فلومترچیست :
فلومتر ، دبی سنج یا جریان سنج وسیله ایست که حجم مواد عبوری را نسبت به زمان اندازه گیری میکند . در بیشتر صنایع از جمله صنایع نفت و پتروشیمی و ... دانستن مقدار دقیق فلوی عبوری سیالی مانند گاز و یا نفت با توجه به ملاحظات فنی و اقتصادی از اهمیت ویژه ای برخوردار است . توجه به این نکته که میزان کل فلو که معرف جرم ماده مصرفی است در بسیاری موارد نظیر پروسه های صنعتی کاربرد اقتصادی و معادل قیمت خرید و یا فروش ماده مورد نظر است. همچنین اندازه گیری دقیق فلو به دلیل ملاحظات مالی در فروش وخرید حجم مشخصی از ماده و کالا مانند کنتور گاز خانگی و تبادلات نفتی و ...اهمیت ویژه ای دارد.
تکنیکنهای مختلفی برای اندازه گیری فلو به کار میرود که میتوان به پاره از متداولترین آنها در زیر اشاره کرد .
روش جابه جایی مثبت:
معمولا این نمونه جریان سنج به کمت دنده های اوال یا بیضی میزان مشخص و دقیقی از مقدار سیال را جابجا و اندازه گیری میکنند و بیشتر برای مواد با ویسکوزیته بالا شبیه روغه کاربرد دارند .
از قدیمی ترین و پر کاربرد ترین روشهای اندازه گیری فلوی سیالات مختلف همین نمونها های اوریفیس پلیت میباشد . ساختار ساده گذاشتن یک صفحه با سوراخ محاسبه شده در خلال جریان عبوری و اندازه گیری اختلاف فشار دو طرف صفحه امکان اندازه گیری سرعت سیال و به دنبال آن فلو و میزان جریان بسیار ساده و هوشمندانه میباشد .
روش توربینی:
از فلومتر توربینی برای اندازه گیری فلوی مواد مختلف البته با ویسکوزیته پائین میتوان استفاده کرد . این دبی سنج از یک توربین و شمارشگر مخصوص که تعداد دور بر دقیقه این توربین را محاسبه میکند تشکیل شده است و بیشتر به دلیل قیمت مناسب و سازوکار ساده مورد استفاده قرار میگیرد . همچینن نسبت به فلومترهای الکترومغناطیسی نیازی به رسانائی سیال در این ابزار دقیق نیست.
روتامتر:
جریان سنج سطح متغیر یا روتامتر تقریبا ارزانترین روش فلومتری سیالات گازی و مایعات میباشد و با تکنیک ساده گوی یا نشانگر شناور در سیال عبوری از یک لوله شفاف امکان قرائت میزان فلو میسر میگردد .
با توجه به دقت کم این فلومتر بیشتر برای دیدن بصری فلو و به عنوان نمایشگر جریان سیال از این نمونه استفاده میگردد.
مدلهای متال تیوب نیز از همین مکانیزم سود میبرند با این تفاوت که از چیزی شبیه دریجه با قابلیت جابجایی در محل عبور سیال استفاده میگردد .این فلومتر ها معمولا یک لوله فلزی و یک نمایشگر مکعبی شکل دارند و برای سایزهای بزرگتر از دو اینج و به صورت نصب فلنچی مورد استفاده قرار میگرند و برای امکانات بیشتری نظیر ارسال خروجی به پی ال سی و یا امکان اندازه گیری فلوی سیالات ویسکوز کاربرد دارد.
فلومترآلتراسونیک با پدیده دوپلر Ultrasonic: Doppler
جریان سنجهای آلتراسونیک یا اولتراسونیک بیشتر برای سیالات کثیف نظیر آب فاضلاب مورد استفاده قرار میگردند و در نمونه های پرتابل برای سایزهای بزرگتر لوله کاربرد فراوان دارند . این فلومترهای با استفاده از فرآیند دوپلر در فیزیک و ارسال امواج فراصوتی به سیال در حال رفت و همچنین برگشت و اندازه گیر فرکانس برگشتی قابلیت اندازه گیری سرعت سیال را در انواع مدلهای خود بسته به کاربرد و کیفیت با دقتهای متفاوت دارند.
یعنی تجهیزی که بتواند یک کمیت فیزیکی را اندازه گیری کرده(METERING)وآن را به مکانی دورتر مثل اتاق کنترل انتقالTRANSFER دهد.
می تواند نیوماتیکی و یا الکترونیکی باشد.
در هر دو مورد،سیگنال ارسالی استاندارد بوده و برای تجهیزاتی که در LOOP کنترل قرار دارند قابل فهم می باشد.
در نوع الکترونیکی جریان 20-4 میلی امپر و در نوع نیوماتیکی فشار هوای 15-3 PSI یا bar از سوی TRANSMITTER به کنترلرهای الکترونیکی و نیوماتیکی ارسال می شود.
به بیان دیگر ترانسمیتر صنعتی ابزاری است که برای اندازه گیری کمیت ها و پارامترهای مختلف نظیر دما، فشار، رطوبت، سطح مایعات، فلو، گازهای های محیطی و مواردی از این دست استفاده می گردند.
مقادیر اندازه گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد در بازه 4 تا 20 میلی آمپر روی یک زوج سیم ارسال می نمایند.
ترانسمیتر ایزوله (TRANSMITTER) جهت تبدیل انواع سیگنال های آنالوگ با دقت و کیفیت عالی به کار می رود.
پشتیبانی از تمامی سیگنال ها و رنج های مختلف اندازه گیری شامل سیگنال 4 تا 20 میلی آمپر DC، 0 تا 20 میلی آمپر DC، 0 تا 5 ولت DC، 0 تا 10 ولت DC
انواع ترموکوپل (Thermocouple) J,K,B,R,S,T,E,N، انواع RTD و PT100، پتانسیومتر (Potentiometer)، مقاومت (Resistance)
ورودی و خروجی کاملا ایزوله در برابر نویز و نوسانات برق، فیلترینگ و تقویت سیگنال از نکات مهم در ترانسمیتر می باشد.
خروجی بدست آمده از ترانسمیترها قابل استفاده در نمایشگرها، سیستم های پی ال سی (PLC) و تمام تجهیزات کنترلی می باشد.
امروزه ترانسمیتر مصرف زیادی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، فولاد، سیمان، ریخته گری، داروسازی، مهندسی پزشکی و بطور کلی هر سیستمی که نیاز به اتوماسیون صنعتی دارد، پیدا نموده است.
ساختار ترانسمیتر ها
بطور کلی ترانسمیتر ها از سه قسمت اصلی حس کننده، مبدل(ترانسدیوسر) و تقویت کننده تشکیل می شود.
ترانسمیترها درانواع الکتریکی و نیوماتیکی ساخته می شوند.
خروجی ترانسمیتر های الکتریکی بین ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ترانسمیتر های نیوماتیکی بین ۳ تا ۱۵ psi بر حسب تغییرات کمیت ورودی می تواند تغییر کند.
برای مدرج کردن و یا کالیبره کردن ترانسمیتر ها طبق دستور سازنده با دادن ورودی های معین و معلوم خروجی را تنظیم می کنیم .
ترانسمیترها بسته به نوع کاربرد به انواع مختلفی تبدیل میشوند که به مهمترین آنها اشاره خواهیم کرد:
ترانسمیترهای فشار یکی از پرکاربردترین انواع ترانسمیترها میباشند و از آنها در کنترل و مانیتورینگ پروسههای صنعتی استفادههای زیادی فشار میشود، در این مورد ترانسمیترهای فشار و ifm سنسور یکی از پرکاربردترین تجهیزات و ادوات ابزار دقیق میباشند. وزن بالای المنتهای اندازهگیری ترانسمیتر فشار باعث شده تا برای نصب آنها چارهای اندیشیده شود تا آنها روی خط نصب نشوند، به همین علت معمولا ترانسمیترهای فشار را بصورت ریموت نصب میکنند.
از این ترانسمیترها علاوه بر کنترل تغییرات فشار و نمایش مقدار آن میتوان در مانیتورینگ و کنترل فلو (ترانسمیتر اختلاف فشار) و اندازهگیری سطح مایعات در مخازن استفاده نمود. این ترانسمیترها بصورت قلمی با قیمتی مناسب و همچنین نمونههای پیشرفته موجود میباشند. دقت ترانسمیترهای معمولی تا نیم درصد و در ترانسمیترهای آزمایشگاهی دقیق یا پیشرفته 25 صدم درصد یا بالاتر میباشد.
برخی از مزایا و کاربردهای ترانسمیتر فشار در ذیل آورده شده است:
در هنگام تهیه ترانسمیترها مواردی را می بایست مد نظر قرار داد که از مهمترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
یکی از پرکاربردترین وسایل اندازهگیری در حیطههای متفاوت، ترانسمیترهای دمایی هستند. درجه تاثیر پروژه و بازه دمای مورد نیاز از عوامل مهم و تاثیرگذار در انتخاب ترانسمیترهای دمایی میباشد. ترانسمیترهای دما بصورتهای ساده و قابل کالیبراسیون قابل ارائه میباشند.
انواع سنسورهای دما مانند انواع ترموکوپل و RTD (ترمورزیستنس یا PT100) به وسیله ترانسمیترهای دمایی قابل تشخیص میباشند.
اگر بخواهیم اطلاعات مربوط به رطوبت و نقطه شبنم را به منظور رکوردگیری و کنترل به اتاق کنترل و یا PLC ارسال کرد، بایستی از ترانسمیتر رطوبتی استفاده نمود. رنج خروجی این ترانسمیترها بین 0 تا 100 میباشد که بستگی به نیاز و مورد اندازهگیری دارد. بسته به احتیاج و انتخاب آنها خروجی میتواند بصورت میلیآمپر یا ولتاژ باشد. اندازهگیری دما یکی از الزامات، به جهت محاسبه و اندازهگیری رطوبت است.
در هنگام انتخاب ترانسمیترهای رطوبتی بایستی نکات زیر رعایت گردد:
فرستنده جریان یک فلومتربا مدارهای الکترونیکی داخلی است که در جریان (4 تا 20 میلی آمپر) یا ولتاژ (1 تا 5 ولت) خروجی الکتریکی می دهد. مطابق شکل فوق ، خروجی از ترانسمیتر فلو از طریق یک کنترلر به شیر کنترل داده می شود. بدین ترتیب کنترل و نظارت بر جریان امکان پذیر می شود.
ترانسمیتر سطح یا لول ترانسمیتر (Level Transmitter) دستگاهیست که برای اندازه گیری و گزارش سطح مایعات و سیالات مختلف در داخل یک مخزن استفاده می شود. احتمالاً شناور کولر های آبی را دیده اید که با حرکت مکانیکی می تواند میزان حجم آب در داخل کولر را به شما نشان دهد. عملکرد ترانسمیتر ها هم به همین شکل است و از لحاظ عملکرد روال یکسانی دارد. البته نباید از این تفاوت چشم پوشی کنیم که در ترانسمیترها نتیجه کار به صورت اعداد دیجیتالی گزارش می شود که تابعی از فاکتورهای مختلف است.
البته کاربرد لول ترانسمیتر فقط محدود به مخزن نیست و می تواند در سیستم های لوله کشی یا در منابع ذخیره سازی هم به کار گرفته شود. نحوه استفاده از ترانسمیتر به این صورت است که به شکل یک ابزار سنجش بر روی مخزن یا فرآیند قرار می گیرد و به شکل مکانیکی سطح مایع مورد نظر را مشخص می کند. با وجود اینکه سطح مایع یک فاکتور مهم در محاسبات است، اما می توان از داده های به دست آمده از لول ترانسمیتر برای سایر محاسبات صنعتی و پالایشگاهی استفاده کرد. لول سوئیچ ابزار دیگری است که برای سنجش سطح استفاده می شودپوزیشنر چیست؟
پوزیشنر چیست ؟ پوزیشنر کنترل ولو دستگاه هایی هستند که با افزایش یا کاهش فشار بار هوا بر روی اکچویتور ، شیر را در وضعیت صحیح قرار می دهند. به جای اینکه کنترل کننده فرآیند برای ارسال شیر سیگنال را مستقیماً به اکچویتور منتقل کند ، یک پوزیشنر کنترل ولو موقعیت دقیق ولو را حس می کند و برای انتقال شیر به اکچویتور ارتباط می دهد.
پوزیشنر چگونه کار می کند؟
سیستم کنترل موقعیت شیر (مبتنی بر پوزیشنر) به صورت حلقه بسته (با فیدبک) می باشد. کنترلر فرایند (مثلا PLC)، موقعیت مدنظر برای شیر را به پوزیشنر ارسال می کند که در واقع ست پوینت فرایند است. پوزیشنر با مقایسه موقعیت فعلی شیر و موقعیت متناظر با ست پوینت، سیگنال کنترلی لازم برای قرار گرفتن شیر در موقعیت مناسب را تولید کرده و به اکچویتور شیر ارسال می کند. در نهایت با حرکت کردن اکچویتور، شیر در موقعیت متناظر با ست پوینت قرار می گیرد.
مهمترین دلایل کاربرد پوزیشنر در شیرها عبارتند از:
– وجود فشار زیاد و همچنین ویسکوزیته زیاد سیال مورد کنترل
– وجود اصطکاک در مکانیزم شیر کنترل به واسطه آب بندی گلوگاه شیر
– در صورت بیشتر بودن فاصله کنترل کننده و شیر کنترل از 150 فوت
– در صورت لازم بودن تقویت و تغییر نسبت به فرمان وارده از کنترل کننده
– سرعت بخشیدن به عمل شیرهای کنترل و حذف تأخیر زمانی
وقتی پوزیشنر شیر استفاده نشود، خروجی کنترلر مستقیماً به اکچویتور متصل می شود.
هر تغییری در فشار خروجی کنترلر، باید بر ناحیه سطح دیافراگم مؤثر باشد.
اگر حجم اکچویتور زیاد است، ممکن است برای عکس العمل، زمانی طول بکشد.
در صورتی که اگر از پوزیشنر استفاده گردد خروجی کنترلگر از طریق پوزیشنر به یک بیلوز میرود.
حجم بیلوز در مقایسه با اکچویتور کم است.
بنابراین، تغییر خیلی کم در خروجی کنترلگر، بطور مشهودی توسط بیلوز آشکار میگردد.
از حرکت ایجاد شده توسط بیلوز برای به حرکت درآوردن شیر پایلوت (یا فلاپر، اگر از سیستم فلاپر نازل استفاده گردد) استفاده میشود که به نوبه باعث میشود حجم زیادی از هوا به سرعت وارد اکچویتور گردد.
بنابراین استفاده از پوزیشنر، تضمین میکند که به سرعت به تغییرات سیگنال کنترل پاسخ داده شود.