک سیستم مدیریت کیفیت باشند و باید بر اساس استانداردهای بین المللی مانند ISO/IEC 17025 تایید صلاحیت شوند.

تجهیزات کالیبراسیون مورد استفاده برای اندازه گیری اختلاف فشار شامل تسترهای دد ویت (deadweight)، کالیبراتورهای فشار، گیج های فشار دیجیتال یا ترانسمیتر های فشار مرجع هستند. آنها مراجع فشار شناخته شده ای را ارائه می دهند که می توان از آنها برای مقایسه با قرائت های به دست آمده از تجهیزات اندازه گیری فشار تفاضلی که در حال کالیبره شدن هستند استفاده کرد. انواع تجهیزات کالیبراسیون مورد استفاده باید برای محدوده و دقتی که برای تجهیزات در حال کالیبره شدن مورد نیاز است، مناسب باشد. نگهداری و انبارداری صحیح تجهیزات کالیبراسیون نیز برای حفظ دقت آنها ضروری است.

نگهداری منظم تجهیزات اندازه گیری اختلاف فشار نیز برای اطمینان از ادامه دقت و قابلیت اطمینان آن ضروری است. این ممکن است شامل تمیزکاری، بازرسی و تعویض قطعات فرسوده یا آسیب دیده به صورت روتین باشد.  نگهداری منظم می تواند به شناسایی مشکلات قبل از اینکه به مشکلات اساسی تبدیل شوند و اطمینان از عملکرد مطلوب تجهیزات کمک کند.