فشار دیفرانسیل
فشار دیفرانسیل .ترانسمیتر با اندازه‌گیری اختلاف فشار بین دو نقطه در یک سیستم کار می‌کند. از آن در حوزه‌های مختلفی مانند انرژی، صنایع شیمیایی و نفت و گاز استفاده می‌شود. به دلیل دقت بالای این سنسورها در اندازه‌گیری فشارهای پایین، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترانسمیترها به طور معمول برای نظارت بر عملکرد پمپ‌ها و موتورها، تشخیص نشت در لوله‌ها، اندازه‌گیری سطوح باجریان و کنترل فرآیندهای صنعتی استفاده می‌شوند. Hyamat SVP یک گزینه عالی برای تأمین فشار تغذیه آب با کارایی بالا و کنترل دقیق است..
اصل سنسور فشار دیفرانسیل چیست؟
اختلاف فشار بین دو فشار را فشار دیفرانسیل نامیده می‌شود. برای اندازه‌گیری و مقایسه این دو فشار، از سلول فشار دیفرانسیل استفاده می‌شود. این سلول شامل یک سمت فشار پایین (LP یا BP) و یک سمت فشار بالا (HP) است. اختلاف فشار بین این دو سمت، توسط سنسور به سیگنال الکترونیکی تبدیل می‌شود.
اصول فشار
حاصل نیرویی که برواحد سطح اعمال می شود فشار می باشد.برای آن می توان فشار را اندازه گیری کرد که فشار یک کمیت فیزیکی است.پاسکال PA واحد اندازه گیری فشار دیفرانسیل می باشد. از دیگر واحد های این فشار می توان ازبار،میلی بار،MMWCنیز نام برد و مورد استفاده گردد.
ترانسمیتر فشار دیفرانسیل چگونه کار می کند؟
ترانسمیتر فشار دیفرانسیل (DP) یک تجهیزات اندازه‌گیری فشار است که به ما اطلاعاتی درباره فشار را ارائه می‌دهد. اصطلاح استاندارد صنعتی برای این نوع اندازه‌گیری فشار DELTA-P یا DP است. در ادامه مقاله، وقتی درباره ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل صحبت می‌کنیم، از اصطلاحاتی استفاده می‌کنیم که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند. P به معنای فشار و دلتا به معنای تغییر است. بیشتر مردم یک ترانسمیتر فشار دیفرانسیل را DP می‌دانند، اما از این پس از این دستگاه‌ها به عنوان فرستنده DP یاد می‌کنیم
نحوه عملکرد ترانسمیتر فشار تفاضلی
ترانسمیتر فشار تفاضلی دارای دو پورت فشار است: یک پورت برای فشار کم (lp) و یک پورت برای فشار بالا (hp).یک غشای فلزی برای هریک از پورت ها وجود دارد که به آن متصل شوند.هنگامی که هریک ازاین پورت ها فرآیند فشار درآن ها اعمال می شود ،دیافراگم فلزی را تغییر شکل می دهد.
سنسور فشار صنعتی با تغییر شکل در دیافراگم فلزی اختلاف فشار را اندازه گیری می کند.
دیافراگم های فلزی از طریق یک سیال داخلی فشار اندازه گیری شده را به عنصر اندازه گیری میکروخازنی منتقل می کنند.
فشرده شدن المنت بخاطر فشار وارد شده به دوطرف المنت می باشد. تغییر شکل اندازه گیری شده متناسب با فشار تفاضلی است که باید اندازه گیری شود.
سپس سیگنال توسط واحد الکترونیکی به صورت دیجیتالی پردازش می شود تا سیگنال دیجیتال وآنالوگ بدست آید
.
عناصر ترانسمیتر فشار دیفرانسیل
فرستنده DP در واقع یک گیج اندازه‌گیری فشار است که از دو عنصر برای اندازه‌گیری اختلاف فشار در یک ظرف مهر و موم شده مانند لوله استفاده می‌کند. این فرستنده شامل یک عنصر اولیه، یک عنصر ثانویه و یک محفظه الکترونیکی است. با افزایش جریان در لوله، عنصر اولیه اختلاف فشاری را ایجاد می‌کند. عنصر ثانویه سعی می‌کند این اختلاف فشار را با دقت اندازه‌گیری کند. عنصر اولیه گاهی به عنوان ضلع بالا و عنصر ثانویه به عنوان ضلع پایین نامیده می‌شود.
دیافراگم مهر و موم شده در ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل
یکی از راه‌های تبدیل فشار اعمال شده بر روی دیافراگم‌های مهر و موم شده در یک فرستنده DP به سیگنال الکتریکی، استفاده از اصول استرین گیج می‌باشد.
در این روش، دیافراگم‌ها با استفاده از استرین گیج‌ها پوشیده می‌شوند. استرین گیج‌ها مقاومتی دارند که با تغییر در استرین (تغییر در اندازه و شکل دیافراگم به دلیل فشار) تغییر می‌کند. این تغییرات در مقاومت استرین گیج‌ها به عنوان سیگنال الکتریکی استفاده می‌شود.
با اعمال فشار بر روی دیافراگم‌ها، آنها انعطاف پذیری خود را از دست می‌دهند و تغییر در اندازه و شکل خود را نشان می‌دهند. این تغییرات باعث تغییر در مقاومت استرین گیج‌ها می‌شود. سپس، این تغییرات مقاومت در استرین گیج‌ها توسط مدار الکترونیکی فرستنده تحلیل و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شوند. این سیگنال الکتریکی می‌تواند به صورت ولتاژ یا جریان باشد که به عنوان خروجی فرستنده DP استفاده می‌شود.
استفاده از استرین گیج‌ها برای تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی در فرستنده DP به دلیل دقت بالا، پاسخگویی سریع و قابلیت استفاده در شرایط صنعتی سخت مورد توجه قرار می‌گیرد.
انواع مختلف حسگرها در یک ترانسمیتر فشار دیفرانسیل
در فرستنده DP، برای تولید سیگنال الکتریکی می‌توان از حسگرهایی مانند ظرفیت دیفرانسیل، سیم ارتعاشی یا گیج فشار استفاده کرد. این حسگرها بر روی دیافراگم‌های مهر و موم شده نصب می‌شوند و تغییرات فشار را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.
برای خواندن و کنترل سیگنال الکتریکی خروجی، این سیگنال به محفظه الکترونیک فرستنده ارسال می‌شود. در این محفظه، سیگنال الکتریکی پردازش و تبدیل می‌شود. این فرآیند شامل تقویت سیگنال، تبدیل آن به جریان یا ولتاژ مناسب و انجام عملیات تحلیل و کنترل است.
محفظه الکترونیک فرستنده می‌تواند شامل قطعات الکترونیکی مختلف مانند آمپلیفایرها، مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (ADC) و مدارهای کنترل باشد. این قطعات به منظور پردازش و تبدیل سیگنال الکتریکی و همچنین کنترل و مدیریت فرستنده استفاده می‌شوند.
با استفاده از محفظه الکترونیک فرستنده، سیگنال الکتریکی خروجی به صورت جریان یا ولتاژ خوانده و به سیستم کنترل فرستاده می‌شود. این سیستم کنترل می‌تواند شامل PLC (کنترلر منطق برنامه‌پذیر)، DCS (سیستم کنترل توزیع شده) یا سایر سیستم‌های کنترل و نظارت باشد که از سیگنال الکتریکی خروجی برای کنترل و مدیریت فرآیند استفاده می‌کنند.
محدوده فشار ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل چقدر است؟
در ترانسمیترهای فشار، چندین محدوده فشار دیفرانسیل موجود است که برای اندازه‌گیری فشار در فرآیندهای سیال مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، برای فشارهای کمترین می‌توان محدوده ۰ تا ۱ میلیبار و برای فشارهای بالاترین می‌توان محدوده ۰ تا ۳۰ بار را داشت.
این محدوده‌های فشار موجود در ترانسمیترهای فشار، برای نظارت موثر بر فرآیندهای سیال مورد نیاز هستند. با توجه به این محدوده‌ها، ترانسمیترهای فشار قادر به اندازه‌گیری گستره وسیعی از فشارها هستند و می‌توانند در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار بگیرند.
به عنوان مثال، در صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، صنایع غذایی و دارویی، تاسیسات ساختمانی، صنایع آب و فاضلاب و صنایع تولید برق، ترانسمیترهای فشار با محدوده‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترانسمیترها قابلیت اندازه‌گیری فشارهای دقیق و انتقال سیگنال الکتریکی متناسب با فشارها را دارند تا بتوانند فرآیندهای سیال را به طور دقیق نظارت کنند و کنترل کنند.
خروجی الکتریکی یک ترانسمیتر DP
در فرستنده DP، خروجی جریان معمولاً به صورت یک سیگنال ۴-۲۰ میلی‌آمپر، یا در برخی موارد یک سیگنال ۰ تا ۵ ولت یا ۰ تا ۱۰ ولت است. خروجی الکتریکی تولید شده توسط ماژول الکترونیکی فرستنده DP خطی و متناسب با دلتا-P (تغییر فشار) اندازه‌گیری شده واقعی است.
با توجه به محدوده فشار اندازه‌گیری شده، می‌توانیم رابطه‌ای بین سیگنال الکتریکی تولید شده و واحدهای اندازه‌گیری را برقرار کنیم. برای مثال، اگر یک سیگنال ۴ میلی‌آمپر معادل باشد با دلتا-P 0 psi و یک سیگنال ۲۰ میلی‌آمپر معادل باشد با حداکثر مقدار قابل اندازه‌گیری، می‌توانیم بگوییم که حداکثر Delta-P برابر با ۱۰۰ psi است.
با استفاده از این متغیرها، می‌توانیم بگوییم که یک سیگنال ۱۲ میلی‌آمپر معادل ۵۰ psi
فشار دیفرانسیل
حوزه های کاربردی ترانسمیترهای چیست؟
صحیح است که فشار دیفرانسیل در انواع مختلف کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در زیر به برخی از این کاربردها اشاره می‌کنم:
- اندازه‌گیری جریان: ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل می‌توانند برای اندازه‌گیری جریان در سیستم‌های لوله‌کشی و شبکه‌های توزیع استفاده شوند. با استفاده از اصول فیزیکی، اندازه‌گیری فشار دیفرانسیل بین دو نقطه در سیستم می‌تواند به تعیین جریان سیال کمک کند.
- اندازه‌گیری سطح: با استفاده از ترانسمیترهای فشار دیفرانسیل، می‌توان سطح مایع
فشار دیفرانسیل دارای مزایای زیادی است که عبارتند از:
- اندازه‌گیری چندین پارامتر: ترانسمیتر فشار دیفرانسیل مناسب برای اندازه‌گیری جریان، سطح فیلتراسیون و چگالی است. این ویژگی باعث می‌شود که در بسیاری از فرآیندهای صنعتی قابل استفاده باشد.
- مقاومت در برابر فشارهای استاتیکی بالا: ترانسمیتر فشار دیفرانسیل طراحی شده است تا در برابر فشارهای استاتیکی بالا مقاومت کند. این به معنای این است که می‌تواند در سیستم‌هایی با فشارهای استاتیکی بالا مورد استفاده قرار گیرد.
- دقت اندازه‌گیری: با استفاده از ترانسمیتر فشار دیفرانسیل، دقت اندازه‌گیری
جمع بندی
فشار دیفرانسیل به عنوان ابزارهای پرکاربرد برای اندازه‌گیری فشار سیالات و گازها استفاده می‌شوند. اما در برخی کاربردها مانومترها (گیج‌های فشار) نیز به خوبی عمل می‌کنند. انتخاب بین ترانسمیترهای فشار و مانومترها بستگی به نیازهای خاص هر فرآیند و کاربرد دارد.
در کاربردهای معمولی تر، مانومترها برای اندازه‌گیری فشار به خوبی عمل می‌کنند. مانومترها به عنوان یک نوع از سنسورهای فشار عمل می‌کنند که تغییر فشار را به تغییرات مکانیکی تبدیل می‌کنند و این تغییرات را در قالب نشانگر (مانومتر) به نمایش می‌گذارند. این ابزار در بسیاری از فرآیندهای معمولی مانند کنترل فشار هوا، اندازه‌گیری فشار لوله‌ها و تانک‌ها، تعیین فشار سیستم‌های هیدرولیک و غیره استفاده می‌شود.
