تجهیزات اندازه گیری مجموعهای از حسگرها، ترانسمیترها، نمایشگرها و ابزارهای نصبشده در محل فرایند هستند که متغیرهایی مانند فشار، دما، جریان، سطح و ویژگیهای شیمیایی سیال را اندازهگیری میکنند. داده تولیدشده توسط این تجهیزات برای نمایش محلی، ثبت اطلاعات، ایجاد هشدار یا انتقال به PLC و DCS به کار میرود.
در این بخش، مقالات تخصصی مرتبط با تجهیزات اندازه گیری میدانی، اصول عملکرد سنسورها، تفاوت فناوریهای اندازهگیری، روش انتخاب، نصب، کالیبراسیون و عیبیابی ابزارهای فرایندی منتشر میشوند. هدف این مطالب، کمک به کارشناسان فنی، مهندسان ابزار دقیق، واحدهای نگهداری و مدیران خرید برای شناخت بهتر تجهیزات و تصمیمگیری دقیقتر است.
جایگاه تجهیزات اندازه گیری در کنترل فرایند
سیستم کنترل برای تصمیمگیری به اطلاعات واقعی و قابلاعتماد از شرایط فرایند نیاز دارد. سنسور کمیت فیزیکی یا شیمیایی را تشخیص میدهد و ترانسمیتر آن را به یک سیگنال قابلاستفاده برای سیستم کنترل تبدیل میکند. کنترلر پس از مقایسه مقدار اندازهگیریشده با نقطه تنظیم، فرمان لازم را به تجهیز نهایی مانند شیر کنترل، درایو یا هیتر ارسال میکند.
| مرحله | تجهیز مرتبط | وظیفه اصلی |
|---|---|---|
| تشخیص متغیر | سنسور یا عنصر اندازهگیری | تشخیص فشار، دما، جریان، سطح یا ترکیب سیال |
| تبدیل و پردازش | ترانسمیتر | تقویت، خطیسازی، جبرانسازی و تبدیل داده سنسور |
| انتقال اطلاعات | کابل، شبکه صنعتی یا ارتباط بیسیم | ارسال مقدار اندازهگیریشده و اطلاعات تشخیصی |
| نمایش و کنترل | نمایشگر، PLC، DCS یا کنترلر | نمایش مقدار، ثبت داده، ایجاد هشدار و تصمیمگیری کنترلی |
| اصلاح فرایند | شیر کنترل، درایو یا عملگر | تغییر وضعیت فرایند براساس فرمان کنترلر |
گروههای اصلی تجهیزات اندازه گیری
| گروه | متغیر اندازهگیری | تجهیزات متداول | نمونه کاربرد |
|---|---|---|---|
| اندازهگیری فشار | فشار نسبی، مطلق و اختلاف فشار | فشارسنج، ترانسمیتر فشار، ترانسمیتر اختلاف فشار و پرشر سوئیچ | مخازن، خطوط لوله، پمپ، کمپرسور، فیلتر و اندازهگیری سطح |
| اندازهگیری دما | دمای سیال، تجهیز یا محیط | ترموکوپل، RTD، ترانسمیتر دما، ترمومتر و ترموول | راکتور، کوره، مبدل حرارتی، مخزن و خطوط بخار |
| اندازهگیری جریان | دبی حجمی، جرمی یا سرعت سیال | فلومتر مغناطیسی، کوریولیس، ورتکس، اولتراسونیک و اختلاف فشاری | آب، بخار، گاز، مواد شیمیایی، سوخت و سیالات فرایندی |
| اندازهگیری سطح | سطح پیوسته یا نقطهای مواد | راداری، هدایتشونده، اولتراسونیک، هیدرواستاتیک، خازنی و سوئیچ سطح | مخازن مایع، سیلو، مواد پودری و مخازن تحت فشار |
| آنالیز فرایندی | ویژگیهای شیمیایی و کیفی | سنسور pH، هدایت الکتریکی، اکسیژن محلول، کدورت و آنالایزر گاز | تصفیه آب، صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی و کنترل احتراق |
| نمایش و سوئیچینگ | نمایش محلی یا تشخیص عبور از حد تنظیم | نمایشگر، کنترلر محلی، پرشر سوئیچ، ترموستات و فلو سوئیچ | هشدار، حفاظت تجهیز، قطع اضطراری و کنترل ساده محلی |
اندازهگیری فشار
فشار یکی از مهمترین متغیرهای فرایندی است و میتواند بهصورت نسبی، مطلق یا اختلافی اندازهگیری شود. فشارسنجهای مکانیکی مقدار فشار را در محل نمایش میدهند، درحالیکه ترانسمیترها اندازهگیری را به سیگنال الکتریکی قابلانتقال تبدیل میکنند.
ترانسمیتر اختلاف فشار علاوه بر اندازهگیری اختلاف میان دو نقطه، در محاسبه دبی، بررسی گرفتگی فیلتر و تعیین سطح مخازن بسته کاربرد دارد. نوع سلول اندازهگیری، رنج، فشار استاتیک، متریال قسمتهای مرطوب و استفاده از دیافراگم سیل باید با شرایط فرایند هماهنگ باشند.
اندازهگیری دما
اندازهگیری دما معمولاً با ترموکوپل، RTD یا حسگرهای الکترونیکی انجام میشود. ترموکوپلها از اختلاف ولتاژ میان دو فلز استفاده میکنند و RTD تغییر مقاومت الکتریکی عنصر حساس را اندازه میگیرد. انتخاب میان این فناوریها به محدوده دما، دقت، سرعت پاسخ و شرایط نصب بستگی دارد.
ترانسمیتر دما سیگنال سنسور را خطیسازی و برای انتقال به سیستم کنترل آماده میکند. هد مونت، ریل مونت، نصب میدانی، تعداد ورودیها، نوع سنسور و پروتکل ارتباطی از تفاوتهای مهم میان مدلها هستند. ترموول نیز سنسور را از تماس مستقیم با جریان و فشار فرایند محافظت میکند.
اندازهگیری جریان
| فناوری فلومتر | اصل اندازهگیری | سیال قابلبررسی | نکته مهم |
|---|---|---|---|
| الکترومغناطیسی | ولتاژ القاشده در سیال رسانا | مایعات رسانا و بعضی دوغابها | لوله باید شرایط نصب و پرشدگی مناسب داشته باشد |
| کوریولیس | تغییر رفتار لولههای ارتعاشی در اثر عبور جرم | مایعات و گازها براساس طراحی مدل | اندازهگیری مستقیم دبی جرمی و چگالی قابلبررسی است |
| ورتکس | فرکانس گردابههای ایجادشده پشت مانع | مایع، گاز و بخار | پروفایل جریان و ارتعاش خط اهمیت دارند |
| اولتراسونیک | بررسی زمان عبور یا رفتار موج صوتی | مایعات و گازها براساس فناوری سنسور | مدلهای In-line و Clamp-on شرایط نصب متفاوتی دارند |
| اختلاف فشاری | محاسبه جریان از افت فشار روی عنصر اولیه | مایع، گاز و بخار | اورفیس، ونتوری، نازل و پیتوت از عناصر اولیه متداول هستند |
| سطح متغیر | تغییر موقعیت شناور در مسیر جریان | مایعات و گازها | چگالی، ویسکوزیته و جهت نصب باید بررسی شوند |
اندازهگیری سطح
سطح مواد میتواند بهصورت پیوسته یا نقطهای اندازهگیری شود. اندازهگیری پیوسته مقدار سطح را در تمام محدوده مخزن گزارش میکند، اما سوئیچ سطح تنها رسیدن ماده به یک نقطه مشخص را تشخیص میدهد.
| فناوری | نوع اندازهگیری | کاربرد قابلبررسی | عامل موثر بر انتخاب |
|---|---|---|---|
| راداری | غیرتماسی یا هدایتشونده | مایعات، جامدات و مخازن فرایندی | ثابت دیالکتریک، هندسه مخزن و موانع داخلی |
| اولتراسونیک | غیرتماسی | آب، فاضلاب و مخازن باز | کف، بخار، دما و شرایط سطح ماده |
| هیدرواستاتیک | اندازهگیری فشار ستون مایع | مخازن و منابع آب | چگالی سیال و فشار فضای بالای مخزن |
| اختلاف فشار | محاسبه سطح از اختلاف فشار | مخازن بسته و تحت فشار | چگالی، دما، سیال پرکننده و نصب کپیلاری |
| خازنی | تشخیص تغییر ظرفیت الکتریکی | مایعات، پودرها و مواد جامد | ثابت دیالکتریک و رسوب روی سنسور |
| لرزهای یا دیاپازونی | تشخیص تغییر فرکانس ارتعاش | تشخیص نقطهای مایع یا جامد | چگالی، رسوب و محل نصب |
سیگنالها و پروتکلهای ارتباطی
| نوع ارتباط | کاربرد عمومی | ویژگی قابلبررسی |
|---|---|---|
| 4–20 mA | انتقال آنالوگ مقدار اندازهگیریشده | سادگی، کاربرد گسترده و امکان تشخیص بعضی خطاهای حلقه |
| HART | ارتباط دیجیتال روی حلقه آنالوگ | تنظیم، خواندن متغیرها و دریافت اطلاعات تشخیصی |
| FOUNDATION Fieldbus | شبکه دیجیتال تجهیزات فرایندی | انتقال داده و قابلیتهای کنترلی و تشخیصی |
| PROFIBUS PA | ارتباط تجهیزات میدانی با شبکه اتوماسیون | آدرسدهی و انتقال دیجیتال اطلاعات فرایندی |
| Modbus RS-485 | ارتباط سریال با PLC، کنترلر یا سیستم مانیتورینگ | تنظیم آدرس، Baud Rate و نقشه رجیستر |
| IO-Link | ارتباط نقطهبهنقطه سنسورهای هوشمند | پیکربندی، تشخیص خطا و انتقال اطلاعات دستگاه |
| ارتباط بیسیم | پایش نقاط دور، متحرک یا دارای کابلکشی دشوار | توان مصرفی، امنیت، فاصله و زیرساخت شبکه |
وجود یک پروتکل در خانواده محصول به معنی پشتیبانی تمام مدلها از آن نیست. نسخه دقیق تجهیز، فایلهای پیکربندی، سازگاری با سیستم کنترل و محدودیتهای شبکه باید جداگانه بررسی شوند.
اهمیت اندازهگیری دقیق در صنعت
نیروگاه و انرژیبخار، آب تغذیه، سوخت، دما و فشارفلومتر بخار، ترانسمیتر اختلاف فشار و سنسور دماآب و فاضلابدبی، سطح، فشار و کیفیت آبفلومتر مغناطیسی، سنسور سطح، pH و کدورتسنجغذایی و نوشیدنیدما، دبی، سطح و هدایت الکتریکیسنسورهای بهداشتی، فلومتر و تجهیزات کنترل CIPدارویی و بیوتکنولوژیفشار، دما، سطح و پارامترهای تحلیلیتجهیزات بهداشتی و سنسورهای مناسب فرایندهای تمیزمعدن و صنایع فلزیدبی دوغاب، فشار، سطح و دمای تجهیزاتفلومتر مقاوم، رادار سطح و ترانسمیتر فشارخودروسازی و ماشینسازیفشار، دما، جریان و موقعیتسنسورهای صنعتی، سوئیچها و تجهیزات IO-Link
برندهای مطرح تجهیزات اندازه گیری
تولیدکنندگان جامع ابزار دقیق
| برند | کشور مبدا | حوزههای اصلی | خانوادههای شناختهشده |
|---|---|---|---|
| Siemens | آلمان | فشار، دما، جریان، سطح، توزین و پوزیشنر | SITRANS و SIPART |
| Emerson | آمریکا | فشار، دما، جریان، سطح، آنالیز و ارتباط بیسیم | Rosemount و Micro Motion |
| Endress+Hauser | سوئیس | جریان، سطح، فشار، دما و آنالیز مایعات | Promag، Micropilot، Cerabar و iTHERM |
| Yokogawa | ژاپن | فشار، جریان، دما، سطح و آنالیز فرایندی | EJA، EJX، ROTAMASS و ADMAG |
| ABB | سوئیس و سوئد | فشار، دما، جریان، سطح، آنالیز و پوزیشنر | Measurement & Analytics |
| Honeywell | آمریکا | فشار، دما، جریان، سطح و تجهیزات بیسیم | SmartLine و VersaFlow |
| KROHNE | آلمان | جریان، سطح، فشار، دما و آنالیز فرایندی | OPTIFLUX، OPTIMASS و OPTIWAVE |
| Schneider Electric / Foxboro | فرانسه و آمریکا | فشار، جریان، سطح، دما و آنالیز مایعات | Foxboro Instrumentation |
برندهای تخصصی سنسور و اندازهگیری
| برند | کشور مبدا | حوزه تخصصی | کاربردهای متداول |
|---|---|---|---|
| WIKA | آلمان | فشار، دما، سطح، جریان و کالیبراسیون | صنایع عمومی، انرژی، نفت و گاز و آزمایشگاه کالیبراسیون |
| VEGA | آلمان | اندازهگیری سطح، تشخیص نقطهای و فشار | مخازن، سیلوها، آب، شیمیایی و صنایع غذایی |
| Azbil | ژاپن | ترانسمیتر فشار، فلومتر و تجهیزات کنترلی | نفت و گاز، شیمیایی، کاغذ، آب و انرژی |
| ifm | آلمان | سنسورهای صنعتی، IO-Link و پایش وضعیت | ماشینسازی، صنایع غذایی و اتوماسیون کارخانه |
| Baumer | سوئیس | فشار، دما، سطح، جریان و سنسورهای صنعتی | غذایی، دارویی، ماشینسازی و فرایندهای بهداشتی |
| Pepperl+Fuchs | آلمان | سنسور، ایزولاتور، حفاظت سیگنال و تجهیزات مناطق خطرناک | اتوماسیون فرایندی و کارخانهای |
شناختهشدن یک برند بهتنهایی برای انتخاب کافی نیست. فناوری اندازهگیری، مدل دقیق، محدوده عملکرد، متریال، تاییدیهها، پروتکل ارتباطی و امکان کالیبراسیون باید با نیاز واقعی پروژه مطابقت داشته باشند.
کاربردهای تجهیزات اندازه گیری
| صنعت | متغیرهای مهم | نمونه تجهیزات |
|---|---|---|
| نفت، گاز و پالایشگاه | فشار، دبی، سطح، دما و آنالیز گاز | ترانسمیتر فشار، فلومتر، رادار سطح و آنالایزر |
| پتروشیمی و شیمیایی | دما، فشار، جریان و ترکیب مواد | ترانسمیتر دارای دیافراگم سیل، فلومتر و تجهیزات آنالیز |
معیارهای بررسی و انتخاب تجهیزات
متغیر مورداندازهگیری و فناوری مناسب آن
حداقل، مقدار عادی و حداکثر محدوده اندازهگیری
دقت، تکرارپذیری، پایداری و سرعت پاسخ
نوع، ترکیب، چگالی و ویسکوزیته سیال
فشار و دمای فرایند
وجود رسوب، ذرات، بخار یا مواد خورنده
متریال قسمتهای در تماس با سیال
نوع اتصال مکانیکی و الکتریکی
سیگنال خروجی و پروتکل ارتباطی
منبع تغذیه و روش کابلکشی
شرایط محیطی و درجه حفاظت بدنه
الزامات نصب در مناطق خطرناک
نیاز به نمایشگر محلی، رله یا خروجی هشدار
امکان کالیبراسیون و دسترسی به قطعات
سازگاری با PLC، DCS یا سامانه مدیریت تجهیزات
مشاهده مقالات
در ادامه میتوانید مقالات تجهیزات اندازه گیری را مشاهده کنید. برای مطالعه نحوه عملکرد، مقایسه انواع، کاربردها، اصول انتخاب و نکات نگهداری هر گروه، روی عنوان مقاله موردنظر کلیک نمایید.
