ابزار دقیق Instrumentation    

در قسمت ابزار دقیق انواع ابزاردقیق مورد نیاز پروسه های صنعتی معرفی میگردد . ابزار دقیق در حقیقت زیر ساخت یک سیستم کنترل و اتوماسیون را تشکیل میدهند و شامل ابزاری نظیر : انواع کنترلر، نشاندهنده ، ترانسمیتر، رکوردرو... میباشند که این ابزار وظیفه اندازه گیری ، انتقال ، نمایش ، ثبت و کنترل پارامترهایهم فیزیکی نظیر دما ، فشار، فلو ، سطح مایعات و ... را در پروسه های صنعتی به شکلی دقیق بر دوش دارند. ابزار دقيق را ميتوان به دو صورت دسته بندي كرد يكي از نظر نوع عملکرد این ابزار برای مثال ابزاری که عمل کنترل دما یا فشار و رطوبت و یا سطح را بر عهده دارند به كنترلر مشهورند و به همین ترتیب ابزار نمایش این مقادیر که به ایندیکیتور یا نمایشگر معروفند و ابزار انتقال اطلاعات مقادیر برای مثال فشار ، فلو ، دما ، فشار و سطح به صورت سیگنال های استاندارد که ، ترانسمیتر یا منتقل کننده نامیده میشوند .

ابزار دقیق را همچنين میتوان از نظر پارامتري كه این ابزار بايستي عملياتي بر روي آن انجام دهد دسته بندی کرد برای مثال بخشهای : ابزار دقیق مربوط به دما نظیر کنترلر دما ، ترانسمیتر دما و ترمومتر یا نمایشگر دما ، ابزار اندازه گیری و کنترل دقیق فشار ، فلومتر یا سنجش جریان سیالات و انتقال مقادیر فلو یا کنترل فلو ، ابزار سطح سنجی یا اندازه گیری سطح مواد درون مخازن و کنترل دقیق آنها و ابزار سرعت سنجی ، ابزار رطوبت سنجی و ....

 

بخشها به ترتيب اهميت پارامتر به فشار یا پرشر : Pressure ،دما : Temperature ،سطح یا لول : Level  

فلو یا جریان : Flow ،رطوبت : Humidity 

از نظر عملکرد به  میتر یا اندازه گیر یا نمایشگر: Meter ، كنترلر : Controller ،نشاندهنده یا ایندیکتور : Indicator

ترانسميتر یا انتقال دهنده : Transmitter ،کنترل ولو یا شیر کنترل : Valve or Control Valve

کالیبراتور : Calibrator ، رکودرد یا دیتالاگر یا ثبات : Recorder Or Logger  طبقه بندی شده است .

 

تعریف رسمی و علمی ابزار دقیق چیست ؟

اگر بخواهیم بگوییم ابزار دقیق چیست ؟ یکی از بهترین رفرنس ها جامعه ابزار دقیق آمریکا  (Instrument Society of America) می باشد. از نظر آن ها تجهیزات ابزار دقیق به تمامی تجهیزاتی گفته می شود که: برای “نظارت ، اندازه گیری و کنترل” یک پروسه استفاده می گردند.

 

ابزار دقیق پیشرفته چیست

 به بیان دیگر به تجهیزی گویند که می تواند تمامی متغیرهای فیزیکی یک پروسه را اندازه گیری یا تغییر دهد. این پارامتر ها عبارتند از: جریان، دما، سطح، فشار و…این ابزار ها می توانند شامل تجهیزاتی بسیار ساده از جمله “ولو” و ” ترانسمیتر” باشند. و یا تجهیزات بسیار پیچیده تر مانند “آنالایزر ها” باشند. تجهیزات کنترلی شامل سلنوئید ها، ولوها، کلید ها و رله ها  می باشند. به کمک این تجهیزات می توان مقادیر پارامترهای سایت را کنترل نمود. مقادیر اندازه گیری شده یا شامل اندازه خود پارامتر است و یا نشان دهنده اختلاف بین دو مقدار می باشند. برای مثال می توانیم اختلاف فشار و یا میزان دمای سیال عبوری یک لوله را در نظر بگیریم. سایر پارامتر ها نیز شامل جریان،دما،سطح،دانسیته،ویسکوزیته، رادیو اکتیویته و اندازه های مربوط به پروسس می باشند.

 

 

اتوماسیون صنعتی یا روباتیزه کردن (Industrial Automation) به معنی استفاده از ابزارهای کنترلی (مثلاً کامپیوتر) به جای انسان است که به منظور هدایت و کنترل ماشین آلات صنعتی و پروسه‌های تولید به کار گرفته می شود.

 اتوماسیون به بهره‌گیری از سامانه‌های کنترل (مثل کنترل عددی، کنترل منطقی قابل برنامه ریزی، و دیگر سیستم‌های کنترل صنعتی)، مکانیکی و الکترونیکی به کمک رایانه ها برای پایش (کنترل) خط تولید گفته می‌شود، که در آن هدف، کاهش نیاز به دخالت انسان است.Industrial-Automation

اتوماسیون از لحاظ لغوی به معنای “کنترل و هدایت دستگاهی بطور خودکار” میباشد. در صنعت امروزی هدف کنترل رسیدن به معنای کامل لغت اتوماسیون است ولی به دلایل متفاوت این هدف امکان پذیر نیست و دربیشتر مواقع یک سیستم نیمه خودکار داریم که بخشی از کنترل توسط اپراتور و بخشی از آن توسط سیستم کنترل تعبیه شده انجام میگیرد.

یکی از مهمترین ارکان تولید صنعتی، اتوماسیون است که تا قبل از پیدایش آن، از دستگاههای مختلفی برای کنترل خطوط تولید استفاده می کردند که هر یک به شکل مجزا عمل می کردند و در آنها محدودیت ها و مشکلات زیادی نیز وجود داشت. هدف از اتوماسیون سازی و استفاده از روبات، افزایش کارایی تجهیزات صنعتی و تولیدی است. هماهنگی و تناسب میان دستگاهها و روباتها و ایجاد شبکه در یک نظام تولید، نتیجه استفاده از تکنولوژی اتوماسیون می باشد.

 

 

وظایف سیستم صنعتی اتوماسیون

     تبادل اطلاعات بین قسمت های مختلف تولید

    برقرار کردن استراتژی های کنترلی در کارخانه

     ایجاد یک واسطه بین کاربر و مجموعه تحت کنترل

 

فرایندهای تولید سیستم های اتوماسیون

سیستم صنعتی اتوماسیون دارای دو فرایند تولید می باشد که عبارت است از

⦁ فرایندهای پیوسته (واگرا) از قبیل پالایش، پتروشیمی، شیمیائی، غذائی و …

⦁ فرایندهای گسسته (همگرا) از قبیل خودرو، الکترونیک، لوازم خانگی و …

 

فرایند تولید متناسب با نوع محصول مورد نظر به سه بخش تولید، بسته بندی و توزیع تقسیم می شود که مهمترین بخش فرایند ساخت همان تولید است. روباتهای جابه جا کننده و برش دهنده از سنجش کیفیت مواد اولیه، انجام عملیات ابتدائی ساخت روی آنها تا فراوری محصول نهائی و آزمایش های پایانی کنترل محصول، پای ثابت این بخش در اکثر خطوط تولید می باشند. اما از آنجا که تمام فراورده ها و محصولات در پایان فرایند تولید نیاز به بسته بندی دارند و عواملی از قبیل سادگی حمل، مدت مصرف، مسائل بهداشتی، و…. در کیفیت محصول و توزیع فروش آن تأثیر گذارند، نیازمند نظارت نیروی انسانی است.

زمان قرار گرفتن محصولات در خودروهای باربری تا عرضه محصول در فروشگاهها بخش توزیع انجام می شود. در این مرحله نیز استفاده از روباتهای ویژه بارگیری و خطوط حمل و نقل هوشمند، یکی از مهمترین دستاوردهای اتوماسیون در بخش توزیع است.

سیستم صنعتی اتوماسیون حتی در سطوح مدیریتی تولید نیز نقش مهمی را ایفا می کند. این کار به وسیله واسط های ماشین انسان (HMI) صورت می گیرد زیرا علاوه بر کنترل سیستم، جمع آوری، هماهنگ سازی اطلاعات و نمایش آن در سطوح مختلف مدیریتی راحت تر انجام می شود. کنترل سیستم به کمک HMI از راه دور به سادگی امکانپذیر است.

  

 

اجزاء کنترل در یک سیستم اتوماسیون صنعتی

Industrial-Automation-Sections

اتوماسیون (خودکاری) از سه قسمت اساسی تشکیل شده است که عبارتند از:

⦁     اندازه‌گیرها

⦁     کنترل کننده

⦁     محرک‌ها

 

 

 ۱- اندازه‌گیرها:

اندازه‌گیرها در واقع چشم سیستم‌های کنترل محسوب می‌شوند و با کمی سازی مقادیر فرایندی کنترل کننده را از وضعیت موجود در فرایند آگاه ساخته و در نتیجه کنترل کننده فرمان مورد نیاز را به محرک جهت کنترل فرایند و رسیدن به نقطه تنظیم مورد نظر ارسال می‌نماید. هر دستگاه اندازه‌گیری شامل سه جزء اساسی سنسور، ترانسدیوسر و ترانسمیتر می‌باشد.

-سنسور (Sensor)

سنسور قطعه‌ای است که به پارامترهای فیزیکی نظیر حرکت، حرارت، نور، فشار، الکتریسیته، مغناطیس و دیگر حالات انرژی حساس است و در هنگام تحریک آنها از خود عکس العمل نشان می‌دهد و برای این عکس العمل نیاز به انرژی خارجی ندارد.

 

 

 ترانسدیوسر (Transducer)

ترانسدیوسر قطعه‌ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد، سنسور پارامتر مورد اندازه‌گیری را به ترانسدیوسر تحویل می‌دهد، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال قابل درک برای کنترلر تبدیل می‌کند لذا برای انجام این تبدیل نیاز به یک منبع انرژی خارجی دارد.

 

 

-ترانسمیتر (Transmitter)

ترانسمیتر وسیله‌ای است که یک سیگنال خروجی ترانسدیوسر را به سیگنال استاندارد قابل انتقال تبدیل می‌نماید. از معروفترین استانداردهای ترانسمیترها می‌توان به استاندارد ۴ تا ۲۰ میلی آمپر و ۰ تا ۱۰ ولت اشاره نمود.

 

۲-  کنترل کننده:

قسمت دوم ابزاردقیق بخش کنترل می‌باشد. کنترل عبارتست از سوق و نگهداری یک یا چند فرایند به وضعیت یا وضعیت‌های مطلوب یا مورد نظر. این مفهوم در برگیرنده کنترل کمی، کیفی، حفظ ایمنی و محیط زیست می‌باشد که اهداف اساسی کنترل می‌باشند.

۳-  محرک‌ها:

محرک‌ها ادواتی هستند که سیگنال خروجی را از قسمت کنترل کننده گرفته و متناسب با این سیگنال‌ها عمل می‌کنند. از عمده ادوات خروجی می‌توان به شیرهای کنترل و الکتروموتورها اشاره کرد. این ادوات با عملکرد خود باعث کنترل پارامترهای اندازه‌گیری شده در مقدار مطلوب و مورد نظر می‌شوند.

 

کاربرد اتوماسیون صنعتی

امروزه کاربرد اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق در صنایع و پروسه های مختلف صنعتی به وفور به چشم می خورد. کنترل پروسه و سیستمهای اندازه گیری پیچیده ای که در صنایعی همچون نفت ، گاز ، پتروشیمی ، صنایع شیمیایی ، صنایع غذایی ، صنایع خودرو سازی و غیره بکار می آید نیازمند ابزارالات بسیار دقیق و حساس می باشند. پیشرفتهای تکنیکی اخیر در کنترل فرایند و اندازه گیری پارامترهای مختلف صنعتی از قبیل فشار ، دما ، جریان و غیره باعث افزایش کیفیت محصولات و کاهش هزینه های تولید گردیده است .

مزایای اتوماسیون صنعتی از این قبیل اند:

– تکرارپذیری فعالیتها و فرایندها

– افزایش کیفیت محصولات تولیدی

– افزایش سرعت تولید (کمیت تولید)

– کنترل کیفیت دقیقتر و سریعتر

– کاهش پسماندهای تولید (ضایعات)

– برهمکنش بهتر با سیستمهای بازرگان

– افزایش بهره وری واحدهای صنعتی

– بالا بردن ضریب ایمنی برای نیروی انسانی و کاستن از فشارهای روحی و جسمی

 

مانیتورینگ

یکی دیگر از مباحث مهم و مرتبط با اتوماسیون صنعتی ، مانیتورینگ می باشد . امروزه مانیتورینگ یکی از نیازهای اساسی بسیاری از صنایع به خصوص صنایع بزرگ می باشد. بسیاری از صنایع بزرگ مانند صنایع پتروشیمی ، صنایع تولید انرژی ، صنایع شیمیایی و … بدون استفاده از سیستم مونیتورینگ مناسب قادر به ادامه کار خود نیستند .

مونیتورینگ عبارت است از جمع آوری اطلاعات مورد نظر از بخشهای مختلف یک واحد صنعتی و نمایش آنها با فرمت مورد نظر برای رسیدن به اهداف ذیل :

– نمایش وضعیت لحظه ای هر یک از ماشین آلات و دستگاهها

– نمایش و ثبت پارمترهای مهم و حیاتی یک سیستم

– نمایش و ثبت آلارمهای مختلف در زمانهای بروز خطا در سیستم

– نمایش محل خرابی و زمان وقوع ایراد در هر یک از اجزای سیستم

– نمایش پروسه های تولید با استفاده از ابزارهای گرافیکی مناسب

– تغییر و اصلاح Set Point ها حین اجرای پروسه تولید

– امکان تغییر برخی از فرایندهای کنترلی از طریق برنامه مونیتورینگ

– ثبت اطلاعات و پارمترهای مورد نظر مدیران از قبیل زمانهای کارکرد، میزان تولید ، میزان مواد  اولیه مصرفی ، میزان انرژی مصرفی و …

 

 

دلایل استفاده از اتوماسیون صنعتی

افزایش بهره‌وری

اتوماسیون یک کارخانه یا یک فرآیند تولید می‌تواند با کنترل بهتر و دقیق‌تری که بر فرآیند تولید دارد، نرخ تولید را به طور چشمگیری بهبود بخشد. در واقع زمان صرف شده به ازای تولید هر کالا کاهش خواهد یافت و همچنین کیفیت و دقت در تولید کالا افزایش خواهد یافت.

 کاهش هزینه تولید

ترکیب فرآیندهای مختلف در صنعت با استفاده از اتوماسیون همانطور که در بخش قبل ذکر شد زمان تولید را کاهش خواهد داد؛ همچنین نیاز به استفاده از انسان در طول فرآیند را کاهش خواهد داد. لذا هزینه‌های ناشی از تولید کالا بدین صورت کاهش خواهد یافت.

 افزایش کیفیت کالا

از آن جائیکه استفاده از اتوماسیون دخالت انسان در فرآیند را کاهش خواهد داد، احتمال وقوع خطاهای انسانی نیز به حداقل خواهد رسید. بدین ترتیب کالاهای تولید شده با استفاده از عملکرد تجهیزات اتوماسیون و بازدید دقیق و کنترل آن‌ها از مرحله طراحی تا ساخت دارای کیفیت بسیار بهتری نسبت به قبل خواهند بود.

افزایش امنیت

اتوماسیون صنعتی با جایگزین کردن ماشین‌های صنعتی با انسان‌ها از حضور انسان در محیط‌های خطرناک جلوگیری کرده و بدین ترتیب امنیت محیط کار را بالا خواهد برد.

 

 بخش‌های مختلف سیستم اتوماسیون صنعتی

سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ذاتا پیچیده بوده و شامل تعداد بسیار زیادی از دستگاه‌ها هستند که از طریق تکنولوژی اتوماسیون در کنار یکدیگر و به طور همزمان مشغول به فعالیت خواهند بود. در تصویر زیر می‌توانید آرایش یک سیستم اتوماسیون صنعتی را مشاهده کنید.

 

سطح میدانی یا پایه (Field Level)

این قسمت پایین‌ترین سطح از یک سیستم اتوماسیون است که شامل تجهیزات میدانی از جمله سنسورها و عملگرها است. وظیفه اصلی این بخش از سیستم، انتقال اطلاعات فرآیندها و ماشین‌ها به سطح بالاتر برای مانیتور کردن و تحلیل اطلاعات است.

سنسورها داده‌های واقعی و مبتنی بر زمان همانند دما، فشار، جریان، سطح و … را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند. اطلاعات دریافتی توسط سنسور برای تحلیل و انجام دستورهای لازم به قسمت بالادست منتقل خواهد شد.

از سوی دیگر عملگرها سیگنال‌های الکتریکی دریافت شده توسط کنترلرها را به کار مکانیکی تبدیل خواهند کرد. ولوهای کنترل جریان، سلنوئید ولوها، رله‌ها، موتورهای الکتریکی و سروموتورها نمونه‌هایی از عملگرها در سیستم اتوماسیون هستند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد هر یک از این تجهیزات ذکر شده می‌توانید به آرشیو مقالات سایت شرکت ارکان ارزش مراجعه کنید.

 

سطح کنترل (Control Level)

این بخش شامل دستگاه‌های اتوماسیون مختلف از جمله ماشین‌های CNC، PLCها و … است که اطلاعات را از حسگرها گرفته و پردازش می‌کند. کنترلرهای اتوماتیک با توجه به این اطلاعات دریافتی، عملگرها را برای انجام فعالیت مورد نیاز، راه انداخته و فرمان لازم را به آن‌ها خواهند داد.

PLC از جمله کنترلرهای قوی و دقیقی است که به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. PLC قادر است تا فرمان‌های کنترلی را بر اساس ورودی‌ای که از سنسورها می‌گیرد ارسال کند. PLC شامل ماژول‌های مختلفی از جمله CPU، I/O دیجیتال، I/O آنالوگ و ماژول‌های ارتباطی است. PLC این قابلیت را دارد که توسط کاربر برنامه‌ریزی شده و اعمال خواسته شده را مطابق انتظار انجام دهد.

 

سطح نظارت و کنترل تولید (Supervising and Production Control Level)

در این قسمت دستگاه‌های اتوماتیک و سیستم‌های مانیتورینگ، عمل کنترل را تسهیل کرده و فرآیندها را در قالبی که برای انسان قابل تشخیص باشد، نمایش می‌دهند که این کار توسط HMI (Human Machine Interface) صورت می‌پذیرد. از طریق HMI پارامترهای مختلف، آرشیو اطلاعات، روشن و خاموش کردن دستگاه‌ها قابل مشاهده و کنترل است.

 

سطح اطلاعات (Information Level)

این بخش، مهم‌ترین بخش اتوماسیون صنعتی است که کل سیستم اتوماسیون را تحت کنترل قرار می‌گیرد. وظیفه این قسمت برنامه‌ریزی تولید، تحلیل بازار و مصرف‌کنندگان، سفارشات و فروش و … است. لذا در این بخش، بیشتر از جنبه‌های تخصصی به مسائل تجاری اهمیت داده خواهد شد.

همچنین شبکه‌های ارتباطی اتوماسیون از بخش‌های مهم و جدایی ناپذیر این سیستم است که ارتباط بین تمام سطوح از این طریق برقرار می‌شود. سیستم‌های ارتباطی در تمام سیستم‌های اتوماسیون حضور دارند. این سیستم‌ها می‌توانند در هر سطح متفاوت باشند. برخی از این سیستم‌های ارتباطی عبارتند از: RS485، CAN، DeviceNet، Foundation Field Bus، Profibus و … .

 

ادوات ابزار دقیق چیست

برای اندازه گیری هر یک از این پارامترها چندین تجهیز ابزار دقیق قابل تعریف می باشند.مثال: برای المان فشار از گیج های فشار درانواع مختلف و یا ترانسمیتر فشار و …استفاده می گردند. در ادامه متن به این سوال پاسخ می دهیم که پارامترهای اندازه گیری در مهندسی ابزار دقیق چیست ؟

 

اندازه گیری پارامتر دما

دما یک کمیت فیزیکی است که با مفاهیم گرما و سرما بیان می گردد. این پارامتر بر اساس میزان انرژی جنبشی متوسط نسبت به جرم ماده سنجیده می شود. در سایت های صنعتی میزان دمای اندازه گیری شده مانند کمیت های دیگر حائز اهمیت می باشد. میزان دما توسط یک ترمومتر از قبیل ترموکوپل ، سنسور PT100 و…اندازه گیری می شود. این تجهیزات در یک یا دو اسکیل متفاوت کالیبره می شوند. رایج ترین آنها مقیاس سلسیوس می باشد، مقیاس های رایج دیگر نیز فارنهایت و کلوین می باشند.

 

 

اندازه گیری پارامتر فشار

اندازه گیری فشار به مفهوم اندازه گیری میزان نیرویی است که یک سیال(مایع یا گاز) بر یک سطح معین وارد می کند. میزان فشار به طور معمول از روی نسبت نیرو به واحد سطح سنجیده می شود. تکنیک های زیادی برای اندازه گیری میزان فشار و خلاء مورد استفاده قرار می گیرد.

  

 

گیج فشار یا گیج خلاء چیست ؟

تجهیز ابزار دقیق که برای اندازه گیری و نمایش میزان فشار استفاده می شود ” گیج فشار یا گیج خلاء” می گویند. در این میان مانومتر یک مثال بسیار خوب است.از مانومتر برای اندازه گیری و نمایش فشار در عمق های متفاوت یک ستون از سیالات استفاده می کنند. قابلیت ویژه مانومتر همزمان بودن اندازه گیری و نمایش فشار می باشد.همینطور “بوردون گیج” یک تجهیز مکانیکی است که هم اندازه گیر و هم نمایشگر بوده و یکی از بهترین انواع شناخته شده “گیج” می باشد.

  

 

سیگنال های ابزار دقیق چیست

گیج فشار، میزان فشار را نسبت به فشار اتمسفر که صفر می باشد نشان می دهد. روش های دیگر اندازه گیری فشار شامل سنسورهایی است، که میزان فشار خوانده شده را به یک سیستم کنترلی یا نمایشگر از راه دور منتقل می کنند. یک “گیج خلاء” در واقع گیج فشاری است که فشارهای پایین تراز سطح اتمسفر را اندازه گیری می کند. به این فشار ها،فشار صفر می گوییم و دارای مقادیر منفی می باشند. کمیت های اندازه گیری شده بصورت سیگنال ابزار دقیق به تجهیز دیگر منتقل می شوند.

 

اندازه گیری پارامتر جریان

منظور از اندازه گیری جریان، سنجش میزان شار عبوری از یک حجم مشخص سیال می باشد. در میان تجهیزات ابزاردقیق فلومتر های جابجایی مثبت دارای تکنولوژی اندازه گیری مستقیم میزان شار عبوری از یک فلومتر هستند. این تجهیز ابزار دقیق با شمارش میزان دفعات پر و تخلیه شدن یک حجم ثابت از سیال، میزان شار عبوری را اندازه گیری می نماید.روش های دیگر اندازه گیری شار بر اساس اندازه نیروی تولید شده توسط یک جریان ثابت است. بر این اساس تجهیز ابزار دقیق می تواند بر یک میزان خاص از فشردگی غلبه نماید. سپس به طورغیرمستقیم میزان شار را اندازه گیری می کند. این دستگاه ها  PD  نیز نامیده می شوند.

 

سنسور اندازه گیری سطح چیست

برای شناخت بهتر سنسور های اندازه گیری سطح می بایست ابتدا بدانیم که  فلوتر سوئیچ چیست؟ فلوتر سوئیچ یک نوع سنسور اندازه گیری سطح است. که برای اندازه گیری سطح مایع در مخازن به کار می رود. این سوئیچ ممکن است برای کنترل یک پمپ نیز به کار برود. مثلا به عنوان نمایشگر یا سیستم آلارم یا کنترل کننده تجهیزات دیگر به کار برده می شود. یکی از انواع این سنسور ها فلوتر سوئیچ جیوه ای می باشد.

  

 

برق و ابزار دقیق پالایشگاه

یک نوع دیگر از فلوتر سوئیچ ها ، یک راد را بالا می برد تا یک میکرو سوئیچ را تحریک کند. یک کاربری معمول این تجهیز برای سامپ پمپ ها و پمپ های میعانی است. برخی از فلوتر سوئیچ ها دارای یک سوئیچینگ دو مرحله ای می باشند. به محض اینکه سیال به نقطه تریگر (نقطه ماشه ای) مرحله اول می رسد، پمپ مربوطه فعال می گردد. اگر سیال به بالا رفتن ادامه داد، برای مثال به دلیل اینکه پمپ دچار خطا شود، سطح دوم تحریک می گردد. این مرحله ممکن است منبع سیال پمپ شونده را قطع کند، یا یک آلارم را فعال نماید.

 

سنسور سطح سنج راداری

اندازه گیری سطح به روش غیر تماسی با استفاده از سنسور سطح سنج راداری می باشد.روش اندازه گیری سطح سنج راداری مستقل از پارامترهای دما،فشار،چگالی،هدایت،بخار و یا گرد و غبار می باشد.در مهندسی ابزار دقیق استفاده از تجهیزات ابزار دقیق راداری رایج می باشد. استفاده از این تجهیزات جزو روش های دقیق و موثر اندازه گیری سطح مخازن در حد میلی متر می باشد. در هنگام فروش ارتفاع سنج راداری ،این تجهیز در مدل ها و مکانیزم های عملکرد متفاوتی عرضه می شوند. برای سطوح دارای مایعات متلاطم ، سطوح دارای فوم و یا کف با دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرند. انواع سطح سنج راداری را می توان تا ارتفاع 70 متر در دما و فشار بالا استفاده نمود.

  

 

همچنین انواع سطح سنج ها محدودیتی برای استفاده در اسید ها ، باز ها ، الکل ها و نفت ندارند. این لول مترهای راداری تغییرات سطح را به صورت سیگنال پیوسته الکتریکی به تجهیزات کنترل ابزار دقیق ارسال می کنند. که جهت مانیتورینگ پیوسته مخازن مناسب می باشند. سطح سنج راداری مدل FMR51 یکی از مدل های کاربردی شرکت اندرس هاوزر (ENDRESS + HAUSER) می باشد.

 

روش های اندازه گیری جریان سیالات (روتامتر)

 

روتامتر (Rotameter)  از یک لوله‌ی شیشه‌ای تشکیل شده که قطر داخلی آن از پایین به بالا افزایش‌‌ می‌یابد. یک شناور مخروطی شکل نیز درون آن موجود‌‌ می‌باشد. سیال از پایین به بالا جریان دارد. شناور نیز متناسب با جریان سیال به بالا حرکت‌‌ می‌کند، تا جاییکه اختلاف فشار ایجاد شده با نیروی وزنی شناور یکسان شود و شناور معلق بماند.

در اكثر كاركرد های روتامتر، دبی مستقیماً از درجه بندی هایی كه روی لوله شیشه‌ای نوشته شده است خوانده‌‌ می‌شود. 

 

در بعضی موارد یك سنسور اتوماتیك ارتفاع جسم شناور را اندازه‌‌ می‌گیرد. این گونه روتامترها اغلب از فولاد یا دیگر مواد مقاوم در برابر سیالات فشار بالا ساخته‌‌ می‌شوند. روتامتر‌ها ممكن است در اندازه‌ای 0.25 اینچ تا اندازه های 6 اینچ باشند و نسبت به اریفیس پلیت گستره وسیعتری از جریان را با دقت 2 ± درصد را اندازه‌‌ می‌گیرند. حداكثر فشار عملكرد آنها موقعی كه از شیشه ساخته شده باشند 300 psig  می باشد.

 

 

 

روش های اندازه گیری جریان سیالات (فلومتر توربینی)

 

فلومترهای توربینی (Turbine Flometer)  مانند اریفیسی‌ها از نوع استنتاجی‌‌ می‌باشند، زیرا این فلومترها سرعت سیال عبوری را اندازه گیری و از روی آن با استفاده از اصلاح فشار و دما حجم سیال عبوری را محاسبه‌‌ می‌کنند. سیال در حال حرکت از درون فلومتر با برخورد به یک روتور پره دار، یک سرعت چرخشی متناسب با نرخ جریان ایجاد‌‌ می‌کند. لذا سرعت سیال با شمارش تعداد چرخش های روتور، تعیین‌‌ می‌شود. فشار و دما‌‌ می‌تواند در نقاط پیش بینی شده در ساختمان کنتور که نقاط مخصوص و مناسب اندازه گیری‌‌ می‌باشد، اندازه گیری شوند.

 

موارد کاربرد کنتورهای توربینی:

⦁ کنتورهای توربینی برای اندازه گیری جریان مایعات، گازها و برخی انواع آن برای اندازه گیری جریان بخار به کار برده‌‌ می‌شوند.

⦁ کنتورهای توربینی در مواردی که به دقت بالا نیاز باشد به کار برده‌‌ می‌شوند زیرا دارای دقت عالی‌‌ می‌باشند.

⦁ کنتورهای توربینی در مواردی که دامنه جریان بالاست یعنی فاصله بین حداقل جریان و حداکثر جریان زیاد باشد، بکار برده‌‌ می‌شود.

⦁ استفاده از کنتورهای توربینی به تمیزی سیال محدود‌‌ می‌شود.

⦁ کنتور های توربینی نسبت به قیمت خود، دارای کارکرد با کیفیت منحصر بفرد در شرایط کاربرد تعریف شده خود‌‌ می‌باشند.

 

اجزاء کنتور توربینی:

مجموعه کنتورهای توربینی در طراحی های مختلف دارای قطعات و اجزاء گوناگونی‌‌ می‌باشند که عموماً شامل موارد ذیل است:

⦁ کانال ورودی

⦁ هدایت گر جریان

⦁ چرخ توربین

⦁ کانال خروجی

⦁ کوپلینگ مغناطیسی

⦁ نمایشگر، شماره انداز یا تجمیع کننده

⦁ بال بیرینگ ها

⦁ چرخ دنده ها

⦁ شفت

 

روش های اندازه گیری جریان سیالات (فلومترهای اولتراسونیک)

 

فلومترهای اولتراسونیک (Utrasonic Flometer)  یکی از جریان سنج های با تکنولوژی جدید‌‌ می‌باشند، به نحوی که این نوع کنتورها در سال های اخیر با رشد سریعی در کل جهان با استقبال مواجه شده اند.

تکنولوژی اولتراسونیک شاید به دهه ی 30 میلادی برگردد ولی از لحاظ کاربرد در صنعت برای اولین بار در سال 1963 در ژاپن توسط شرکت Tokyo Keiki که بعدها بنام Tokimec تغییر نام داد، ارائه گردید. در سال 1972 شرکت Controlotro آمریکا بعنوان نخستین تولید کننده‌ی فلومتر اولتراسونیک در آمریکا کار خود را شروع نمود در اواخر دهه 70 و اوایل دهه 80 میلادی شرکتهای Panametrics در آمریکا و Ultraflux در فرانسه شروع به آزمایش در زمینه‌ی اندازه گیری جریان گاز بوسیله‌ی تکنولوژی اولتراسونیک نمودند. در ابتدا تکنولوژی اولتراسونیک به خوبی شناخته نشده بود اما در سال های اخیر، بهبودهای تکنولوژیکی زیادی در زمینه‌ی این جریان سنج‌ها بوجود آمده است.

 

فلومتر های اولتراسونیک خود به دو بخش تقسیم‌‌ می‌شوند:

⦁ فلومترهای اولتراسونیک داپلر (Doppler):

در این نوع فلومتر یک فرکانس اولتراسونیک از یک فرستنده در جهت عکس حرکت فلو فرستاده‌‌ می‌شود و این امواج توسط فلوی عبوری به محلی که امواج ارسال‌‌ می‌شوند برگشت داده‌‌ می‌شود. در کنار فرستنده یک گیرنده قرار دارد و امواج دریافتی را با امواج ارسال شده مقایسه‌‌ می‌کند و میزان اختلاف فرکانس دو موج، ارتباط مستقیم با جریان سیال دارد.

⦁ فلومترهای اولتراسونیک زمان عبوری ( :(Transient

در این نوع فلومتر امواج ارسالی از یک طرف لوله فرستاده‌‌ می‌شوند و از سوی دیگر دریافت‌‌ می‌شوند.

در این روش ارسال و دریافت موج اولتراسونیک طی دو مرحله صورت‌‌ می‌گیرد بدین ترتیب که ابتدا یکی از سنسورهای پیزوالکتریک تحریک و موج ارسالی از سوی سنسور پیزوالکتریک دیگر دریافت و زمان انتقال موج محاسبه‌‌ می‌شود. در مرحله‌ی بعدی جای فرستنده و گیرنده عوض‌‌ می‌شود، که به سبب متفاوت بودن جهت ارسال موج نسبت به جهت حرکت سیال زمان محاسبه شده در این حالت با قبلی متفاوت بوده و این تفاوت متناسب با سرعت سیال‌‌ می‌باشد. لذا با این روش‌‌ می‌توان بصورت استنتاجی سرعت سیال را محاسبه نمود.

 

 

روش های اندازه گیری جریان سیالات (فلومتر مغناطیسی)

 

اساس کار فلومتر مغناطیسی (Magnetic Flometer)  قانون القای الکترومغناطیسی فاراده‌‌ می‌باشد. فلومترهای مغناطیسی شامل یک تیوب فلزی سخت به همراه یک مبدل الکترونیکی هوشمند است که خود هم منبع ولتاژ ورودی و هم

تولید کننده‌ی سیگنال خروجی‌‌ می‌باشد. این نوع فلومترها بیشتر برای اندازه گیری سیال های پرتلاطم و غیرشفاف و جاهایی که امکان استفاده از فلومترهای شیشه‌ای به خاطر ملاحظات ایمنی‌‌ نمی‌باشد بکار‌‌ می‌روند. درشرایطی که فشار و دمای فرایند بالا است، استفاده از این نوع فلومترها توصیه‌‌ می‌شود.

همچنین از این نوع فلومتر برای اندازه گیری فلوی سیالاتی استفاده‌‌ می‌شود که درصد خورندگی بالایی دارند. زیرا سنسور این فلومترها هیچ گونه ارتباطی با سیال ندارند. فلومترهای مغناطیسی بر روی لوله حاوی سیال نصب‌‌ می‌شود و مقدار فلوی عبوری را بر حسب نیروی الکترو مغناطیسی گذرنده از سیال اندازه گیری‌‌ می‌کند.

 

مزیت دبی سنجهای مغناطیسی در این است که آنها مانع یا محدودیتی در مقابل جریان ندارند و بنابراین افت فشاری ایجاد‌‌ نمی‌کنند و نیز شامل قسمت متحرکی که مستهلک شود، نیستند. در کاربردهایی که ذرات جامد معلق در سیال وجود دارد‌‌ می‌توان از این نوع دبی سنج استفاده کرد. با توجه به اینکه در این روش از نمونه برداری فشار نیز استفاده نشده است امکان مسدود شدن دبی سنج وجود ندارد. دبی سنج مغناطیسی نرخ دبی حجمی عبوری را در دمای خاص، مستقل از تاثیرات گرانروی، چگالی، فشار یا آشفتگی اندازه‌‌ می‌گیرد. مزیت دیگر این روش در این است که بعضی از انواع دبی سنجهای مغناطیسی قادر به اندازه گیری در دو جهت هستند.