ترانسمیتر فشار

 منیفولد ها، تجهیزات جانبی استانداردی هستند که برای نصب پرشر ترنسمیترها و دیفرانسیل پرشر ترنسمیتر ها مورد استفاده قرار می گیرند. با نصب ولو منیفولدها در کنار پرشر ترنسمیترها، این امکان ایجاد می شود که کالیبراسیون و تعمیرات این تجهیزات بدون نیاز به Shut-down سیستم انجام بگیرد. منیفولدها بصورت ولوهای 2 راهه، 3 راهه و 5 راهه ساخته می شوند.

منیفولد دو راهه

منیفولدهای دوراهه فقط برای پرشر ترنسمیترها مورد استفاده قرار می گیرند. یک منیفولد دو راهه شامل یک بلاک ولو تست ولو یا درین ولو می باشد. اگر بخواهیم پرشر ترنسمیتر را کالیبره کنیم کافی است بلاک ولو را بسته و درین ولو را باز کنیم. سپس درین ولو را به پرشر ژنراتور متصل می کنیم و تست فشار را انجام می دهیم.

منیفولد 3 راهه

از منیفولد های 3 راهه برای دفرانسیل پرشر ترنسمیترها استفاده می شود. یک منیفولد 3 راهه شامل 2 عدد بلاک ولو (Block valve)، و یک عدد اکولایزر ولو equalizing valve می باشد. از منیفولد 3 راهه به ندرت در صنایع نفت گاز استفاده می شود به این دلیل که دارای اتصال تست نمی باشد. البته برخی از سازندگان این منیفولدها را همراه با یک اتصال تست می سازند ولی به طور استاندارد منیفولد 3 راهه دارای اتصال تست نمی باشد.

منیفولد 5 راهه

همانند منیفولد 3 راهه، منیفولد 5 راهه نیز برای دیفرانسیل پرشر ترنسمیترها مورد استفاده قرار می گیرد.منیفولد 5 راهه شامل 2 عدد بلاک ولو، یک عدد اکوالایزر ولو و 2 عدد ونت یا تست ولو می باشد.چنانچه بخواهیم صفر ترنسمیتر را چک کنیم تنها لازم است شیر بلاک ولو را بسته و اکوالایزر ولو را باز کنیم.اگر بخواهیم ترنسمیتر را در 3 یا 5 نقطه کالیبره کنیم پس از همسان شدن فشار تنها لازم است که تست ولو را به منبع فشار متصل کنیم.منیفولد 5 راهه، رایج ترین منیفولد است که برای دیفرانسیل پرشر ترنسمیترها مورد استفاده قرار می گیرد.

بستهای دیافراگمی (Diaphragm Seals)

دیافراگم سیل ها یا سیل های شیمیایی (Chemical seals)، جهت جداسازی یا اصطلاحا ایزوله کردن تجهیزات اندازه گیری فشار مانند گیج فشار، سوئیچ فشارو یا ترنسمیتر فشار از مواد خورنده و موادی که دارای ناخالصی و ذرات هستند مورد استفاده قرار می گیرد. بدنه و دیافراگم دیافراگم سیل ها بطور استاندارد از جنس استینلس استیل (stainless steel) می باشد، هر چند متریال های متفاوتی از جنس کربن استیل تا Hastelloy® C-276 در ساخت دیافراگم سیل ها مورد استفاده قرار می گیرد تا کاربردهای متفاوت را پوشش دهد. دیافراگم سیل های برند Wika، قابلیت کار در فشارهای متفاوت از 10 اینچ آب تا 15,000 psi را دارند.

انواع کاربردهای دیافراگم سیل

1. زمانی که سیال خورنده است و ممکن است باعث آسیب رساندن به قطعات حساس مثل گیج های بوردون تیوب یا دیافراگم پرشر سوئیچ یا ترنسمیترشود.
2. جائیکه دمای سیال برای یک گیج استاندارد، سوئیچ و یا ترنسمیتر، بسیار بالا باشد بطوریکه بر کارکرد درست آنها تاثیر منفی داشته باشد.
3. جائیکه سیال، ویسکوزیته بالایی دارد و یا تمایل دارد به شکل بلور و یا قطعات پلیمر شکل تبدیل شود و موجب مسدود شدن پورت های گیج، سوئیچ و یا ترنسمیتر شود.
4. مواردی که سیال ناهمگن است و یا دارای مواد معلق می باشد و موجب مسدود شدن پورت های گیج، سوئیچ و یا ترنسمیتر شود.
5. جائیکه که نیاز است ترنسمیتر در محلی دور از نقطه اندازه گیری نصب شود، استفاده از یک دیافراگم سیل و کپیلاری تیوب، اندازه گیری از راه دور را میسر می سازد.
6. در صنایع بهداشتی که نیاز به رعایت استاندارد بهداشت در سطح بالایی وجود دارد از دیافراگم سیل های Flush-mount و یا In-Line Seal sanitary، استفاده می شود که از ایجاد فضای مرده و یا حفره بین سیال و سنسور جلوگیری می کند.
7. جائیکه سیال، سمی و یا خطرناک است و ممکن است موجب آلودگی محیط شود، طراحی یک دیافراگم سیل مناسب، باعث ایجاد حفاظت اضافه در سیستم می شود (شامل همه انواع دیافراگم های جوشی)
8. در کاربردهایی که نیاز به حفاظت در برابر اضافه فشارهای بسیار بالاست.

اصول عملکرد دیافراگم سیل

شکل زیر، اصول عملکردی نصب یک دیافراگم سیل را نشان می دهد. یک تجهیز اندازه گیری فشار، مانند یک گیج فشار یا یک ترنسمیتر الکترونیکی فشار متعارف، را می توان هم بصورت مستقیم و هم به واسطه کپیلاری و یا المان کولینگ (سردکننده) به دیافراگم سیل متصل کرد.

دیافراگم درون دیافراگم سیل، ترنسمیتر و یا گیج را از سیال فرآیندی جدا می کند. هر بخشی از دیافراگم سیل (مانند دیافراگم، بدنه پایینی، واشرها) که در تماس با سیال فرآیندی خواهند بود، از موادی انتخاب می شوند که در برابر فشار، دما و مواد شیمیایی سیال، مقاوم باشند.

درون دیافراگم سیل معمولا با یک سیال پر کننده پر می شود. هر فشاری که از طرف سیال فرایندی به دیافراگم سیل وارد می شود  با استفاده از فشار سیال پر کننده به المان اندازه گیری فشار گیج، سوئیچ و یا ترنسمیتر منتقل می شود و در نتیجه فشار سیال توسط این دستگاهها خوانده می شود.

راهنمای انتخاب دیافراگم سیل

زمان انتخاب یک دیافراگم سیل، برای اطمینان از عملکرد درست سیستم و ایمنی مناسب کار، موارد زیر باید در نظر گرفته شود:

1. ترکیبات فرآیندی
2. دما
3. رنج فشار
4. فشار تجهیز اندازه گیری
5. محل اتصال (Process Connection)
6. سیال پر کننده
7. موقعیت نصب
8. زمان پاسخ
9. مطابقت گیج و سیل

• ترکیبات فرآیندی

از آنجائیکه دیافراگم و بدنه پائینی دیافراگم سیل در تماس با سیال فرآیندی قرار خواهند گرفت، لذا باید متریال مناسبی را در نظر گرفت که با سیال سازگاری داشته باشد.جدول هایی برای انتخاب متریال مناسب وجود دارد هر چند مرجع اصلی انتخاب متریال کارفرما می باشد و فروشنده نمی تواند تضمین مناسب ارائه بدهد.

• دما

هر سیستم اندازه گیری دارای دیافراگم سیل (شامل دیافراگم سیل، تجهیز اندازه گیری فشار، المان خنک کننده یا کپیلاری)، با مقداری مایع پرکننده در دمای حدود 21 درجه سانتیگراد (70 درجه فارنهایت)، پر می شود. این دما، دمای پر کننده سیستم نامیده می شود.مایع پر کننده بر اساس تغییرات دما نسبت به دمای پر کننده منبسط و یا منقبض می شود.این موضوع باعث کاهش و یا افزایش فشار در المان سنس فشار می شود .بنابراین اثرات شیفت نقطه صفر بر خروجی تاثیر می گذارد. جهت کاهش این اثر، در زمان انتخاب دیافراگم سیل، دمای فرآیندی و دمای محیط باید مشخص شود. می توان از تکنیک های کالیبراسیون پیشرفته خاصی برای دستیابی به بهترین دقت ممکن، استفاده کرد. در دماهای بالای 300 درجه فارنهایت ( حدود 150 درجه سانتیگراد)، پیشنهاد می شود جهت حفاظت از تجهیز اندازه گیری، از یک المان خنک کننده و یا کپیلاری استفاده شود.

• رنج فشار

میزان جابجایی مورد نیاز در دیافراگم سیل جهت راندن سیستم دیافراگم سیل (شامل دیافراگم سیل، تجهیز اندازه گیری و کپیلاری در صورت نیاز ..)، باید بزرگتر از میزان جابجایی مورد نیازجهت به حرکت درآوردن المان حسگر (سنس) فشار باشد.  بصورت نرمال، هرچه رنج فشار پایین تر باشد، دیافراگم بزرگتری برای راه اندازی سیستم مورد نیاز است. برعکس، هر چه رنج فشار بالاتر باشد، دیافراگم با سایز کوچکتر کافی خواهد بود. این قانون در مورد پرشر ترنسمیترها نیز صادق است.

• فشار تجهیز اندازه گیری

همچنان که در بالا اشاره شد (آیتم 3- رنج فشار)، دیافراگم سیل باید میزان جابجایی کافی را فراهم کند تا تجهیز اندازه گیری به مقدار full-scale برسد. به عنوان یک قانون کلی، گیج های با سایز کوچکتر برای کاربردهایی که دارای فشار پایینی هستند مناسب تر می باشند چراکه میزان جابجایی کمتری در بخش دیافراگم سیل برای بکار انداختن تجهیز اندازه گیری فشار لازم خواهد بود.

• محل اتصال (Process Connection)

نوع محل اتصال، توسط کارفرما مشخص می شود. اکثر اتصالات فرآیندی؛ پیچی، فلنجی و یا کلمپی هستند، هرچند ممکن است اتصالات بیشتری مورد نیاز باشد.

• مایع پر کننده سیستم

برند WIKA، رنج وسیعی از مایعات پرکننده سیستم را ارائه می دهد که دمای بین -130 تا 752 درجه فارنهایت (55- الی 400 درجه سانتیگراد) را پوشش می دهد. هنگام انتخاب مایع پر کننده، باید سازگاری مایع پر کننده با سیال پرکننده در نظر گرفته شود تا در صورت نشتی سیال پر کننده مشکلی پیش نیاید. در کاربردهای صنایع غذایی، باید مایعات غیر سمی انتخاب شود. برای سیالات قابل اکسید مانند اکسیژن و کلرین نیز از سیال پر کننده خاص استفاده می شود.

• موقعیت نصب

موقعیت نصب برای دیافراگم سیل هایی که شامل کپیلاری هستند مهم است. اختلاف سطح بین دیافراگم سیل و تجهیز اندازه گیری، فشار هیدروستاتیکی ایجاد می کند که باعث عمل کردن المان حسگر(المان سنس کننده) شود:

• برای گیج هایی که بالاتر از سطح دیافراگم سیل نصب می شوند، عقربه درون صفحه گیج، زیر نقطه صفر قرار می گیرد.
• برای گیج هایی که زیر سطح دیافراگم سیل قرار می گیرند، عقربه درون صفحه گیج، بالاتر از نقطه صفر قرار می گیرد.

چنانچه این اختلاف ارتفاع از قبل به سازنده اعلام شود، می توان سیستم دیافراگم سیل را جهت جبران اثر فشار هیدروستاتیکی کالیبره کرد.

• زمان پاسخ

زمان پاسخ، یعنی زمانی که طول می کشد تا تجهیز اندازه گیری فشار،  90 درصد میزان تغییر فشار ناگهانی را نشان دهد، برای سیستم های دیافراگمی که شامل کپیلاری هستند بسیار مهم است. بخصوص در سیستم های که دارای کپیلاری های بلند و طویل هستند. در کاربردهایی که نیاز به کپیلاری طویل دارند، می توان زمان پاسخ را با بالابردن قطر کپیلاری و پایین آوردن ویسکوزیته سیال پر کننده، پایین آورد. باید توجه داشت که زیاد کردن قطر داخلی کپیلاری باعث می شود که تاثیر دما بر سیستم اندازه گیری زیاد شود.

• سازگاری گیج و سیل

باید با کارخاته سازنده هماهنگ شود.