جهاز إرسال الضغط

يتكون جهاز إرسال الضغط، المعروف أيضًا باسم جهاز الإرسال التفاضلي، بشكل أساسي من عناصر قياس الضغط وأجهزة الاستشعار ودوائر الوحدات ورؤوس العرض وحالات الساعة وموصلات العملية. يمكنه تحويل إشارات الضغط المستلمة للغازات والسوائل وما إلى ذلك إلى إشارات تيار وجهد قياسية لتزويد الأدوات الثانوية مثل إنذارات المؤشر والمسجلات والمنظمين وما إلى ذلك للقياس والإشارة وتعديل العملية.

 

مبدأ القياس لمرسل الضغط هو أن ضغط العملية والضغط المرجعي يتم تطبيقهما على طرفي العنصر الحساس لضغط السيليكون المتكامل، ويتسبب الضغط التفاضلي في تشوه رقاقة السيليكون (مع إزاحة ميكرومتر فقط)، بحيث يمكن لجسر ويتستون الديناميكي بالكامل المصنوع من تكنولوجيا أشباه الموصلات على رقاقة السيليكون إخراج إشارة جهد بمستوى mV تتناسب مع الضغط تحت محرك مصدر تيار خارجي.

 

نظرًا للقوة الممتازة لمواد السيليكون، فإن مؤشر الخطية والتباين لإشارة الخرج مرتفعان. أثناء التشغيل، يقوم مرسل الضغط بتحويل الكمية الفيزيائية المقاسة إلى إشارة جهد بمستوى mV ويرسلها إلى مضخم تفاضلي ذو تضخيم عالي وقدرة على تعويض انحراف درجة الحرارة. يتم تحويل الإشارة المضخمة إلى إشارة تيار مقابلة من خلال تحويل تيار الجهد، ثم يتم إخضاعها لتصحيح غير خطي، مما يؤدي في النهاية إلى توليد إشارة جهد تيار قياسية تتوافق خطيًا مع ضغط الإدخال.

 

أنواع أجهزة إرسال الضغط

يمكن تصنيف أجهزة إرسال الضغط بناءً على نوع الضغط الذي تقيسه، وتكنولوجيا الاستشعار التي تستخدمها، وتطبيقاتها. وإليك نظرة موسعة:

 

1. قياس أجهزة إرسال الضغط

• مبدأ العمل: تقوم هذه الأجهزة بقياس الضغط بالنسبة إلى الضغط الجوي. يكتشف المستشعر الفرق بين الضغط المطبق والضغط الجوي المحيط.
• التطبيقات: تستخدم معظم التطبيقات الصناعية أجهزة قياس الضغط لأنها توفر قراءات ضغط نسبية. تُستخدم هذه عادةً في الأنظمة الهوائية وخزانات السوائل وأنظمة الضاغط.
• مثال: قياس الضغط في الخزان نسبة إلى الضغط الجوي.

 

2. أجهزة إرسال الضغط المطلق

• مبدأ العمل: يقيس هذا الضغط بالنسبة إلى الفراغ المطلق (0 رطل لكل بوصة مربعة أو 0 بار). يقوم المستشعر بمقارنة الضغط المطبق مع الفراغ المثالي (ضغط صفر).
• التطبيقات: يُستخدم في التطبيقات التي تحتاج إلى قياسات الضغط المطلق، مثل أنظمة التفريغ، وقياس الارتفاع، والبيئات عالية الدقة -مثل التطبيقات الفضائية أو مراقبة الارتفاع-.
• مثال: مراقبة الضغط داخل حجرة مفرغة أو قياس الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر.

 

3. أجهزة إرسال الضغط التفاضلي

• مبدأ العمل: هذه تقيس الفرق بين نقطتي ضغط. يقوم المرسل بحساب فرق الضغط بين المدخلين ويخرج الفرق كإشارة كهربائية.
• التطبيقات: يشيع استخدامها في قياس التدفق ومراقبة الفلتر وقياس المستوى في الخزانات واكتشاف التسرب.
• قياس التدفق: على سبيل المثال، يتم استخدام أجهزة إرسال الضغط التفاضلي جنبًا إلى جنب مع لوحات الفتحات أو أنابيب الفنتوري لحساب معدلات التدفق.
• مراقبة الفلتر: تساعد مراقبة الضغط التفاضلي عبر المرشحات في تحديد وقت انسدادها.
• مثال: قياس انخفاض الضغط عبر لوحة الفتحة لتحديد معدل تدفق السائل.

 

4. أجهزة إرسال متعددة الضغط المتغير

• مبدأ العمل: تجمع أجهزة الإرسال هذه قياسات متعددة (مثل الضغط ودرجة الحرارة والتدفق) في جهاز واحد. وهذا يمكن أن يقلل من تعقيد وتكلفة نظام القياس.
• التطبيقات: غالبًا ما يستخدم في أنظمة التحكم في العمليات المعقدة حيث يلزم قياس معلمات متعددة في وقت واحد.
• مثال: يمكن استخدام جهاز إرسال متعدد-متغير في نظام غلاية بخارية لقياس الضغط ودرجة الحرارة والتدفق في جهاز واحد.

 

 

المعلمات الرئيسية لاختيار جهاز إرسال الضغط

يتطلب اختيار جهاز إرسال الضغط المناسب دراسة متأنية للعديد من المعلمات المهمة لضمان الأداء الأمثل وطول العمر في تطبيقك المحدد.

 

1. تحديد نطاق الضغط

مبدأ التشغيل: اختر دائمًا جهاز إرسال بنطاق يزيد بمقدار 1.5 مرة تقريبًا عن الحد الأقصى لضغط العمل في نظامك

اعتبارات حاسمة:

يستوعب طفرات الضغط والتقلبات الشائعة في الأنظمة الهيدروليكية وتطبيقات العمليات

يمنع تلف المستشعر نتيجة لأحداث الضغط الزائد

يحافظ على الدقة من خلال تجنب التشغيل المستمر بالقرب من حدود النطاق -الكاملة

المقايضة-ملاحظة: على الرغم من أن مزيلات الضغط يمكن أن تحمي من الارتفاعات، إلا أنها تقلل من وقت الاستجابة

 

2. تحليل توافق الوسائط

مصفوفة اختيار المواد:

نوع الوسائط المادة الموصى بها

للأغراض العامة 316 الفولاذ المقاوم للصدأ

المواد الكيميائية المسببة للتآكل Hastelloy C276

سوائل فائقة النقاء-مطلية بالذهب-.

التكوينات الخاصة:

أغشية دافق للتطبيقات اللزجة/الملاط

الأختام الكيميائية لعزل الوسائط العدوانية

 

3. مواصفات الدقة

عوامل الأداء:

دقة الصناعة النموذجية: 0.1% إلى 0.5% FS

المكونات الرئيسية:

عدم الخطية-: ±0.1% FS

التباطؤ: ±0.05% FS

التكرار: ±0.03% FS

الآثار المترتبة على التكلفة:

تكلف النماذج-عالية الدقة (0.1%) أكثر بنسبة 30-50% من الإصدارات القياسية (0.5%)

 

4. اعتبارات درجة الحرارة

النطاقات التشغيلية:

المعلمة|النطاق القياسي|خيار درجة الحرارة العالية-

درجة حرارة التشغيل|-40~85 درجة|-40 ~ 125 درجة

نطاق التعويض|-20~70 درجة|-20 ~ 100 درجة

تأثيرات درجة الحرارة:

الانجراف الصفري: عادةً ±0.5% FS/10 درجة

انحراف الامتداد: عادةً ±0.25% FS/10 درجة

 

5. خيارات إشارة الإخراج

دليل الاختيار:

نوع الإشارة الأفضل لأقصى قدر من الحصانة من الضوضاء

4-20mA معظم الصناعية 1000m ممتاز

0-10 فولت قصير المدى 30 م جيد

ديجيتال (RS485) الأنظمة الذكية 1200م ممتاز

 

6. متطلبات إمدادات الطاقة

مواصفات الجهد:

الطاقة الحلقية-: 12-36 فولت تيار مستمر (قياسي)

خط -مزود بالطاقة: 24 فولت تيار متردد/تيار مستمر أو 110/220 فولت تيار متردد

احتياجات التنظيم:

±10% تباين مقبول لمعظم أجهزة الإرسال الحديثة

 

7. الاستقرار-على المدى الطويل

معايير الصناعة:

المعيار: ±0.25% FS/سنة

الأداء العالي-: ±0.1% FS/سنة

تأثير الصيانة:

يقلل من تردد المعايرة بنسبة تصل إلى 50%

 

8. منهجية الاختيار

رسم خرائط العملية - توثيق جميع ظروف التشغيل

هوامش الأمان - قم بتطبيق تخفيض الضغط بمقدار 1.5x

تدقيق المواد - التحقق من التوافق الكيميائي

التحقق من صحة الأداء - تقاطع-التحقق من الدقة مقابل درجة الحرارة

التحقق من سلامة الإشارة - تأكيد نوع الإخراج الصحيح

تحليل دورة الحياة - تقييم التكلفة الإجمالية للملكية

 

بالنسبة للتطبيقات المهمة، اطلب دائمًا ما يلي:

شهادات معايرة -الطرف الثالث

تقارير اختبار المواد

وثائق شهادة SIL (حيثما ينطبق ذلك)

 

 

تطبيقات مرسلات الضغط

أجهزة إرسال الضغط هي أجهزة متعددة الاستخدامات تستخدم في مجموعة واسعة من الصناعات للمراقبة والتحكم. دعونا نحلل بعض التطبيقات الصناعية الشائعة:

1. التحكم في العمليات

• التصنيع الكيميائي: تقوم أجهزة إرسال الضغط بمراقبة الضغط والتحكم فيه في المفاعلات وخطوط الأنابيب وأعمدة التقطير وصهاريج التخزين. يعد الضغط عاملاً حاسماً في التفاعلات الكيميائية، وتضمن المراقبة الدقيقة السلامة والجودة المثلى للمنتج.
• صناعة البتروكيماويات: في مصافي النفط، تقوم أجهزة نقل الضغط بمراقبة الضغوط في مراحل المعالجة المختلفة، بما في ذلك التقطير والترشيح والتكسير. كما أنها تساعد في مراقبة ضغوط خطوط الأنابيب لاكتشاف التسرب ومراقبة التدفق.
• معالجة المياه: في أنظمة الترشيح، تقوم أجهزة نقل الضغط بقياس الضغط قبل وبعد الفلتر لتحديد متى تكون الصيانة مطلوبة. كما أنها تستخدم لقياس الضغوط في أنظمة المضخات التي تتحكم في تدفق المياه في مرافق المعالجة.

2. HVAC (التدفئة والتهوية وتكييف الهواء)

• في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، تُستخدم أجهزة إرسال الضغط لمراقبة ضغط الهواء في القنوات وضغط الماء في المضخات والأنابيب. وهذا يساعد على ضمان تدفق الهواء الأمثل، والتحكم في درجة الحرارة، وكفاءة الطاقة.
• كما أنها تستخدم في المبردات والغلايات ووحدات معالجة الهواء للحفاظ على ضغط ثابت، وهو أمر بالغ الأهمية للتشغيل الفعال وراحة الركاب.

3. صناعة النفط والغاز

• المنبع (الاستكشاف والإنتاج): تعتبر أجهزة إرسال الضغط حاسمة في مراقبة ضغط الآبار وخطوط الأنابيب وأوعية الضغط. تعد مراقبة رأس البئر أمرًا بالغ الأهمية لتجنب الانفجارات والتحكم في الإنتاج.
• منتصف الطريق (النقل): تقوم أجهزة إرسال الضغط بمراقبة الضغط في خطوط الأنابيب لضمان النقل الآمن والفعال للنفط والغاز. كما أنها تساعد في اكتشاف التسرب ومراقبة التدفق.
• المصب (التكرير): يتم استخدام نواقل الضغط في عمليات التكرير، مثل التكسير والتقطير والتكرير، لضمان جودة المنتج والتحكم في العملية.

4. الفضاء والسيارات

• الفضاء الجوي: في الطائرات، تقوم أجهزة إرسال الضغط بقياس الضغوط الحرجة في أنظمة الوقود والأنظمة الهيدروليكية والارتفاع.
• السيارات: في المركبات، تقوم أجهزة إرسال الضغط بمراقبة ضغط الإطارات وأنظمة الوقود وأداء المحرك، مما يحسن السلامة والكفاءة.

5. الصناعة الدوائية

• في صناعة الأدوية، تُستخدم أجهزة نقل الضغط في عمليات مثل التعقيم ونقل السوائل والتحكم في أوعية الضغط. يعد القياس الدقيق للضغط أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على البيئات المعقمة وضمان جودة المنتجات.

 

دليل تركيب وصيانة جهاز إرسال الضغط

لضمان دقة القياس والموثوقية-على المدى الطويل، يرجى مراعاة الاحتياطات الهامة التالية عند استخدام أجهزة إرسال الضغط:

 

1. حماية التداخل الكهرومغناطيسي (EMI).

• فحص ما قبل التثبيت: تحقق من مصادر EMI المحتملة (على سبيل المثال، VFDs، والمحركات-عالية الطاقة) بالقرب من موقع التثبيت.
• تدابير الحماية: استخدم الكابلات المحمية مع التأريض المناسب للحاويات المعدنية عند وجود EMI.
• الحماية المضمنة-: تتميز أجهزة الإرسال الحديثة بدوائر مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي -، ولكن لا يزال يوصى ببيئات التثبيت المثالية.

 

2. متطلبات إمدادات الطاقة

• حد الجهد الكهربي: لا يتجاوز أبدًا مدخلات 36 فولت لمنع تلف الدائرة. قد يتسبب انخفاض الجهد في فشل التشغيل (لا يوجد مخرج/عرض).
• العرض الموصى به: يُفضل مصدر الطاقة المنظم 24 فولت تيار مستمر للحصول على أداء مستقر.

 

3. تركيب صيانة المنفذ

• منع الانسداد: قد يؤدي تراكم وسائط المعالجة إلى منع منافذ التثبيت بمرور الوقت، مما يضعف اكتشاف الضغط.
• بروتوكول التنظيف: قم بوضع جداول التنظيف الدورية بناءً على خصائص الوسائط (على سبيل المثال، السوائل اللزجة/المتبلورة).

 

4. العزل الحراري في الهواء الطلق

حماية الكابل:

• قم بتوجيه الكابلات عبر موصلات ذات تصنيف IP- أو قنوات مدرعة.
• أحكم ربط صواميل الغلق لمنع دخول الماء إلى السكن.
• التصنيف البيئي: حدد أجهزة الإرسال ذات IP65 أو حماية دخول أعلى.

 

5. قياس ضغط الغاز

التثبيت الصحيح:

• حفر ضغط الصنبور في تاج خط الأنابيب.
• قم بتركيب جهاز الإرسال في القسم العلوي للسماح بتصريف السائل إلى خط العملية.

 

6. الحماية من الصقيع في فصل الشتاء

التدابير الوقائية:

• قم بتركيب كابلات تتبع الحرارة أو السترات العازلة.
• في حالة البرودة الشديدة، استخدم نماذج مقاومة للتجمد-أو املأ الخطوط النبضية بخليط الجليكول.
• تنبيه المخاطر: يمكن للوسائط المجمدة أن تمزق الأغشية بسبب تمدد الجليد.

 

7. التعامل مع الوسائط ذات درجة الحرارة المرتفعة

حلول التبريد:

• حلقات التكثيف الإلزامية (أنابيب السيفون) + المشتتات الحرارية.
• املأ السيفونات بالماء لإنشاء حواجز للبخار.
• حدود درجة الحرارة: حافظ على درجة حرارة جسم جهاز الإرسال ضمن النطاق المقدر (عادةً -40 إلى 85 درجة).

 

8. الاستقرار الحراري

• اختيار الموقع: تجنب المناطق ذات التقلبات الشديدة في درجات الحرارة لتقليل الانجراف الصفري.
• البيئات القاسية: خذ بعين الاعتبار-نماذج معوضة لدرجة الحرارة أو قم بتركيب دروع حرارية.

 

9. منع الرواسب

• تصميم الأنابيب: استخدم التركيبات الرأسية/الزاوية لتسهيل التصريف.
• الصيانة: قم بتركيب صمامات التصريف لتطبيقات الوسائط الكاشطة/الملاط.

 

10. حماية الحجاب الحاجز

• الحماية من التجميد: منع قياس الوسائط المعرضة للتجميد-(خطر تلف الحجاب الحاجز).

العناية الميكانيكية:

• تجنب ملامسة الأداة أثناء التثبيت (وهو أمر بالغ الأهمية لأنواع الأغشية الرقيقة{{0}).
• حدد مواد مقاومة للتآكل (Hastelloy/tantalum) للوسائط القوية.

 

توصيات إضافية

✅ التأريض: تنفيذ الحماية من الصواعق للوحدات الخارجية.

✅ المعايرة: إجراء المعايرة السنوية (ربع سنوية في الظروف القاسية).

✅ اختيار المواد: قم بمطابقة الأجزاء المبللة مع خصائص الوسائط (الأس الهيدروجيني، واللزوجة، وما إلى ذلك).

✅ سيؤدي الالتزام بهذه الإرشادات إلى تحسين عمر جهاز الإرسال واتساق القياس. قم دائمًا بالرجوع إلى أدلة الشركة المصنعة لمعرفة المتطلبات الخاصة بالطراز-.