سيزودك خبراؤنا بمقدمة عن أصول قياس الضغط ، وتشغيل ومبدأ جهاز إرسال الضغط ، وتعريفك بالأنواع المختلفة من مستشعرات الضغط الصناعي.
- أصل ووحدة قياس الضغط
- ما هو مستشعر الضغط؟
- ما هو مبدأ مستشعر الضغط؟
- كيف يعمل جهاز إرسال الضغط؟
- مم يتكون مستشعر الضغط؟
- ما هي إشارة خرج مستشعر الضغط؟
- كيفية اختيار مستشعر الضغط الصناعي؟
- ما هي الأنواع المختلفة لأجهزة إرسال الضغط؟
- كيف أقوم بمعايرة مستشعر الضغط؟
- كيفية إعداد مقياس ضغط للصناعة؟
- كيف أختبر مستشعر الضغط؟
- كيف أقوم بإعداد جهاز إرسال الضغط؟
- ما هي تطبيقات أجهزة استشعار الضغط؟
أصل ووحدة قياس الضغط
تعود أصول وحدة باسكال للقياس إلى الفيلسوف والفيزيائي وعالم الرياضيات الفرنسي الشهير بليز باسكال.
ولد باسكال في كليرمون فيران ، حيث توجد وحدة إنتاج Fuji Electric France SAS ، وهي شركة فرنسية لتصنيع مستشعرات الضغط الصناعي ، أجرى تجربة حاسمة عن طريق نقل مقياس إلى قمة Puy de Dôme ، من أجل إثبات أن الضغط الجويانخفض مع الارتفاع بالنسبة لمستوى سطح البحر. ومع ذلك ، كان العالم الإيطالي إيفانجليستا توريسيلي رائدا في إظهار الضغط الذي يمارسه وزن حجم الهواء على الأرض ، ونتيجة لذلك ، صمم أول مقياس قائم على الزئبق.
تعد معرفة وحدات الضغط وتحويلها أمرا مهما لاتخاذ الخيارات الصحيحة للموازين أثناء قياساتك الصناعية.
يتم التعبير عن الضغط p بوحدات القوة F لكل وحدة مساحة A: p = F / A
باسكال (Pa): هذه هي الوحدة الأساسية للنظام الدولي (SI) للضغط. واحد باسكال يتوافق مع 1 نيوتن لكل متر مربع (1 باسكال = 1 نيوتن / متر مربع).
شريط: هذه وحدة ضغط شائعة الاستخدام في التطبيقات الصناعية. شريط واحد يتوافق مع ضغط 100000 باسكال.
الغلاف الجوي القياسي (atm): يستخدم هذا للتعبير عن الضغط الجوي أو الجوي. الغلاف الجوي الواحد يتوافق مع ضغط 101,325 باسكال.
ما هو مستشعر الضغط؟
تسمى مستشعرات الضغط أيضا أجهزة إرسال الضغط أو مستشعرات الضغط أو مقاييس الضغط أو محولات الضغط. لا يوجد فرق كبير بين هذه الأسماء المختلفة. ومع ذلك ، يتم التمييز بين مستشعرات الضغط التناظرية وأجهزة إرسال العمليات الذكية.
إذا أشرنا إلى تعريف مستشعر الضغط ، فهو جهاز قياس الضغط ، كما يوحي اسمه ، والذي يتمثل مبدأه في تحويل القوة التي يطبقها ضغط السائل على سطح معين (تشوه) إلى إشارة كهربائية.
يستخدم المصنعون جهاز إرسال الضغط من أجل:
- قياس الضغط
- قياس معدل التدفق
- قياس مستوى بالضغط الهيدروستاتيكي
- قياس الكثافة.
ما هو مبدأ مستشعر الضغط؟
يتم تطبيق ضغط الوسط المقاس على مكون قياس داخلي من خلال تركيب ثم واجهة ميكانيكية - غشاء قياس مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو أي مادة نبيلة أخرى. يحول عنصر القياس الإلكتروني الضغط إلى إشارة خام.
كيف يعمل جهاز إرسال الضغط؟
هناك تقنيات وطرق وتقنيات ومبادئ قياس مختلفة:
ال مستشعر الضغط المقاوم للضغط يقيس القوة المطبقة على غشاء معدني.
يؤدي الضغط الذي يمارس على طبقة رقيقة إلى تشوهها ، مما ينقل تباين الضغط عبر سائل غير قابل للضغط (زيت أو ماء). هذا يشوه عنصر السيليكون المقاوم للضغط (جسر ويتستون). هذا المكون عبارة عن مقاوم كهربائي متغير يحول التشوه إلى قيمة أومية.- يقيس مستشعر الضغط السعوي القوة المطبقة على غشاء من الفولاذ المقاوم للصدأ أو السيراميك المعدني.
يشوه الضغط الممارس الفيلم المعدني الذي ينقل تغير الضغط عبر سائل وسيط غير قابل للضغط (زيت أو ماء). هذا يشوه عنصر السيليكون السعوي. هذا المكون عبارة عن مكثف متغير يحول التشوه إلى قيمة سعوية.
- جهاز إرسال الرنين الترددي
- مقياس الإجهاد أو مستشعر مقياس الجهد
ثم يتم ترشيح الإشارة من عنصر القياس وتضخيمها وتعويض درجة الحرارة وتنسيقها في إشارة تناظرية. يتم إرسال إشارة الخرج التناظرية عبر موصل كهربائي.
- مقياس الضغط
تعرض مقاييس ضغط الأنبوب U قياس الضغط المحلي.
مم يتكون مستشعر الضغط؟
يشتمل بناء جهاز إرسال الضغط على اتصال ميكانيكي ، وغشاء معدني أو خزفي ، وعنصر استشعار سعوي أو مقاوم للضغط ، وزيت حشو مدمج في خلايا قياس الضغط ، ووحدة إلكترونية لتكييف الإشارة وتضخيمها ، وموصل كهربائي.
يتم تعبئة هذا الجهاز في علبة بلاستيكية أو معدنية (علبة من الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو علبة من الفولاذ المقاوم للصدأ).
يمكن إضافة مؤشر رقمي كخيار.
ما هي إشارة خرج مستشعر الضغط الصناعي؟
يمكن أن تكون الإشارة من مستشعر الضغط إما تناظرية أو رقمية. عادة ما تكون الإشارة التناظرية 4-20mA أو 0-10V الجهد أو الجهد 1-5V. يتم إرسال إشارة الخرج إلى وحدة التحكم من أجل العمل على عملية التصنيع.
يتم استخدام إشارة 4-20mA بشكل شائع من قبل هذه الأجهزة بسبب العديد من المزايا التي تتمتع بها.
بادئ ذي بدء ، إنه مقاوم لفقدان الإشارة بسبب خط النقل ، مما يضمن قياسا دقيقا. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يوسع المسافة بين المستشعر والنظام المعني. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح غياب الطاقة باكتشاف أخطاء الخط ، مما يجعل استكشاف الأخطاء وإصلاحها أسهل. إشارة 4-20mA هي أيضا أقل حساسية للاضطرابات الكهرومغناطيسية ، مما يضمن موثوقيتها. أخيرا ، يمكن استخدامه في حلقة لتشغيل قطع متعددة من المعدات مثل الشاشة والمنظم والمسجل.
يمكن أن تكون الإشارة الرقمية متاحة ببروتوكولات اتصال مختلفة - HART - Fieldbus - Profibus - Modbus. تنقل هذه البروتوكولات قيمة القياس وتسمح أيضا بتكوين أجهزة قياس الضغط. وهذا ما يسمى جهاز الإرسال الإلكتروني الذكي أو SMART.
قد تكون الأدوات مجهزة بمؤشرات رقمية لقياس الضغط.
كيفية اختيار مستشعر الضغط الصناعي؟
يجب اختيار جهاز إرسال الضغط الصناعي وفقا للوسيط المراد قياسه ونطاق الضغط وظروف تشغيل التطبيق والعملية.
لقياس الضغط ، يجب إجراء بحث للإجابة على الأسئلة لاختيار مستشعر الضغط المناسب وتحديد:
- الوسط المراد قياسه مثل: الهواء والغاز ، هيدروجينأو البخار أو الماء أو سائل آخر وخصائصه (الكثافة ، اللزوجة ، التآكل,...)
- ظروف تشغيل العملية: الضغط المراد قياسه ، الضغط الساكن ، درجة حرارة العملية ، خطر التآكل
- نوع القياس : قياس الضغط ، قياس التدفق الاكتئابي والضغط التفاضلي delta-p ، قياس مستوى الضغط الهيدروستاتيكي ، قياس الكثافة
- نوع الضغط المراد قياسه :
- الضغط النسبي
- ضغط جوي
- الضغط المطلق
- الضغط التفاضلي
- الضغط الجوي
- نطاق الضغط أو نطاق القياس
- الديناميات أو قابلية المدى
- دقة قياس الضغط
- وقت الاستجابة
- واجهة ميكانيكية أو اتصال اتصال عملية: اتصال المسمار ، اتصال شفة
- إشارة الإخراج التناظرية و / أو الرقمية السلكية أو اللاسلكية
- البيئة المناخية والقيود المرتبطة بها:
- البيئة الصناعية والقيود المرتبطة بها والأنظمة المعمول بها:
ما هي الأنواع المختلفة لأجهزة إرسال الضغط؟
تسمح مستشعرات الضغط النسبي بقياس الضغط النسبي للعملية فيما يتعلق بالضغط الجوي. يتم قياس الضغط الجوي باستخدام تجويف مرجعي داخل جهاز الإرسال. ينخفض هذا الضغط كلما ارتفعت في الارتفاع.
تستخدم مستشعرات الضغط التفاضلي غرفتين منفصلتين متصلتين بواسطة غشاء مرن. يتم قياس الضغط على كل جانب من الحجاب الحاجز. الضغط التفاضلي (dp) هو فرق الضغط بين هذين الضغطين: الضغط المرجعي للضغط المنخفض (LP) والضغط العالي (HP). تستخدم أجهزة قياس الضغط التفاضلي هذه لقياس تدفق السوائل في الأنابيب ، ومراقبة تلوث المرشح.
تقارن مستشعرات الضغط المطلق الضغط النسبي بالفراغ المطلق. الضغط المطلق إيجابي دائما.
ميزة هذا الجهاز هي أنه خال من تغيرات الضغط الجوي بفضل غرفة مرجعية فراغية وبالتالي يحقق دقة أفضل.
يمكن التعبير عن الضغط المطلق من الضغط النسبي بإضافة 1.013 بار ، أي p المطلق (شريط القيمة المطلقة.) = p النسبي (شريط) + 1.013.
يفصل جهاز إرسال ضغط الحجاب الحاجز سائل العملية المقاس عن خلية الضغط. الحجاب الحاجز وأجزاء التلامس مصنوعة من مادة مقاومة للسائل المقاس ويتم لحامها بقاعدة خلية قياس الضغط.
يوفر الأنبوب الشعري أو غلاف التوصيل الاتصال بين الغشاء الفاصل وخلية الضغط. يجب تفريغ هذه المساحة تحت فراغ ، ثم ملؤها بزيت حشو وإغلاقها. يؤثر الضغط المقاس بقوة على السطح الخارجي للحجاب الحاجز. عندما ينثني الحجاب الحاجز إلى الداخل ، فإنه يحاول ضغط سائل التعبئة داخل الجهاز.
تم تصميم هذا الحشو لمقاومة الضغط ، لذلك يتم توجيه القوة مباشرة إلى خلية قياس الضغط. يعتمد التشغيل الكامل لمستشعر ضغط فاصل الحجاب الحاجز على مبدأ Blaise Pascal.
أجهزة استشعار ضغط الحجاب الحاجز مصنوعة من مواد مختلفة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والإنكونيل والهاستيلوي والمونيل والتنتالوم والنيكل. تعتمد المواد المستخدمة على نوع التطبيق ودرجة الحرارة التي تم تصميم مستشعر الضغط الصناعي من أجلها.
تستخدم مستشعرات الضغط مع الفواصل لقياس ضغط السوائل في درجات حرارة عالية.
- أجهزة إرسال الضغط متعددة المتغيرات
تجمع مستشعرات الضغط متعددة المتغيرات بين قياس الضغط التفاضلي وقياس الضغط المطلق وقياس درجة الحرارة في نفس المستشعر.
تستخدم هذه المنتجات بشكل خاص لقياس تدفق الكتلة.
مستشعرات المستوى الهيدروستاتيكي هي أجهزة قياس تستخدم لتحديد مستوى ملء السائل في الخزانات أو الخزانات. يعتمد مبدأ القياس على الضغط الهيدروستاتيكي ، وهو الوزن الذي يمارسه السائل كدالة لارتفاع عمود التعبئة.
مجسات الضغط الغاطسة
يمكن غمر مستشعرات الضغط الهيدروستاتيكي هذه في سائل ويمكن استخدامها لقياس مستوى الخزان أو الخزان. وعادة ما تكون مجهزة بغشاء من الفولاذ المقاوم للصدأ.
كيف أقوم بمعايرة مستشعر الضغط؟
تتطلب أجهزة إرسال الضغط الصناعي معايرة دورية لضمان القياس الدقيق طوال دورة حياتها و تجنب العوامل التي تؤثر على الدقة. يتم تحديد فترة المعايرة من قبل الشركات المصنعة لأجهزة استشعار الضغط. يجب معايرة الصفر والامتدادات.
في المصنع ، من أجل التحقق من خطية إشارة الخرج ، يتم فحص الدقة في عدة نقاط في نطاق الضغط.
تتكون المعايرة من تطبيق ضغط مرجعي محدد على الواجهة الميكانيكية للمستشعر ، والتحقق من إشارة الخرج ثم تطبيق التعويض. يمكن معايرة المستشعر باستخدام برغي ضبط خارجي أو مؤشر رقمي محلي أو واجهة برمجة أو برنامج برمجة.
من أجل تنفيذ عمليات التلاعب المختلفة ، قد يكون من الضروري وجود صمام عزل أو مشعب مركب على جهاز إرسال الضغط من أجل عزله عن العملية.
بالنسبة لعمليات المعايرة السنوية ، يمكنك الاتصال بشركة متخصصة في معايرة مستشعرات الضغط.
تتيح لك المعايرة المنتظمة ضمان دقة قياس الضغط لضمان نتائج متسقة.
كيف أقوم بتركيب مقياس الضغط؟
يمكن توصيل مستشعرات الضغط ميكانيكيا بجهاز القياس أو بالأنابيب حيث سيتم قياس الضغط.
يجب اتخاذ احتياطات خاصة اعتمادا على ظروف الضغط ودرجة الحرارة للعملية.
يمكن توصيل الإشارة من هذا الجهاز بنظام عرض (شاشة رقمية صناعيةأو مسجل أو مشرف) أو PLC (نظام أتمتة لقياس الضغط) من أجل التحكم في جهاز التحكم وتنظيم ضغط العملية.
إذا كنت بحاجة إلى مساعدة ، فمن المستحسن أن تستأجر شركة محترفة لتركيب وتشغيل أداة القياس الخاصة بك.
كيف أختبر مستشعر الضغط؟
يمكن اختبار مستشعر الضغط عن طريق تطبيق مجموعة ضغط معروفة على الواجهة الميكانيكية لمستشعر الضغط والتحقق من إشارة الخرج التناظرية المقاسة أو القيمة المعروضة على المؤشر.
إذا كانت أداتك معيبة ، فيمكنك طلب إصلاح جهازك من أخصائي أو أحد الشركات المصنعة لأجهزة الاستشعار الصناعية.
كيف أقوم بإعداد جهاز إرسال الضغط؟
يمكن تكوين الأجهزة الرقمية الذكية مع HART من خلال:
ما هي تطبيقات أجهزة استشعار الضغط؟
فهم لماذا قياس الضغط في الصناعات التحويلية مهم لضمان السلامة وتحسين التحكم في العملية وتحسين كفاءة الطاقة والحفاظ على جودة المنتجات النهائية.
تستخدم أجهزة إرسال الضغط في العديد من التطبيقات في القطاعات الصناعية.
يمكن لهذا الجهاز اكتشاف ضغوط تصل إلى عدة آلاف من المليبار. هذا يجعلها ضرورية في مجموعة واسعة من الصناعات. يمكن قياس ضغوط الهواء وضغوط المياه وضغوط البخار وضغوط الغاز.
على سبيل المثال ، تشمل التطبيقات الضغط التفاضلي وقياس الاكتئاب لتدفق السوائل في الأنبوب أو تدفق الغاز أو تدفق البخار ، ومراقبة المرشح ، وقياس المستوى باستخدام مستشعر غشاء دافق لسائل في الخزان ، أو قياس كثافة السائل ، أو قياس الضغط النسبي.
اعتمادا على مجال عملك ، ينصح باختيار أداة قياس تتكيف مع التطبيق وقيود البيئة الصناعية.
كيف تختار أداة قياس الضغط المناسبة؟
لضمان التشغيل والنتائج المتوقعة لعملياتك و تجنب الأخطاء في قياس الضغط، والخبراء في Fuji Electric ، الشركة الفرنسية المصنعة لأجهزة استشعار الضغط الصناعي، وتزويدك بقياس ضغط مصمم لتطبيقك الأكثر تطلبا.
قياس الضغط لا يمكن أن يكون مرتجلا!
يتطلب قياس الضغط خدمات المهنيين في مجال الأجهزة.
تشتهر مستشعرات الضغط Fuji Electric بتقنيتها العالية ، ودقة قياس الضغط ، ونطاق القياس الواسع ، والاستقرار طويل المدى ، وجودة التصنيع ، والموثوقية ، والقوة ، والدعم الفني ، وسياسة الإرجاع السهلة ، وخدمة التسليم السريع للعملاء.
المرجع: FKC
المرجع: FKG
المرجع: FKA
المرجع: FKH
المرجع: FKP
المرجع: FKE
المرجع: GR
