راهنمای انتخاب سنسور فشار مناسب

فشار یکی از پر کاربردترین کمیت های مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد. طیف گسترده ای از انواع سنسور فشار  با ویژگی های متنوع موجود می باشد که هر کدام متناسب با کاربردی خاص و شرایط محیطی متنوع طراحی شده اند.

سنسور فشار یک تجهیز اندازه گیری فشار است که پارامتر مکانیکی فشار را به یک سیگنال خروجی الکتریکی تبدیل می کند.
راهنمایی جهت انتخاب سنسور فشار متناسب با نوع کاربرد و شرایط محیطی همواره یکی از اساسی ترین نیاز های صنعتگران و ماشین سازان می باشد. در بسیاری از موارد نیازی به صرف هزینه زیاد برای تهیه سنسور فشار نمی باشد ولی در برخی از کاربرد های خاص و حساس انتخاب اشتباه سنسور و عدم توجه به مشخصات فنی آن می تواند منجر به صدمات و خسارات جبران ناپذیر گردد.

اجزای ترانسمیتر فشار و ساختمان داخلی آن

تفاوت میان ترانسمیتر فشار و ترانسدیوسر فشار چیست؟

ترانسدیوسر فشار یک نوع مبدل است که تغییرات در فشار ورودی اعمال شده به سنسور را به یک سیگنال الکتریکی غیر کالیبره و تقویت نشده تبدیل می کند که معمولا این سیگنال استاندارد نبوده و قابلیت انتقال به تجهیزات و کنترل کننده ها در فاصله مکانی دور را ندارد.

ترانسمیتر فشار تجهیزی است که تغییرات در فشار ورودی اعمال شده به سنسور را به یک سیگنال الکتریکی یا نیوماتیکی استاندارد و تقویت شده تبدیل می کند، که می توان این سیگنال را به کنترل کننده ها و تجهیزاتی که در فاصله مکانی دورتر نصب شده اند (بدون افت کیفیت) انتقال داد.

تفاوت میان سنسور فشار مطلق،سنسور فشار گیج و سنسور فشار دیفرانسیل چیست؟

در تجهیزات اندازه گیری فشار همواره فشار نسبت به یک مرجع مشخص اندازه گیری می شود.

سنسور فشار مطلق (Absolute): در این سنسور فشار مرجع اندازه گیری فشار، خلاء مطلق یا وکیوم (Perfect Vacuum) می باشد.

سنسور فشار گیج (Gauge): در این نوع سنسور فشار مرجع اندازه گیری فشار، فشار جو (اتمسفر) یا همان فشار هوای اطراف کره زمین می باشد.

سنسور فشار دیفرانسیل (Differential): این نوع از سنسور های فشار، اختلاف فشار میان دو خط فشار (نقطه فشار) که هر دو به عنوان ورودی به صورت همزمان به سنسور وارد می شوند را اندازه گیری می کنند.

تفاوت میان سنسور فشار دیافراگمی (Flush diaphragm) و سوزنی یا قلمی (Internal diaphragm) چیست؟

در مواقعی که نیاز به اندازه گیری فشار سیالات فاسد شدنی، خمیری، چسبناک و دارای ویسکوزیته بالا (high Viscosity) و سیالاتی که دارای ذرات جامد معلق (سیالاتی که امکان رسوب شدن و ته نشین شدن دارند) می باشد از سنسور فشار دیافراگمی استفاده می شود. استفاده از سنسور های فشار به اصطلاح سوزنی (قلمی یا نفوذی) در این گونه مواقع می تواند منجر به گیر کردن سیال داخل پورت فشار سنسور و مسدود شدن آن و یا رسوب کردن ذرات بر روی دیافراگم داخلی سنسور شود. همچنین اگر سیال فاسد شدنی باشد (مانندلبینات، شیر و …) عدم وجود دبی (حرکت) داخل پورت فشار منجر به فاسد شدن سیال داخل آن و در نتیجه کل سیال خواهد شد.

تفاوت میان سنسور فشار مثبت ،سنسور فشار خلاء و سنسور فشار ترکیبی چیست؟

سنسور فشار مثبت: این دسته از سنسور های فشار قادر به اندازه گیری فشار های بیشتر از صفر (فشار جو) می باشند. مانند: محدوده فشار  [10 … 0] بار

سنسور فشار خلاء: این دسته از سنسور فشار فقط قادر به اندازه گیری فشار های خلاء (وکیوم Vacuum یا کمتر از فشار جو) می باشند. مانند: محدوده فشار [0 … 1-] بار

سنسور فشار ترکیبی: این دسته از سنسور فشار قادر به اندازه گیری فشار های خلاء و مثبت به طور همزمان می باشند. مانند: محدوده فشار [10 … 1-] بار

منظور از فشار بیش از حد (Overpressure) و فشار انفجار (Burst pressure) چیست؟

منظور از فشار مازاد (Overpressure) حداکثر فشار خارج از محدود رنج فشار یک سنسور می باشد که در صورتی که به سنسور وارد شود هیچ مشکلی برای سنسور به وجود نمی آید و پس از قطع فشار سنسور سالم خواهد ماند.

منظور از فشار انفجار (Burst pressure) حداکثر فشار خارج از محدود رنج فشار یک سنسور می باشد که در صورتی که به سنسور وارد شود منجر به از هم گسیختن سنسور می شود.

معمولا مشخصات مربوط به فشار مازاد (Overpressure) و فشار انفجار (Burst pressure) در داخل کاتالوگ (دیتا شیت) محصول ذکر شده است.

انواع سیگنال خروجی سنسور فشار چیست؟

خروجی سنسور فشار در دو نوع آنالوگ و دیجیتال موجود می باشد.

برخی از سیگنال های آنالوگ عبارتند از:

4 … 20 mA, 0 … 20 mA, 0 … 10 VDC, 0 … 5 VDC, 0.5 … 4.5 VDC, …

برخی از سیگنال های دیجیتال عبارتند از:

هارت (HART)  ، مودباس (Modbus) ، پروفی باس (PROFIBUS) ، فیلد باس (Fieldbus) ، اترنت (Ethernet) ، کن اپن( CANopen ) و غیره.

شرایط محیطی چه تاثیری بر روی سنسور فشار دارد؟

یکی از مهم ترین عوامل خرابی و تاثیر گذار بر روی سنسور فشار عدم توجه به شرایط محیطی می باشد.

دما: در هنگام انتخاب سنسور فشار حتما باید به میزان دمای محیط و دمای سیال (مایع، گاز) توجه نمود. اگر دمای محیط (Ambient) و دمای سیال (Media) از محدوده دمایی ذکر شده داخل دیتا شیت (کاتالوگ) محصول تجاوز کند، منجر به خرابی سنسور فشار خواهد شد. در برخی از مواقع دمای سیال برای سنسور فشار مناسب می باشد ولی سنسور در یک محیط بسیار گرم یا سردی نصب شده که خارج از محدوده دمای مجاز می باشد و برعکس در بعضی از مواقع ممکن دمای محیط مناسب باشد ولی دمای سیال از حد مجاز تجاوز کند. هر کدام از این عوامل منجر به کاهش طول عمر و خرابی سنسور فشار خواهد شد.

شوک و لرزش: اگر سنسور در معرض لرزش زیاد و یا ضربه های سنگین ناگهانی قرار داشته باشد به سرعت دچار مشکل می شود یا به مرور زمان طول عمر آن کاهش پیدا خواهد کرد.بنابراین توجه داشته باشید که حتما میزان شوک و لرزش در معرض سنسور به حداقل میزان ممکن کاهش پیدا کند. جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله مرتبط با شوک و لرزش مطالعه شود.

استاندارد حفاظتی (IP): این استاندارد بیانگر میزان مقاومت سنسور در برابر نفوذ اجسام خارجی و آب به داخل سنسور می باشد. به طور مثال IP66 به معنی محافظت کامل در برابر ورود گرد و غبار و محافظت در برابر پاشیدن آب با فشار از هر جهت می باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله مرتبط با IP مطالعه شود.

در مواقعی که دمای محیط و یا سیال بسیار بالا می باشد استفاده از چه سنسور فشاری توصیه می شود؟

سنسور فشاری که قابلیت تحمل دمای بسیار بالا یا بسیار پایین را دارند از جمله سنسور های خاص می باشند که تامین آن ها کمی سخت و زمان بر و بسیار پر هزینه است. در چنین مواردی استفاده از دیافراگم سیل و کپیلاری به عنوان تجهیزات جانبی سنسور فشار که فشار سیال را به طور غیر مستقیم اندازه گیری می کنند توصیه می شود.جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله مربوط به کپیلاری و دیافراگم سیل مطالعه شود و یا با واحد پشتیبانی فنی هاگلر تماس حاصل بفرمایید.

در مواقعی که سیال از نوع اسید بسیار خورنده و یا از ماده ای بسیار بسیار چسبناک و داغ مانند قیر می باشد استفاده از چه سنسور فشاری توصیه می شود؟

دیافراگم سنسور فشار از مواد متنوعی ساخته شده اند که معمولا از خانواده استیل های ضد زنگ می باشد، در این مواقع قبل از خرید و استفاده از سنسور فشار باید حتما جنس دیافراگم سنسور از نظر سازگاری و خورندگی با سیالی که با آن در ارتباط است مطابقت داده شود. در اکثر مواقع تهیه سنسور فشار مقاوم در برابر اسید های بسیار خورنده بسیار پر هزینه و زمان بر می باشد. در چنین مواقعی نیز استفاده ازتجهیزات جانبی سنسور فشار مانند دیافراگم سیل توصیه می شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله مربوط به کپیلاری و دیافراگم سیل مطالعه شود همچنین در این خصوص می توانید با واحد پشتیبانی فنی هاگلر تماس بگیرید.

تفاوت میان دقت، درستی و خطی بودن در یک سنسور فشار چیست؟

Accuracy به معنی درستی می باشد که بیان کننده نزدیک بودن مقدار اندازه گیری شده توسط سنسور به مقدار واقعی می باشد. هر چقدر درستی یک سنسور کوچکتر باشد در نتیجه سنسور دقیق تر است. معمولا درستی سنسور به عنوان درصدی از FS یا FSO  بیان می شود.به طور مثال:

Accuracy = 0.5%FS

Precision به معنی دقت می باشد که بیان کننده میزان تفاوت نتایج حاصل است چند اندازه گیری متوالی می باشد.

Linearity به معنی خطی بودن خروجی سنسور می باشد، در واقع بدین معنی است که منحنی مشخصه خروجی سنسور تا چه اندازه خطی و منطبق بر منحنی ایده آل می باشد.

خطی بودن خروجی یک سنسور و دقت و درستی سنسور فشار مباحثی جدا از یکدیگر می باشند که در اکثر مواقع به اشتباه مورد استفاده قرار می گیرند.

پورت فشار سنسور چیست؟

قسمتی از سنسور فشار که مستقیما با سیال (مایع،گاز) در تماس است (اتصال دهنده سنسور فشار به فرآیند) و معمولا دارای انواع رزوه ای (مانند G,R,NPT,UNF)، فلنچ (Flange)، کلمپ (Clamp) و … می باشد.

واشر آب بندی (sealing) چیست ؟

در برخی ار پورت های فشار جهت آب بندی و مهرو موم از واشرهای آب بندی (sealing) معمولا از نوع FKM,NBR,EPDM و غیره استفاده می شود. جهت اطلاعات بیشتر مقاله مربوط به پورت فشار و آب بندی مطالعه شود.

کولینگ یا خنک کننده (Cooling element) چیست؟

کولینگ (خنک کننده) یکی از تجهیزات جانبی سنسور فشار است که وظیفه خنک کردن دمای سیال (مایع، گاز) را به عهده دارد. مشخصات دقیق محدوده دمایی مجاز سیال (Media temperature) هنگام استفاده از کولینگ یا عدم استفاده از آن، داخل کاتالوگ (دیتا شیت) سنسور فشار و یا کولینگ ذکر شده است. معمولا برای محدوده های دمایی بسیار بالا (حدودا از 185 درجه به بالا) کولینگ ها قادر به خنک کردن دمای سیال تا رنج دمایی مجاز نمی باشند در چنین مواردی استفاده از دیافراگم سیل و کپیلاری کاربردی و موثرتر می باشد. جهت کسب اطلاعات بیشتر مقاله مربوط به کپیلاری و دیافراگم سیل مطالعه شود یا با واحد پشتیبانی فنی هاگلر تماس حاصل بفرمایید.

اگر نوع پورت فشار یک سنسور با محل اتصال سنسور در صنعت مطابقت نداشته باشد چه اقدامی می توان انجام داد؟

در اکثر موارد می توان از تبدیل های مختلف استفاده نمود. ولی باید همواره به این نکته توجه داشت که جنس تبدیل از لحاظ سازگاری و خورندگی با سیال (مایع، گاز) مطابقت داشته باشد.

 چگونه می توان با استفاده از سنسور فشار کنترل سطح مخازن را انجام داد؟

سنسور فشار مناسب برای کنترل سطح مخازن چیست؟

در هنگام انتخاب سنسور فشار مناسب برای اندازه گیری سطح مخازن باید به نوع سیال و میزان خورندگی و سازگاری آن با دیافراگم سنسور فشار توجه نمود. همچنین با استفاده از روابط زیر به راحتی می توان ارتفاع سطح مایعات داخل مخازن را محاسبه نمود.

P =pgh

P = فشار مخزن

p = چگالی حجمی سیال

g =شتاب جاذبه

h = ارتفاع مخزن

D = pg چگالی وزنی

P = Dh

گواهینامه های(certificates) سنسور فشار چیست؟

سنسور فشار دارای تاییدیه و گواهینامه های متفاوت از لحاظ شرایط محیطی، منطقه ای و کاربرد های مختلف می باشند که برخی از آن ها عبارتند از:

 ATEX, IECEx: تاییدیه ضد انفجار مربوط به محیط های پر خطر (دارای خطر انفجار)

(Marin approval (DNV-GL,GL,ABS,BV,RMRS,LR, CCS,RINA, Class NK,KR:گواهینمامه و تاییدیه های مربوط به صنعت دریا و کشتی سازی

FDA approval:گواهینمامه مربوط به صنایع غذایی

CE: گواهینامه ای که نشان می دهد سنسور فشار مطابق با استانداردهای سلامت، ایمنی و حفاظت از محیط زیست طراحی شده و مجوز تجارت در منطقه اقتصادی اروپا را دارد.