سنسور فشار

سنسور فشار و ترانسمیتر از تجهیزات مهم اندازه گیری در اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق است. این تجهیزات فشار مایع، گاز یا بخار را دریافت می کنند و آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل پردازش تبدیل می کنند. کنترل فشار خطوط تولید، حفاظت از پمپ و کمپرسور، اندازه گیری سطح هیدرواستاتیک و پایش گرفتگی فیلترها از کاربردهای اصلی این گروه هستند.

انتخاب مدل مناسب تنها براساس مقدار فشار انجام نمی شود. نوع فشار، محدوده اندازه گیری، فشار مجاز، دمای سیال، جنس قطعات در تماس، اتصال مکانیکی، دقت و سیگنال خروجی هم باید بررسی شوند. مشخصات سنسور فشار و ترانسمیتر در هر کد فنی متفاوت است و باید با دیتاشیت رسمی همان مدل تطبیق داده شود.

سنسور فشار و ترانسمیتر چیست؟

سنسور فشار یا Pressure Sensor تغییرات فشار را با استفاده از یک المان حساس تشخیص می دهد. این المان می تواند از فناوری هایی مانند پیزومقاومتی، فیلم نازک فلزی یا سرامیکی خازنی استفاده کند. تغییر ایجاد شده در المان اندازه گیری به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

ترانسمیتر فشار یا Pressure Transmitter علاوه بر المان اندازه گیری، مدارهای تقویت، خطی سازی و جبران سازی را نیز در اختیار دارد. خروجی ترانسمیتر معمولا یک سیگنال استاندارد صنعتی است که می توان آن را به PLC، کنترلر، نمایشگر یا سیستم DCS متصل کرد. خروجی 4–20mA یکی از گزینه های رایج در ابزار دقیق است، اما برخی مدل ها خروجی 0–10V، 1–5V یا رابط های دیجیتال دارند.

در بازار گاهی عبارت های سنسور فشار، پرشر سنسور، ترانسمیتر فشار، پرشر ترانسمیتر و Pressure Transducer به جای یکدیگر استفاده می شوند. با این حال، ساختار خروجی و نوع پردازش سیگنال در این تجهیزات یکسان نیست. هنگام سفارش باید کد فنی و نوع خروجی به صورت دقیق بررسی شود.

تفاوت سنسور فشار، ترانسمیتر و پرشر سوئیچ

سنسور فشار وظیفه تشخیص و اندازه گیری فشار را بر عهده دارد. ترانسمیتر فشار مقدار اندازه گیری شده را به یک سیگنال استاندارد و متناسب با فشار تبدیل می کند. این سیگنال برای نمایش، ثبت اطلاعات یا کنترل پیوسته فرایند استفاده می شود.

پرشر سوئیچ یا سوئیچ فشار معمولا در یک نقطه تنظیم شده، خروجی قطع و وصل ایجاد می کند. این تجهیز برای اعلام رسیدن فشار به حد مشخص یا حفاظت از سیستم مناسب است. بعضی مدل های الکترونیکی جدید، خروجی آنالوگ، خروجی سوئیچینگ، نمایشگر و IO-Link را هم زمان ارائه می دهند، اما این قابلیت در همه مدل ها وجود ندارد.

کاربرد سنسور فشار و ترانسمیتر

کاربرد سنسور فشار و ترانسمیتر در صنایع مختلف به نوع فشار، سیال و شرایط محیطی وابسته است. این تجهیزات می توانند در مدارهای ساده ماشین سازی یا در فرایندهای حساس و پیوسته به کار گرفته شوند. مهم ترین کاربردها شامل کنترل، حفاظت، اندازه گیری و ثبت داده های فرایندی است.

سیستم های هیدرولیک

در مدارهای هیدرولیک، فشار یکی از پارامترهای اصلی عملکرد سیستم است. سنسور فشار برای کنترل فشار روغن، تشخیص اضافه بار، پایش عملکرد پمپ و بررسی وضعیت سیلندرها استفاده می شود. مدل انتخابی باید با فشارهای ضربه ای، پیک های لحظه ای و نوع روغن سازگار باشد.

تجهیزات پنوماتیک و هوای فشرده

در کمپرسورها و شبکه های هوای فشرده، ترانسمیتر فشار امکان کنترل فشار مخزن و خطوط توزیع را فراهم می کند. افت غیرعادی فشار می تواند نشانه نشتی، گرفتگی یا مصرف بیش از حد باشد. در این کاربرد، رنج فشار، سرعت پاسخ و سازگاری اتصال اهمیت زیادی دارد.

پمپ ها و خطوط انتقال سیال

اندازه گیری فشار ورودی و خروجی پمپ به ارزیابی عملکرد و تشخیص شرایط نامناسب کمک می کند. کاهش فشار مکش یا افزایش غیرعادی فشار خروجی می تواند نشانه بروز مشکل در فرایند باشد. برای سیالات خورنده یا آلوده باید متریال دیافراگم و اتصال فرایندی با دقت انتخاب شود.

مخازن و اندازه گیری سطح

فشار هیدرواستاتیک ایجاد شده در پایین مخزن با ارتفاع و چگالی مایع ارتباط دارد. به همین دلیل می توان از ترانسمیتر فشار برای اندازه گیری سطح مخازن استفاده کرد. در مخازن بسته، فشار فضای بالای مایع نیز بر اندازه گیری اثر می گذارد و ممکن است استفاده از ترانسمیتر فشار تفاضلی لازم باشد.

پایش فیلتر

با اندازه گیری اختلاف فشار دو طرف فیلتر می توان میزان گرفتگی آن را بررسی کرد. افزایش اختلاف فشار معمولا نشان دهنده افزایش مقاومت عبور سیال است. برای این کاربرد باید علاوه بر رنج اختلاف فشار، حداکثر فشار کاری خط نیز بررسی شود.

صنایع فرایندی و تاسیسات

ترانسمیتر فشار در صنایع آب و فاضلاب، نفت و گاز، شیمیایی، غذایی، دارویی، نیروگاهی و تاسیسات حرارتی کاربرد دارد. الزامات هر صنعت متفاوت است و ممکن است به اتصال بهداشتی، دیافراگم سیل، تاییدیه محیط خطرناک یا متریال ویژه نیاز داشته باشد. وجود یک تاییدیه یا قابلیت باید از دیتاشیت همان کد سفارش تایید شود.

انواع سنسور فشار و ترانسمیتر

انواع سنسور فشار و ترانسمیتر را می توان براساس مرجع اندازه گیری، ساختار نصب، نوع خروجی و فناوری المان حساس دسته بندی کرد. تعیین نوع فشار نخستین مرحله راهنمای انتخاب سنسور فشار و ترانسمیتر است. انتخاب نادرست مرجع فشار می تواند باعث خطای اساسی در نتیجه اندازه گیری شود.

سنسور فشار نسبی

فشار نسبی یا Gauge Pressure نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری می شود. این نوع اندازه گیری در بسیاری از ماشین آلات، سیستم های هیدرولیک، خطوط آب و شبکه های هوای فشرده کاربرد دارد. فشار اتمسفر مرجع اندازه گیری است و تغییرات آن می تواند در کاربردهای بسیار حساس اثرگذار باشد.

مدل های مخصوص خلأ یا محدوده های ترکیبی نیز در این گروه قرار می گیرند. محدوده ترکیبی می تواند فشار منفی و مثبت نسبت به اتمسفر را پوشش دهد. مقدار دقیق خلأ قابل تحمل و رنج اندازه گیری باید از مشخصات سازنده کنترل شود.

سنسور فشار مطلق

فشار مطلق یا Absolute Pressure نسبت به خلأ کامل اندازه گیری می شود. این روش تحت تاثیر تغییر فشار اتمسفر قرار نمی گیرد. کاربردهای خلأ، اندازه گیری فشار بخار، برخی فرایندهای آزمایشگاهی و سیستم های نیازمند مرجع ثابت از این نوع استفاده می کنند.

ترانسمیتر فشار تفاضلی

ترانسمیتر فشار تفاضلی یا Differential Pressure Transmitter اختلاف میان دو نقطه فشار را اندازه گیری می کند. رابطه آن به صورت Δp = p1 − p2 تعریف می شود. این تجهیز دو ورودی فشار دارد و برای پایش فیلتر، اندازه گیری سطح مخزن بسته و محاسبه دبی با المان اولیه مناسب کاربرد دارد.

در انتخاب ترانسمیتر تفاضلی، تنها محدوده Δp کافی نیست. حداکثر فشار استاتیک یا فشار کاری مشترک دو سمت نیز اهمیت دارد. منیفولد مناسب می تواند در ایزوله کردن، بالانس و سرویس تجهیز نقش مهمی داشته باشد.

ترانسمیتر فشار هیدرواستاتیک

ترانسمیتر هیدرواستاتیک برای اندازه گیری سطح مایع براساس فشار ستون سیال استفاده می شود. مدل های غوطه ور معمولا در چاه، مخزن یا حوضچه نصب می شوند. چگالی سیال، ارتفاع ستون مایع و فشار فضای بالای مخزن باید در محاسبات در نظر گرفته شوند.

سنسور فشار دارای نمایشگر

برخی سنسورهای الکترونیکی دارای نمایشگر محلی هستند. نمایشگر امکان مشاهده فشار، وضعیت خروجی و پارامترهای تنظیم شده را فراهم می کند. در بعضی مدل ها می توان نقاط سوئیچ، واحد نمایش، تاخیر و رفتار خروجی را با کلیدهای دستگاه یا IO-Link تنظیم کرد.

ترانسمیتر دارای دیافراگم سیل

در سیالات داغ، خورنده، چسبناک، دارای ذرات جامد یا مستعد رسوب، تماس مستقیم سنسور با فرایند همیشه مناسب نیست. دیافراگم سیل فشار را از طریق یک ساختار واسط به المان اندازه گیری منتقل می کند. نوع دیافراگم، سیال پرکننده، دمای فرایند و نحوه نصب باید توسط متخصص بررسی شود.

مزایای استفاده از سنسور و ترانسمیتر فشار

اندازه گیری پیوسته فشار امکان کنترل دقیق تر ماشین یا فرایند را فراهم می کند. PLC می تواند مقدار فشار را دریافت کند و براساس آن پمپ، شیر، کمپرسور یا سیستم هشدار را کنترل کند. ثبت روند فشار نیز به عیب یابی و نگهداری پیشگیرانه کمک می کند.

خروجی جریان 4–20mA برای انتقال سیگنال در محیط صنعتی بسیار رایج است. مقدار 4mA به عنوان صفر زنده می تواند به تشخیص برخی خطاهای مدار کمک کند و سیگنال جریان نسبت به افت ولتاژ مسیر حساسیت کمتری دارد. طول کابل مجاز همچنان به ولتاژ تغذیه، مقاومت بار و مشخصات ترانسمیتر وابسته است.

مدل های دارای IO-Link امکان انتقال مقدار فرایندی، پارامترها و اطلاعات تشخیصی را فراهم می کنند. قابلیت های دقیق IO-Link در هر مدل متفاوت است. استفاده از این رابط به مستر IO-Link، کابل کشی سازگار و تنظیمات صحیح کنترلر نیاز دارد.

سری ها و خانواده های رایج

برند WIKA یا ویکا خانواده های مختلفی برای اندازه گیری فشار ارائه می کند. مدل A-10 برای کاربردهای عمومی صنعتی و مدل S-20 برای شرایط صنعتی سخت تر طراحی شده اند. DPT-20 نیز در گروه ترانسمیترهای فشار تفاضلی قرار دارد و برای کاربردهایی مانند سطح، دبی و پایش فیلتر استفاده می شود.

برند ifm یا آی اف ام، سنسورهای فشار صنعتی را در خانواده هایی مانند PN و PI عرضه می کند. در این محصولات، بسته به کد فنی، ترکیبی از نمایشگر، خروجی سوئیچینگ، خروجی آنالوگ و IO-Link در دسترس است. برای نمونه، مشخصات سری PN در رنج های مختلف یکسان نیست و باید دیتاشیت کد دقیق بررسی شود.

خانواده Cerabar از Endress+Hauser یا اندرس هاوزر شامل ترانسمیترهای فشار با سلول های اندازه گیری سرامیکی یا فلزی است. کدهای PMC معمولا با سلول سرامیکی و کدهای PMP با دیافراگم فلزی عرضه می شوند، اما نوع دقیق سنسور و محدوده کاربرد باید از صفحه رسمی مدل تایید شود. سری Rosemount 3051 از Emerson یا امرسون نیز یکی از خانواده های شناخته شده ترانسمیتر فشار در ابزار دقیق فرایندی است.

ذکر نام یک خانواده برای انتخاب محصول کافی نیست. هر سری شامل کدهای سفارش متعددی برای رنج فشار، اتصال، خروجی، دقت، متریال، نمایشگر و تاییدیه ها است. در زمان خرید سنسور فشار و ترانسمیتر باید کد کامل سفارش با نیاز پروژه تطبیق داده شود.

راهنمای انتخاب سنسور فشار و ترانسمیتر

تعیین نوع فشار

ابتدا مشخص کنید که اندازه گیری فشار نسبی، مطلق یا تفاضلی است. برای بیشتر مدارهای هیدرولیک و پنوماتیک، فشار نسبی کاربرد دارد. در مخزن بسته، پایش فیلتر یا اندازه گیری اختلاف دو نقطه، ممکن است ترانسمیتر تفاضلی انتخاب مناسب تری باشد.

انتخاب محدوده اندازه گیری

رنج سنسور باید فشار عادی، فشارهای گذرا و شرایط غیرعادی قابل پیش بینی را پوشش دهد. انتخاب رنج بسیار بزرگ می تواند تفکیک پذیری موثر را کاهش دهد. انتخاب رنج نزدیک به فشار کاری بدون توجه به پیک های لحظه ای نیز احتمال آسیب یا خطای اندازه گیری را افزایش می دهد.

فشار قابل اندازه گیری، حد اضافه فشار و فشار ترکیدگی سه مشخصه متفاوت هستند. حد اضافه فشار به معنی امکان اندازه گیری دقیق در آن محدوده نیست. این مقادیر باید مستقیما از دیتاشیت سازنده استخراج شوند.

بررسی دقت و پایداری

عبارت دقت ممکن است در دیتاشیت های مختلف تعریف یکسانی نداشته باشد. خطی بودن، هیسترزیس، تکرارپذیری، خطای دمایی و پایداری بلندمدت می توانند جداگانه اعلام شوند. برای مقایسه دو محصول باید مبنای محاسبه و شرایط آزمون نیز یکسان باشد.

انتخاب سیگنال خروجی

برای ارسال مقدار پیوسته به PLC، خروجی های 4–20mA و 0–10V رایج هستند. ورودی کارت PLC باید با نوع سیگنال و سیم بندی دو سیمه یا سه سیمه سازگار باشد. در مدل های دارای خروجی PNP یا NPN نیز نوع ورودی دیجیتال کنترلر باید کنترل شود.

پروتکل هایی مانند HART یا رابط IO-Link امکانات تنظیم و عیب یابی بیشتری ارائه می کنند. این قابلیت ها جایگزین یکدیگر نیستند و برای معماری های متفاوت طراحی شده اند. تجهیز جانبی و نرم افزار مورد نیاز هر رابط باید پیش از خرید مشخص شود.

سازگاری با سیال

تمام قطعات در تماس با سیال باید از نظر خوردگی و نفوذپذیری بررسی شوند. استنلس استیل 316L، سرامیک و الاستومرهای مختلف در محصولات فشار کاربرد دارند، اما هیچ متریالی برای همه سیالات مناسب نیست. نوع سیال، غلظت، دما و شرایط شستشو بر انتخاب متریال اثر می گذارد.

برای اکسیژن، هیدروژن، مواد خورنده یا فرایندهای بهداشتی باید نسخه تایید شده همان کاربرد انتخاب شود. استفاده از یک مدل عمومی بدون تایید سازنده می تواند خطرناک باشد. تاییدیه ها و روش تمیزکاری نیز باید در کد سفارش درج شده باشند.

اتصال فرایندی و الکتریکی

اتصال فرایندی می تواند رزوه ای، فلنجی یا بهداشتی باشد. نوع رزوه، اندازه، استاندارد آب بندی و جهت نصب باید با محل نصب تطبیق داده شود. رزوه هایی مانند G و NPT از نظر ساختار آب بندی متفاوت هستند و نباید بدون بررسی جایگزین شوند.

اتصال الکتریکی ممکن است به صورت کانکتور M12، سوکت زاویه دار یا کابل ثابت ارائه شود. درجه حفاظت نهایی تنها زمانی معتبر است که کانکتور، گلند و آب بندی به شکل صحیح نصب شوند. جنس کابل نیز باید با روغن، مواد شیمیایی، دما و حرکت مکانیکی سازگار باشد.

شرایط محیطی و فرایندی

دمای محیط با دمای سیال یکسان نیست و هر دو باید بررسی شوند. لرزش، شوک مکانیکی، رطوبت، شستشو و محل نصب نیز بر عمر تجهیز اثر دارند. برای مناطق مستعد انفجار، تنها مدلی قابل استفاده است که تاییدیه متناسب با طبقه بندی محل و روش حفاظت داشته باشد.

نصب سنسور فشار و ترانسمیتر

پیش از نصب باید خط بدون فشار و در شرایط ایمن قرار گیرد. اتصال فرایندی باید تمیز، هم محور و متناسب با نوع آب بندی باشد. مقدار گشتاور نصب را باید از دستورالعمل سازنده دریافت کرد؛ سفت کردن بیش از حد می تواند به رزوه، دیافراگم یا آب بندی آسیب بزند.

در خطوط مایع، محل نصب باید از تجمع حباب هوا جلوگیری کند. در اندازه گیری گاز، باید احتمال جمع شدن مایع کندانس بررسی شود. برای بخار یا سیال داغ ممکن است به سیفون، کپیلاری یا دیافراگم سیل نیاز باشد.

ترانسمیتر فشار تفاضلی باید با جهت صحیح سمت فشار بالا و پایین نصب شود. مسیرهای ایمپالس باید تا حد امکان متقارن، تمیز و بدون نشتی باشند. منیفولد باید مطابق دستورالعمل راه اندازی باز و بسته شود تا از اعمال فشار یک طرفه نامناسب جلوگیری شود.

سیم بندی و اتصال به PLC

در ترانسمیتر دو سیمه 4–20mA، تغذیه و سیگنال از یک حلقه مشترک عبور می کنند. مقاومت ورودی PLC، منبع تغذیه، طول کابل و سایر تجهیزات حلقه باید با محدوده بار مجاز ترانسمیتر سازگار باشند. نقشه پایه ها باید فقط از دیتاشیت همان کد فنی خوانده شود.

برای سیگنال های ولتاژی بهتر است مسیر کابل از کابل قدرت و موتور فاصله داشته باشد. اتصال شیلد و زمین باید مطابق دستورالعمل سازنده و طراحی تابلو انجام شود. اشتباه در پلاریته یا اعمال ولتاژ خارج از محدوده می تواند به سنسور و کارت ورودی آسیب بزند.

تنظیم و راه اندازی

پس از نصب، ابتدا صفر دستگاه در شرایط مرجع کنترل می شود. در ترانسمیترهای قابل تنظیم می توان نقطه صفر، انتهای رنج، واحد، دمپینگ و پارامترهای خروجی را تنظیم کرد. دسترسی به این تنظیمات ممکن است از طریق کلیدهای محلی، HART، IO-Link یا نرم افزار اختصاصی انجام شود.

پس از راه اندازی، مقدار نمایش داده شده باید با یک مرجع قابل اعتماد مقایسه شود. نشتی اتصال، هوای محبوس، گرفتگی مسیر، تغییر دمای شدید یا نصب نامناسب می تواند نتیجه را تغییر دهد. دوره کالیبراسیون باید براساس اهمیت فرایند، شرایط کاری و الزامات سیستم کیفیت تعیین شود.

تجهیزات جانبی

کانکتور، کابل سنسور، نمایشگر فشار، منبع تغذیه، ایزولاتور سیگنال و کارت ورودی آنالوگ از تجهیزات جانبی متداول هستند. در شبکه های IO-Link به مستر سازگار نیاز است. برای حلقه های HART نیز مودم یا ابزار پیکربندی مناسب ممکن است لازم باشد.

منیفولد دو شیر، سه شیر یا پنج شیر در نصب برخی ترانسمیترهای فشار و فشار تفاضلی استفاده می شود. شیر سوزنی، اسنابر و دمپر ضربان می توانند اثر نوسان یا ضربه فشار را کاهش دهند. انتخاب این تجهیزات باید با فشار، دما، سیال و ساختار نصب هماهنگ باشد.

دیافراگم سیل، کپیلاری، سیفون و کوپلینگ های فرایندی نیز برای شرایط خاص به کار می روند. استفاده از لوازم جانبی نامناسب می تواند زمان پاسخ، دقت یا ایمنی سیستم را تحت تاثیر قرار دهد. مشخصات اجزای جانبی باید همراه با ترانسمیتر محاسبه و بررسی شود.

عوامل موثر بر قیمت سنسور فشار و ترانسمیتر

قیمت سنسور فشار و ترانسمیتر به برند، رنج فشار، نوع مرجع، دقت و فناوری اندازه گیری وابسته است. مدل های فشار تفاضلی، مدل های دارای نمایشگر یا نسخه های قابل برنامه ریزی معمولا ساختار متفاوتی نسبت به سنسورهای ساده دارند. نوع خروجی و پروتکل ارتباطی نیز بر قیمت اثر می گذارد.

جنس دیافراگم و اتصال فرایندی، کلاس حفاظتی، محدوده دمایی و تاییدیه های صنعتی از عوامل مهم دیگر هستند. نسخه های بهداشتی، ضد انفجار، مناسب سیالات خورنده یا مجهز به دیافراگم سیل هزینه متفاوتی دارند. بنابراین مقایسه قیمت تنها زمانی معتبر است که کد فنی و مشخصات دو محصول یکسان یا معادل باشند.

نرخ ارز، موجودی، کشور سازنده و زمان تامین نیز می توانند قیمت روز را تغییر دهند. برای دریافت قیمت سنسور فشار و ترانسمیتر بهتر است نوع سیال، فشار عادی و حداکثر، دما، اتصال، خروجی و تعداد مورد نیاز اعلام شود. این اطلاعات احتمال انتخاب اشتباه و هزینه تعویض را کاهش می دهد.

خرید و فروش سنسور فشار و ترانسمیتر

در خرید سنسور فشار و ترانسمیتر ابتدا پلاک تجهیز قبلی یا اطلاعات فنی پروژه را آماده کنید. نام برند، مدل کامل، رنج، واحد فشار، خروجی، ولتاژ تغذیه، نوع رزوه و کانکتور اهمیت دارند. برای جایگزینی یک مدل قدیمی، تطبیق ابعاد نصب و ترتیب پایه های الکتریکی نیز ضروری است.

فروش سنسور فشار و ترانسمیتر بدون بررسی سیال و شرایط فرایند می تواند به انتخاب مدلی نامناسب منجر شود. یک سنسور با رنج صحیح ممکن است از نظر متریال، دمای کاری یا اضافه فشار برای پروژه مناسب نباشد. به همین دلیل بررسی دیتاشیت رسمی و کد سفارش پیش از ثبت خرید توصیه می شود.

برای انتخاب دقیق، فشار کاری و فشار پیک، نوع فشار، دمای سیال، متریال مورد نیاز، اتصال فرایندی و سیگنال خروجی را اعلام کنید. سپس می توان انواع سنسور فشار و ترانسمیتر را از نظر عملکرد، قابلیت اتصال به سیستم کنترل و هزینه مقایسه کرد.

برای راهنمای خرید و دریافت قیمت سنسور فشار و ترانسمیتر با شماره 03191091031 تماس بگیرید.