ترنسمیتر فشار چیست و چگونه کار می کند؟

ترنسمیتر فشار چیست؟

ترنسمیتر فشار وسیله ای است که برای اندازه گیری فشار و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی استفاده می شود. ترنسمیترهای فشار که معمولاً در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، شیمیایی و واحدهای تولیدی استفاده می‌شوند، جزء ضروری بسیاری از سیستم‌ها هستند. از پایش فشار گاز در خط لوله گرفته تا اندازه گیری فشار مایع در مخزن، آنها خوانش فشار دقیق و قابل اعتمادی را ارائه می دهند که برای کنترل و نظارت بر فرآیندها استفاده می شود. با ادامه پیشرفت فناوری، ترنسمیترهای فشار دقیق تر، قابل اعتمادتر و همه کاره تر می شوند و آنها را به ابزاری ضروری برای بسیاری از صنایع تبدیل می کند. در این راهنما، ما همه چیزهایی را که باید در مورد ترنسمیترهای فشار بدانید را پوشش می دهیم، از جمله:

چگونه کار می کنند
انواع مختلف ترانسمیتر فشار
اجزاء
استفاده ها و کاربردها
نحوه انتخاب ترنسمیتر فشار

ترنسمیتر فشار چگونه کار می کند؟

وظیفه اصلی ترنسمیتر فشار اندازه گیری فشار یک سیال یا گاز و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی است. سپس این سیگنال می تواند برای تجزیه و تحلیل بیشتر به یک سیستم کنترل یا دستگاه نمایشگر منتقل شود. ترنسمیتر با تشخیص تغییرات فشار و تبدیل آنها به تغییر در مقاومت، ظرفیت خازنی یا سایر خواص الکتریکی کار می کند. سپس این تغییرات تقویت شده و به یک سیگنال خروجی استاندارد مانند 4-20 میلی آمپر یا 0-10 VDC تبدیل می شوند. اغلب در ارتباط با سایر سنسورها و دستگاه های کنترلی استفاده می شود، آنها یک سیستم کامل برای نظارت و کنترل فرآیندها ارائه می دهند. انواع مختلفی از سنسورهای فشار در ترنسمیتر‌های فشار استفاده می‌شوند که از جمله آن‌ها می‌توان به strain gauge، خازنی، پیزوالکتریک و رزونانس اشاره کرد. سنسورهای کرنش سنج بیشترین استفاده را دارند و بر این اصل بنا شده اند که مقاومت یک فلز زمانی که تحت فشار قرار می گیرد تغییر می کند. سنسورهای خازنی، تغییر در ظرفیت بین دو صفحه را در هنگام تغییر فشار اندازه گیری می کنند. سنسورهای پیزوالکتریک وقتی تحت فشار قرار می گیرند، بار الکتریکی تولید می کنند. سنسورهای تشدید کننده از فرکانس طبیعی یک عنصر ارتعاشی برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند.

تفاوت بین ترنسمیتر فشار، سنسور فشار و مبدل فشار

سنسورهای فشار، مبدل‌های فشار و ترنسمیترهای فشار همگی دستگاه‌هایی هستند که برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شوند، اما ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی دارند. یک سنسور فشار معمولا سیگنال خروجی میلی ولت را ارائه می دهد، یک مبدل یک خروجی ولتاژ تقویت شده را ارائه می دهد، و یک ترنسمیتر معمولاً یک سیگنال خروجی 4-20 میلی آمپر را ارائه می دهد.

اندازه گیری فشار

ترانسمیترهای فشار می توانند انواع مختلف فشار مانند فشار گیج، فشار مطلق و فشار تفاضلی را اندازه گیری کنند.

ترنسمیترهای فشار مطلق

ترنسمیترهای فشار مطلق فشار را نسبت به خلاء کامل اندازه گیری می کنند. آنها معمولاً در کاربردهایی استفاده می شوند که فشار مرجع صفر است، مانند سیستم های خلاء. ترنسمیترهای فشار مطلق اغلب در صنایع شیمیایی و دارویی استفاده می شوند، جایی که اندازه گیری دقیق فشار برای کنترل فرآیند بسیار مهم است.

ترانسمیترهای فشار گیج

ترانسمیترهای فشار گیج، فشار را نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می کنند. آنها رایج ترین نوع ترنسمیتر فشار هستند و در طیف گسترده ای از کاربردها از جمله سیستم های HVAC، سیستم های پنوماتیکی و سیستم های هیدرولیک استفاده می شوند. از ترنسمیترهای فشار گیج در صنعت نفت و گاز نیز برای اندازه گیری فشار گازها و مایعات در خطوط لوله استفاده می شود.

ترنسمیترهای فشار تفاضلی

ترنسمیترهای فشار دیفرانسیل اختلاف فشار بین دو نقطه را اندازه گیری می کنند. آنها معمولاً در کاربرد های اندازه گیری فلو، مانند اندازه گیری جریان سیال از طریق لوله ها استفاده می شوند. همچنین ترنسمیترهای فشار تفاضلی در اندازه گیری سطح، چگالی و ویسکوزیته استفاده می شوند.

ترنسمیترهای فشار چند متغیره

فرستنده های فشار چند متغیره با استفاده از یک دستگاه، پارامترهای متعددی مانند فشار، دما و فلو را اندازه گیری می کنند. آنها اغلب در کاربردهایی استفاده می شوند که چندین پارامتر باید به طور همزمان اندازه گیری شوند، مانند صنایع شیمیایی و پتروشیمی. ترنسمیترهای فشار چند متغیره می توانند راه حلی مقرون به صرفه برای اندازه گیری پارامترهای متعدد در یک دستگاه ارائه دهند.

اجزای یک ترنسمیتر فشار

اجزای اصلی یک فرستنده فشار شامل یک سنسور فشار، یک مدار سیگنال و یک مدار خروجی است. سنسور فشار وظیفه تبدیل فشار به یک جابجایی مکانیکی را بر عهده دارد که سپس توسط مدار سیگنال به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. مدار خروجی سیگنال را تقویت کرده و به سیستم کنترل منتقل می کند.

کاربردهای ترنسمیترهای فشار

صنایع فرآیندی

ترنسمیترهای فشار به طور گسترده در صنایع فرآیندی مانند نفت و گاز، مواد شیمیایی و مواد غذایی و آشامیدنی استفاده می شوند. در این صنایع از ترنسمیترهای فشار برای نظارت و کنترل فشار در خطوط لوله و مخازن استفاده می شود. ترنسمیترهای فشار به اطمینان از ایمنی و قابلیت اتکا به تجهیزات فرآیند و کاهش زمان خرابی کمک می کنند.

صنعت خودرو

ترانسمیترهای فشار در صنعت خودروسازی برای کاربردهای مختلفی مانند اندازه گیری فشار لاستیک، روغن موتور، سوخت و هوا استفاده می شوند. از ترنسمیترهای فشار در سیستم های هیدرولیک خودروها مانند ترمز و سیستم تعلیق نیز استفاده می شود.

هوافضا و هوانوردی

ترنسمیترهای فشار از اجزای حیاتی در صنایع هوافضا و هوانوردی هستند. از آنها برای اندازه گیری ارتفاع، سرعت هوا و فشار کابین هواپیما استفاده می شود. آنها همچنین فشار سیستم های هیدرولیک و مخازن سوخت را کنترل می کنند.

برنامه های دریایی

ترنسمیترهای فشار، میزان فشار و سطح مایع را در برنامه های اکتشاف نفت و گاز دریایی، کشتیرانی و ماهیگیری اندازه گیری می کنند. آنها برای اندازه گیری فشار آب دریا، نفت و گاز در خطوط لوله و مخازن استفاده می شوند.

نحوه انتخاب ترنسمیتر فشار

در اینجا سه نکته مهم برای انتخاب یک ترنسمیتر فشار وجود دارد:

-دقت

دقت به این اشاره دارد که خروجی ترنسمیتر چقدر با فشار واقعی اندازه گیری شده مطابقت دارد. این معمولاً به عنوان درصدی از کل محدوده مقیاس ترنسمیتر بیان می شود. به عنوان مثال، یک ترنسمیتر با محدوده کامل 100 psi و دقت 0.5 ± درصد دقت 0.5 ± psi خواهد داشت.

-رنج فشار

رنج به حداقل و حداکثر فشاری اطلاق می شود که ترنسمیتر قادر به اندازه گیری آن است. محدوده معمولاً در واحدهایی مانند psi، bar یا kPa بیان می‌شود. انتخاب ترنسمیتری با رنج مناسب برای کاربرد بسیار مهم است، زیرا ترنسمیتر با رنج خیلی کم ممکن است نتواند فشار مورد نیاز را اندازه گیری کند، در حالی که ترنسمیتر با محدوده رنجی بسیار زیاد ممکن است دقیق نباشد.

-ثبات و پایداری

پایداری یک ترنسمیتر فشار به میزان دقت آن در طول زمان اشاره دارد. این در کاربردهایی مهم است که فشار اندازه گیری شده ممکن است به آرامی در طول زمان تغییر کند، مانند یک فرآیند شیمیایی. پایداری معمولاً به صورت درصدی از کل محدوده مقیاس در سال بیان می شود. به عنوان مثال، یک ترنسمیتر با محدوده مقیاس کامل 100 psi و پایداری ± 0.1٪ در سال، پایداری ± 0.1 psi خواهد داشت.