تجهیزات اندازه گیری دما
نمایش 1–12 از 65 نتیجه
-
ترانسمیتر دما ABB
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما FOXBORO
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما YTA110 یوکوگاوا
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما اندرس هاوزر TMT72
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما اندرس هاوزر TMT82
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما اندرس هاوزر مدل TMT142
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما اندرس هاوزر مدل TMT182
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما روزمونت مدل 248
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما روزمونت مدل 3144P
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما روزمونت مدل 644
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما زیمنس
اطلاعات بیشتر -
ترانسمیتر دما هدمونت ویکا
اطلاعات بیشتر
تجهیزات اندازه گیری دما یکی از مهمترین پارامترها در کنترل فرآیندهای صنعتی هستند. در این مقاله، به بررسی ابزارها، تجهیزات و روشهای اندازهگیری دما میپردازیم:
دما چیست؟
دما یکی از پارامترهای حیاتی در صنعت است زیرا تأثیر مستقیمی بر عملکرد، کارآیی، ایمنی و کیفیت فرآیندها و سیستمهای صنعتی دارد. اندازهگیری دقیق دما به ما امکان میدهد تا محدوده دمایی مورد نظر را برای نگهداری اجزای مختلف ماشینآلات، محصولات و مواد اولیه تعیین کنیم و از مشکلاتی مانند آسیب دیدگی، خرابی، فاسدشدگی و از بین رفتن مواد جلوگیری کنیم.
در صنایع مختلف مانند صنایع پتروشیمی، تاسیسات تصفیه، تجهیزات برق فشار قوی، تصفیه خانههای آب و فاضلاب و صنایع غذایی و دارویی، نظارت بر دما ضروری است. به عنوان مثال، در تاسیسات پتروشیمی، گرم شدن بیش از حد میتواند منجر به خرابی سختافزار کنترل شود.
در تجهیزات برق فشار قوی، دما باید در محدودهی مجاز مورد نظر نگهداری شود تا از خرابی و آتشسوزی جلوگیری شود. در تصفیه خانههای آب و فاضلاب، گرم شدن بیش از حد محرکهای فرکانس متغیر در پمپها میتواند مشکلاتی ایجاد کند. در صنایع غذایی و دارویی، دماسنجها برای کنترل دمای محیط استفاده میشوند تا از از بین رفتن مواد اولیه و محصولات نهایی جلوگیری شود.
به طور کلی، نظارت و کنترل دما در صنعت به دلیل تأثیر بزرگ آن بر عملکرد و کیفیت فرآیندها و محصولات، اهمیت بسیاری دارد. با چنین رویکردی در ادامه این مطلب به معرفی ابزار دقیق اندازهگیری دما می پردازیم . ابزارهای دقیق اندازهگیری دما، مانند ترانسمیترها و گیجهای دما، به ما امکان میدهند تا دما را به صورت دقیق و مطمئن اندازهگیری کنیم و اقدامات لازم را برای حفظ دمای مورد نظر در فرآیندها و سیستمها انجام دهیم.
واحدهای اندازه گیری دما
در رابطه با واحدهای اندازهگیری دما، گیجهای دما معمولاً به صورت زیر ساخته میشوند:
سانتیگراد (°C):
این واحد اندازهگیری دما در سیستمهای بینالمللی استفاده معمولی دارد. آنها بر اساس تغییرات دمای آب تعریف شدهاند، به طوری که آب در فشار جو و در دمای صفر سانتیگراد به حالت جامد تبدیل میشود و در دمای 100 سانتیگراد به حالت جوش میآید.
فارنهایت (°F):
این واحد اندازهگیری دما به طور عمده در کشورهایی مانند ایالات متحده استفاده میشود. فرمول تبدیل دما بین سانتیگراد و فارنهایت به صورت زیر است:
°F = (°C × 9/5) + 32
کلوین (K):
این واحد اندازهگیری دما بر اساس مقیاس دمایی کلوین است که بر پایه تغییرات دمایی مطلق است. دمای صفر کلوین معادل صفر مطلق است و برابر با -273.15 درجه سانتیگراد است. برای تبدیل دما بین سانتیگراد و کلوین، از فرمول زیر استفاده میشود:
K = °C + 273.15
گیج دما (ترمومتر)
ترمومتر یا گیج دما، یک ابزار است که برای اندازهگیری دما یا درجه حرارت محیطی یا یک سیستم خاص استفاده میشود. این ابزارها میتوانند شکلها و قالبهای متفاوتی داشته باشند، اما هدف عمده آنها اندازهگیری دما است.
یکی از انواع ساده ترین ترمومترها، ترمومترهای جیوهای هستند. این ترمومترها بر اساس تغییر حجم جیوه در پاسخ به تغییر دما عمل میکنند. با توجه به تغییر حجم کم جیوه در برابر تغییر دما، میتوان از آنها برای اندازهگیری دمای محیط یا جسمهای دیگر استفاده کرد. این اصل اندازهگیری در ترمومترها و دماسنجهای آنالوگ به کار گرفته شده است.
در مورد گیج دما آنالوگ که به آن ترمومتر آنالوگ یا دماسنج عقربهای نیز گفته میشود، عمدتا در صنایع پتروشیمی استفاده میشود. دلیل این انتخاب این است که گیج دما آنالوگ برخلاف گیج دما دیجیتال، برای اندازهگیری دما از جریان الکتریسیته استفاده نمیکند. این امر به دلیل این است که در صنایع پتروشیمی ممکن است جریان الکتریکی خطر انفجار ایجاد کند. در نتیجه، برای جلوگیری از این خطر، از ترمومترهای آنالوگ استفاده میشود که بر اساس اصول اولیهای مانند تغییر حجم جیوه عمل میکنند.
انواع گیج دما
گیج دما (ترمومتر) انواعی از سنسورها هستند که برای اندازهگیری و نمایش دما استفاده میشوند. بر اساس نوع عملکرد، گیج دماها به انواع مختلفی تقسیم میشوند. در ادامه، به توضیح انواعی از گیج دما میپردازیم:
1. گیج دما بی-متال
این نوع گیج دما یک نوار بیمتال دارد که از دو فلز متفاوت تشکیل شده است. هنگامی که نوار بیمتال به دما تغییر میکند، نوار خم میشود و این تغییر شکل به وسیله یک عقربه که به نوار بیمتال متصل است، نمایش داده میشود. عموماً از استیل و مس یا استیل و برنج برای ساخت این نوار بیمتال استفاده میشود. گیج دما عقربهای بیمتال به طور کلی در دمای 50- تا 600+ درجه سانتیگراد کاربرد دارد.
2. گیج دما کاپیلاری دار یا دنبالهدار
این نوع گیج دما در مکانهایی استفاده میشود که دمای بسیار بالایی وجود دارد یا امکان تماس مستقیم با سیال وجود ندارد. در این گیج دماها، پراب دما به وسیله یک کاپیلاری یا دنباله به فاصلهای دورتر از گیج منتقل میشود. دما در این نوع گیج دماها به وسیله یک فشارسنج عقربهای نمایش داده میشود. نوع ماده پرکننده در این گیج دماها میتواند جیوه، مایع، فشار بخار یا گاز باشد.
انواع دماسنج ها
در نتیجه، دماسنجها بر اساس نوع مادهای که درون آنها پر شده است، به چند دسته تقسیم میشوند. این دستهبندی شامل موارد زیر است:
پر شده با جیوه: در این نوع دماسنجها، با تغییر دمای محیط، فشار جیوه (Hydrogen) درون حسگر تغییر میکند. این دماسنجها از یک فشارسنج عقربهای استفاده میکنند که بر اساس تغییر فشار جیوه، دما را نمایش میدهد.
پر شده با مایع : در این نوع دماسنجها، مایعی مانند الکل، نفت یا سایر مایعات استفاده میشود. با تغییر دما، فشار مایع پرکننده درون حسگر نیز تغییر میکند و این تغییر فشار به عنوان نشانگر دما استفاده میشود. این نوع دماسنجها معمولاً از فشارسنج عقربهای برای نمایش دما استفاده میکنند.
پر شده با فشار بخار : در این نوع دماسنجها، مایعی درون حسگر استفاده میشود که با تغییر دما، فشار بخار آن تغییر میکند. این تغییر فشار بخار به عنوان نشانگر دما استفاده میشود و معمولاً با استفاده از یک فشارسنج عقربهای دما نمایش داده میشود.
پر شده با فشار گاز : در این نوع دماسنجها، تغییر دما باعث تغییر فشار گازی مانند نیتروژن یا هلیوم (گاز بی اثر) درون حسگر میشود. این تغییر فشار گاز به عنوان نشانگر دما استفاده میشود و در این نوع دماسنجها نیز معمولاً از فشارسنج عقربهای برای نمایش دما استفاده میشود.
در هر یک از این نوع دماسنجها، ماده پرکننده و روش عملکرد ممکن است متفاوت باشد، اما هدف نهایی آنها اندازهگیری و نمایش دماست.
3. گیج دمای دیجیتالی
گیج دمای دیجیتال یک نوع سنسور دما است که دمای اندازهگیری شده را به صورت دیجیتال بر روی صفحه نمایش خود نشان میدهد. این گیجها برای اندازهگیری دما در محیطهای صنعتی و نیز در سیستمهای کالیبراسیون مورد استفاده قرار میگیرند.
مزایای استفاده از گیج دمای دیجیتال عبارتند از:
نمایش دما به صورت دیجیتال
یکی از اصلیترین ویژگیهای گیج دمای دیجیتال، قابلیت نمایش دما به صورت عددی و دقیق است. این عدد دیجیتال معمولاً بر روی صفحه نمایش گیج قابل مشاهده است و به کاربر اطلاعات دما را به صورت واضح و قابل فهم ارائه میدهد.
قابلیت نمایش دما در مقیاسهای مختلف
گیج دمای دیجیتال معمولاً قابلیت تنظیم و نمایش دما در مقیاسهای مختلف را دارد. این به کاربر امکان میدهد دما را با واحدهای مختلفی مانند سلسیوس، فارنهایت و کلوین نمایش دهد و به مقیاس مورد نظر خود تنظیم کند.
اتصال پراب دما
گیج دمای دیجیتال از طریق اتصال پراب دما به آن، دما را اندازهگیری میکند. اتصال پراب دما میتواند به سه روش اتصال از پشت، زیر و تلسکوپی صورت بگیرد. هر یک از این روشها بسته به نوع گیج و نوع کاربری آن مورد استفاده قرار میگیرد.
در کل، گیج دمای دیجیتال به کاربر امکان میدهد دما را به صورت دقیق و عددی اندازهگیری کند و اطلاعات لازم را در مقیاس دلخواه نمایش دهد. اتصال پراب دما نیز بسته به نوع گیج و نیاز کاربر متفاوت است و میتواند از روشهای مختلفی صورت گیرد.
مشخصات فنی گیج دما
در ادامه به معرفی مهمترین مشخصات فنی یک گیج دما یا ترمومتر اشاره خواهیم کرد:
اندازه ی صفحه ی گیج دما
اندازه صفحه ی گیج دما به واحد میلیمتر بیان میشود و قطر صفحه گیج مشخص کننده اندازه آن است. استاندارد EN 837، که یک استاندارد اروپایی است، قطرهای استاندارد برای گیجهای دما را تعیین کرده است. قطرهای استاندارد این گیجها عبارتند از: 40، 50، 63، 80، 100، 160 و 250 میلیمتر.
این اندازهها به عنوان اندازههای استاندارد مورد استفاده قرار میگیرند و بر اساس نیاز مشتریان، ممکن است اندازههای دیگری نیز در دسترس باشند.
نوع سیال و متریال گیج دما
گیج های دما به منظور اندازه گیری دمای سیالات مختلف در فرآیندهای مختلف استفاده می شوند. بنابراین، متریالی که گیج از آن ساخته شده است باید از نظر شیمیایی با شرایط سیال و محیطی که در تماس با آن است، سازگاری داشته باشد. محل اتصال گیج و بدنه صفحه مدرج گیج می تواند از متریال های مختلفی تشکیل شده باشد.
به عنوان مثال، اگر سیال خورنده باشد، لازم است اتصال گیج از جنس استیل باشد. اما اگر سیال خورنده نباشد، نیازی به بدنه استیل گیج نیست. در انتخاب گیج مناسب، توجه به فرآیند و شرایط شیمیایی آن بسیار حائز اهمیت است و می تواند از آسیب به گیج و در مواردی حتی از تحمیل هزینه های اضافی به سیستم جلوگیری کند. جنس بدنه گیج دما می تواند شامل موارد زیر باشد : فولاد کششی، چدن، آلومینیوم، برنج، پلی پروپیلن و مواد رزینی فنولیک.
طول استم و ضخامت استم
طول استم و ضخامت استم هر دو به عنوان مشخصات فنی مهم در گیج دما در نظر گرفته میشوند و باید در انتخاب و استفاده از گیج دما مد نظر قرار گیرند.
طول استم گیج دما ارتباط مستقیمی با عمق نفوذ سنسور دما در فرآیند دارد. برای اندازه گیری دما در نقاط دورتر یا عمیقتر فرآیند، استم گیج باید به اندازه کافی بلند باشد تا سنسور به نقطه مورد نظر دسترسی داشته باشد. همچنین، طول استم باید با محیط فیزیکی و شرایط فرآیند سازگار باشد.
انتخاب قطر مناسب ترموول نیز بسیار مهم است و ضخامت استم به این انتخاب مرتبط است. قطر داخلی ترموول باید بهطور مناسبی انتخاب شود که استم بتواند در داخل آن جای بگیرد. ترموول هم به عنوان یک رابط مؤثر بین محیط فرآیند و سنسور دما عمل می کند.
بنابراین، در انتخاب و استفاده از گیج دما، لازم است هم طول استم و هم ضخامت استم را به عنوان مشخصات فنی مهم در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل کنید که گیج دما به طور صحیح با شرایط فرآیند و اندازه گیری مورد نظر سازگاری دارد.
تولید کننده های مطرح گیج دما
گیج دما یا مانومتر یکی از تجهیزات پرکاربرد برای اندازهگیری دما در فرآیندهای صنعتی است. این گیجهای دمایی دارای انواع مختلفی هستند که در ابعاد نمایشگر، رنج اندازهگیری و المنت اندازهگیری متفاوتی دارند. تولیدکنندگان معروفی در جهان وجود دارند که هرکدام از آنها مجموعهای گسترده از گیجهای دما تولید میکنند.
برخی از تولیدکنندگان مشهور گیج دما عبارتند از:
- Wika
- Ashcroft
- Cella
- Pakkens
- Indumart
- Nuova Fima
ترموول
ترموول یک تجهیز است که به منظور حفاظت از سنسورهای دما در نظر گرفته شده است. از آنجایی که سنسورهای دما اغلب ابعاد کوچکی دارند، ترموول برای جلوگیری از آسیب دیدن سریع آنها استفاده میشود. این روش در اندازهگیری دقیق دما مورد استفاده قرار میگیرد و منجر به جلوگیری از تخریب سریع سنسورها میشود.
به طور کلی، ترموول یک لوله مقاومتی است که سنسور دما درون آن قرار میگیرد. این لوله معمولاً از جنس فلزی مانند استنلس استیل ساخته میشود و قادر است دمای فرآیند را بهطور مستقیم از سنسور دما به دستگاه اندازهگیری منتقل کند.
عملکرد ترموول به این صورت می باشد که لوله حفاظتی دما، سنسور را از سیال جدا میکند. در نتیجه، سنسور دما تحت تأثیر مستقیم جریان فرآیند قرار نخواهد گرفت و از تخریب سریع جلوگیری میکند. علاوه بر این، ترموول قادر است از جریان فرآیندی که ممکن است تاثیرات غیرمطلوبی بر روی سنسور دما داشته باشد، جداسازی ایجاد بکند.
انواع ترموول از نظر شکل ظاهری
انواع ترموولها از لحاظ شکل ظاهری میتوانند به سه دسته ترموول صاف (straight thermowell)، ترموول مخروطی (tapered thermowell) و ترموول پلهای (stepped thermowell) تقسیم شوند، همانطور که اشاره کردید.
1. ترموول صاف (straight thermowell):
در ترموول صاف، قسمت غوطهوری ترموول در طول آن یکسان است و دارای شکل استوانهای است. این نوع ترموول برای محافظت از سنسور دما در برابر سیالات با سرعت زیاد مناسب است. با این حال، استفاده از ترموول صاف ممکن است باعث ایجاد افت فشار بیشتر و جریان های گردابی بیشتر در سیال شود.
2. ترموول مخروطی (tapered thermowell):
در ترموول مخروطی، قطر ترموول به محض نزدیک شدن به نوک آن کاهش مییابد و شکل آن به صورت مخروطی است. این نوع ترموولها در مواردی که سرعت عبور سیال بسیار بالا استفاده میشوند. ترموول مخروطی کمترین جریان گردابی و افت فشار را در مقایسه با سایر انواع ترموولها ایجاد میکند. بهطور کلی، ترموول مخروطی برای سیالات مایع با سرعت بیشتر از 5 متر بر ثانیه و سیالات گازی با سرعت بیشتر از 15 متر بر ثانیه استفاده میشود.
3. ترموول پلهای (stepped thermowell):
در ترموول پلهای، قطر ترموول در طول آن به شکل پلهای تغییر میکند و در نهایت در قسمت نوک غوطهوری کمترین قطر را دارد. این نوع ترموول به دلیل داشتن قطر کوچک در نوک، پاسخ زمانی سریعتری را فراهم میکند. ترموول پلهای بیشتر در جاهایی استفاده میشود که سرعت سیال مدنظر نباشد و پاسخ زمانی سریع و دقت بالا از اهمیت بالایی برخوردار باشد.
انتخاب نوع مناسب ترموول بستگی به نیازهای فرآیند و شرایط محیطی دارد. عواملی مانند سرعت سیال، افت فشار مجاز، دقت اندازهگیری و زمان پاسخ میتوانند در انتخاب نوع ترموول تأثیرگذار باشند.
انواع ترموول از لحاظ روش نصب
انواع ترموولها از لحاظ روش نصب بر روی مخزن یا پایپ شامل موارد زیر میشوند:
1. ترموول با اتصال رزوه ای یا دندهای (Threaded or Screwed Thermowell):
در این نوع ترموول، قسمت پایهای ترموول دارای رزوه یا دنده است که به داخل یک لوله یا تجهیزات دیگر با استفاده از پیچ و مهره متصل میشود. این نوع ترموول برای کاربردهای با فشار و دمای پایین مناسب است.
2. ترموول اتصال فلنجی (Flanged Thermowell):
در این نوع ترموول، قسمت پایهای ترموول دارای فلنج می باشد که به داخل یک فلنج واقع در لوله یا تجهیزات دیگری متصل میشود. این نوع ترموول برای کاربردهای با فشار بالا و استفاده در فرآیندهایی که نیاز به سریعترین جداسازی ترموول دارند مناسب است.
3. ترموول اتصال جوشی (Weld-in Thermowell):
در این نوع ترموول، قسمت پایهای ترموول به لوله یا تجهیزات دیگر از طریق روش جوشکاری متصل میشود. این نوع نصب شامل جوشکاری ترموول به سطح لوله یا تجهیزات با استفاده از روشهای جوشکاری مناسب است. ترموول اتصال جوشی برای کاربردهای با فشار و دمای بالا مناسب است.
4. ترموول اتصال برشی (Sanitary Thermowell):
این نوع ترموول برای کاربردهای صنعتی مرتبط با صنایع غذایی، دارویی و بیوتکنولوژی استفاده میشود. ترموول اتصال برشی دارای یک قطر برشی است که به یک لوله یا تجهیزات دیگر با استفاده از جوشکاری یا اتصالات سانیتری متصل میشود. این نوع ترموول به طور کلی برای تطبیق با استانداردهای بهداشتی و کاهش تراکم سطح داخلی استفاده میشود.
بخش های مختلف یک ترموول
به استناد به استاندارد ASME PTC 19.3 TW، بخشهای مختلف یک ترموول به شرح زیر هستند:
1. قطر داخلی ترموول (Bore Diameter – B):
این بخش نشان دهنده قطر داخلی استوانه ترموول است. قطر داخلی ترموول معمولاً با قطر داخلی لوله یا تجهیزاتی که ترموول در آن نصب میشود، تطابق دارد.
2. ضخامت نوک ترموول (Tip Thickness – E):
این بخش ضخامت نوک ترموول را نشان میدهد. ضخامت مناسب نوک ترموول باید برای محافظت از سنسور دما در شرایط فرایندی مختلف مشخص شود.
3. قطر پایه (Shank Diameter – Q):
این بخش قطر قسمت پایه ترموول را نشان میدهد. قسمت پایه ترموول به لوله یا تجهیزات دیگر متصل میشود.
4. عمق داخلی ترموول (Insertion Length – S):
این بخش عمق داخلی ترموول را نشان میدهد، به عبارت دیگر طول استوانه ترموول.
5. طول الحاقی (Extension Length – T):
این بخش طول الحاقی ترموول را نشان میدهد. طول الحاقی به ترموول اضافه شده تا به سنسور دما دسترسی آسانتری داشته باشد.
6. طول فرو رفتگی (Immersion Length – U):
این بخش طول قسمت فرو رفته ترموول را نشان میدهد. قسمت فرو رفته ترموول در جریان فرایند قرار میگیرد و به سنسور دما این را اجازه میدهد در دمای محیط فرایند قرار بگیرد و دقت بیشتری در اندازهگیری دما داشته باشد.
7. قطر نوک ترموول (Tip Diameter – V):
این بخش قطر نوک ترموول را نشان میدهد. قطر نوک ترموول بسته به نوع سنسور دما و نیازهای فرایند ممکن است متغیر باشد.
8. طول ترموول
در کل، برای انتخاب طول ترموول، باید به نحوی عمل کنیم که سنسور دما در داخل آن قرار بگیرد و فاصله سنسور از انتهای ترموول حدودا 3 میلیمتر باشد. همچنین، بستگی به قطر لوله و projection nozzel دارد. بنابراین، باید طول ترموول به گونهای انتخاب شود که وقتی در داخل لوله قرار میگیرد، در یک سوم میانه ای لوله قرار بگیرد.
9. جنس ترموول
با توجه به شرایط کاری، خواص مورد نیاز و محیط فرآیند، مواد مختلفی برای ساخت ترموول استفاده میشود. از جمله استنلس استیل، کروم-مولیبدن استیل، سیلیکون برنز، مونل، نیمل و تیتانیوم موادی هستند که برای ساخت ترموول بکار می روند.
همچنین، در شرایط خاص ممکن است از موادی مانند سرامیک یا سیلیکون نیز استفاده شود. اما انتخاب جنس دقیق برای ترموول باید با توجه به خواص مورد نیاز و شرایط کاری مشخص شود و استانداردها و راهنماهای مربوطه باید رعایت شوند.
کاربردهای ترموول
استفاده از ترموولها در بسیاری از کاربردها متنوع است، به خصوص در مواردی که نیاز به اندازهگیری دما و حفظ عمر مفید سنسورهای دما وجود دارد. یکی از مزایای اصلی استفاده از ترموولها این است که میتوانند عمر سنسورهای دمایی را بهبود بخشند. این به خاطر آن است که ترموولها به عنوان میانجی حرارتی بین سنسور و محیط عمل عمل میکنند و سنسور را از شرایط مستقیم محیط جدا میکنند. بنابراین، سنسور از تماس مستقیم با شرایط سخت محیطی مانند فشار، رطوبت یا مواد شیمیایی جلوگیری میکند و در نتیجه عمر مفید سنسور را افزایش میدهد.
علاوه بر این، استفاده از ترموولها باعث سهولت در تعمیر و نگهداری سنسورهای دمایی میشود. هنگام خرابی یا نیاز به تعویض سنسور، کافی است ترموول را جدا کرده و سنسور جدید را نصب کنید، بدون اینکه با محیط عمل تداخل داشته باشید. این امر به عنوان یکی از مزایای اساسی ترموولها برجسته است، زیرا کاهش نیاز به آببندی مجدد روزنه نصب ترموکوپل را ممکن میسازد و در نتیجه هزینه و زمان مورد نیاز برای تعمیر و نگهداری را کاهش میدهد.
با این حال، استفاده از ترموولها ممکن است به دقت و پاسخ سنسورها ضربه بزند. اما خطای اندازهگیری توسط ترموولها به طور کلی کمتر از 1 درصد است که در بسیاری از برنامههای کاربردی قابل قبول میباشد.
بنابراین، استفاده از ترموولها به عنوان یک راه حل مؤثر برای کاهش خطرات و مشکلات مرتبط با تعمیر و نگهداری سنسورهای دمایی بسیار رایج است. به عنوان مثال، در مواردی مانند تانکهای روغن، استفاده از ترموولها بهسادگی و بدون نیاز به تداخل با محیط، تعویض سنسورها را امکانپذیر میکند.
ترانسمیتر دما
ترانسمیتر دما یک دستگاه اندازهگیری و تبدیل دما است که معمولاً شامل یک سنسور دما (مانند ترموکوپل یا RTD) و یک ترانسمیتر است. سنسور دما وظیفه اندازهگیری دما را بر عهده دارد و سیگنال خروجی آن معمولاً در قالب مقاومت الکتریکی (برای RTD) یا ولتاژ (برای ترموکوپل) است.
ترانسمیتر دما وظیفه تقویت و تبدیل سیگنال خروجی سنسور دما را به یک سیگنال خروجی استاندارد برای ارسال به سیستم کنترل یا نظارت دارد. معمولاً سیگنال خروجی ترانسمیتر دما به صورت جریان متناسب با دما است که معمولاً در بازه 4-20 میلی آمپر قرار دارد. این سیگنال جریانی قابل اندازهگیری و استفاده در سیستمهای کنترل است.
ترانسمیتر دما علاوه بر تقویت و تبدیل سیگنال، ممکن است دارای ویژگیهای دیگری نیز باشد. برخی از این ویژگیها شامل قابلیت کالیبره کردن بر اساس دمای مورد نظر، تنظیمات دقت اندازهگیری، قابلیت ارتباط با سیستمهای کنترل (مانند پروتکلهای صنعتی مانند HART یا Modbus) و قابلیت تعویض و تعویض سریع سنسور دما است.
ترانسمیتر دما به عنوان واسطهای بین سنسور دما و سیستم کنترل یا نظارت عمل میکند. با دریافت سیگنال ورودی از سنسور دما، این ترانسمیتر آن را تقویت و تبدیل به سیگنال خروجی استاندارد میکند که به سیستم کنترل ارسال میشود. این سیگنال خروجی میتواند به عنوان ورودی برای سیستمهای کنترل فرآیندی، نمایشگرهای دیجیتال یا سیستمهای نظارت و ضبط داده استفاده شود.
ترانسمیتر دما در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد، از جمله صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، فولاد، معدن، غذا و نوشیدنی، داروسازی و صنایع تولیدی دیگر. نصب ترانسمیتر دما به این صنایع امکان کنترل و نظارت دقیق بر دما را میسر میسازد. سابقه ترانسمیتر دما به سالهای قبل از اختراع رایانهها و الکترونیک برمیگردد. در گذشته، ترانسمیترهای دما عمدتاً بر پایه مکانیسمهای مکانیکی و الکترومکانیکی عمل میکردند. این ترانسمیترها از طریق سیستمهای مکانیکی و مکانیزمهای الکترومکانیکی میزان تغییرات فیزیکی را به تغییرات الکتریکی تبدیل میکردند و این تغییرات را به عنوان سیگنال خروجی ارسال میکردند.
با گسترش فناوری الکترونیک و رایانهها، ترانسمیترهای دما به سمت استفاده از سنسورهای الکترونیکی تکامل یافتند. سنسورهای الکترونیکی مانند ترموکوپلها و مقاومت دماسنجها (RTD) به عنوان سنسورهای پرکاربرد برای اندازهگیری دما در ترانسمیترهای دما استفاده میشوند. این سنسورها تغییرات دما را به تغییرات الکتریکی تبدیل میکنند و سیگنالهای الکتریکی را به ترانسمیتر دما ارسال میکنند.
ترانسمیترهای دما امروزه از تکنولوژیهای پیشرفته الکترونیکی برای تقویت و تبدیل سیگنالهای ورودی به سیگنال خروجی استاندارد استفاده میکنند. این ترانسمیترها معمولاً دارای قابلیت تنظیمات متنوعی هستند که به کاربر امکان میدهد ویژگیهایی مانند دقت، واحد اندازهگیری، رنج دمایی و سایر پارامترها را تنظیم کند.
علاوه بر این، بسیاری از ترانسمیترهای دما امروزه قابلیت ارتباط با سیستمهای کنترل و نظارت را دارا هستند. این ارتباط میتواند از طریق پروتکلهای ارتباطی صنعتی مانند HART، Modbus، Foundation Fieldbus و Profibus انجام شود. این امکانات ارتباطی به کاربر امکان میدهند تا به راحتی سیگنالهای دما را به سیستمهای کنترلی متصل کنند و اطلاعات دما را در سیستمهایی مانند SCADA یا DCS به نمایش بگذارند.
سنسور دما
در ادامه به معرفی انواع سنسورهای مقاومتی و ترموکوپلی دما اشاره میکنیم:
سنسور های دما مقاومت متغییر:
سنسورهای مقاومت متغیر با دما ((Resistance Temperature Detector) RTD) یا همان سنسورهای مقاومت حرارتی، از نوع سنسورهای الکتریکی هستند که برای اندازهگیری دما استفاده میشوند. این سنسورها مبتنی بر تغییر مقاومت الکتریکی فلز با تغییر دما هستند.
ساختار اصلی سنسورهای RTD شامل یک المان حساس به دما است که معمولاً از فلز پلاتین تهیه میشود. این المان به صورت یک سیم یا فیلم نازک در دسترس قرار میگیرد. با تغییر دما، مقاومت الکتریکی این المان نیز تغییر میکند. سنسورهای RTD معمولاً از پلاتین به علت ویژگیهای خوب آن از جمله دقت بالا و پایداری استفاده میکنند. همچنین، برخی از سنسورهای RTD از فلزهای دیگر مانند نیکل و مس نیز ساخته میشوند.
زمانی که در سنسور RTD جریان الکتریکی عبور میکند، با توجه به تغییر مقاومت المان حساس، ولتاژ خروجی سنسور نیز تغییر میکند. این تغییر ولتاژ قابل اندازهگیری است و با استفاده از مدارهای الکترونیکی مناسب، میتوان دما را به صورت مستقیم از طریق خروجی سنسور RTD محاسبه و نمایش داد.
سنسورهای RTD به دو دسته PTC (Positive Temperature Coefficient) و NTC (Negative Temperature Coefficient) تقسیم میشوند. سنسورهای NTC در مقایسه با PTC ها قیمت بالاتری دارند و دقت بیشتری دارند. این سنسورها عموماً در کاربردهای آزمایشگاهی بیشتر استفاده میشوند تا در کاربردهای صنعتی.
سنسورهای PTC معمولاً در محدوده دماهای ۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد خاصیت خطی دارند و با نام تجاری RTD شناخته میشوند. معروفترین نوع سنسورهای RTD پلاتین و نیکل هستند که به عنوان PT با شمارههای مختلف شناخته میشوند. به عنوان مثال، PT100 یکی از معروفترین نوع سنسورهای RTD است. خروجی این سنسورها به صورت مقاومت الکتریکی ارائه میشود، بنابراین سنسورهای RTD به عنوان PT100 معروف هستند.
به طور خلاصه، سنسورهای RTD از المان حساس به دما با مقاومت الکتریکی تغییرپذیر برای اندازهگیری دما استفاده میکنند. این سنسورها دارای دقت بالا، پایداری و قابلیت اندازهگیری در محدوده دمای وسیعی هستند که آنها را به یکی از گزینههای مناسب برای کاربردهای صنعتی و علمی میکند.
ترموکوپل:
ترموکوپلها در واقع از دو سیم فلزی غیر هم جنس تشکیل شدهاند که در یک سر به هم جوش داده شدهاند تا یک نقطه اتصال ایجاد شود. این نقطه اتصال به عنوان نقطه اندازهگیری دما عمل میکند. وقتی دما در این نقطه اتصال تغییر میکند، یک ولتاژ تولید میشود که میتواند با استفاده از جداول مرجع ترموکوپل تفسیر شده و دما محاسبه شود.
ترموکوپلها در انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام از ترکیبات مختلفی از فلزات ساخته شدهاند. برخی از انواع معروف ترموکوپل شامل J، K، T، E، R، S و B هستند. هر نوع ترموکوپل دارای محدودههای خاصی از نظر دما، مقاومت در برابر لرزش و مواد شیمیایی، و سازگاری با کاربردهای مختلف است. به عنوان مثال، ترموکوپل نوع K برای محیطهای با دماهای بالا مناسب است، در حالی که ترموکوپل نوع T برای دماهای پایینتر مناسب است.
ترموکوپلها در صنایع مختلفی استفاده میشوند. برخی از این صنایع عبارتند از تولید برق، نفت و گاز، داروسازی، بیوتکنولوژی، سیمان، کاغذ و مقوا و صنایع دیگر. همچنین، ترموکوپلها به طور رایج در دستگاههای روزمره مانند اجاقها، فرنها و توسترها نیز استفاده میشوند.
دلایل انتخاب ترموکوپل برای اندازهگیری دما میتواند شامل قیمت نسبتاً پایین، تحمل در دماهای بالا، محدودههای گسترده اندازهگیری دما و مقاومت در محیطهای سخت باشد. این ویژگیها باعث میشود ترموکوپلها در بسیاری از کاربردها و صنایع به عنوان یک انتخاب مناسب برای اندازهگیری دما استفاده شوند.
انواع ترموکوپل
1. ترموکوپل نوع K (Nickel-Chromium / Nickel-Alumel): رایجترین نوع ترموکوپل با دامنه دمایی وسیع، ارزان قیمت، دقیق و قابل اعتماد.
2. ترموکوپل نوع J (Iron/Constantan): رایج، دارای دامنه دمایی کوچکتر اما با هزینه و قابلیت اعتماد مشابه نوع K.
3. ترموکوپل نوع T (Copper/Constantan): پایدار، برای دماهای بسیار پایین مانند کریوژنیک و فریزرها استفاده میشود.
4. ترموکوپل نوع E (Nickel-Chromium/Constantan): دقت بالا در محدوده دمایی متوسط.
5. ترموکوپل نوع N (Nicrosil / Nisil): دقت و محدوده دمایی مشابه نوع K، اما کمی گرانتر.
6. ترموکوپلهای فلزی نجیب (نوع S، R و B): برای دماهای بسیار بالا، دقت بالا و قابلیت اطمینان بالا مناسب هستند.
هر نوع ترموکوپل مخصوصاً برای کاربردهای خاصی طراحی شده است و میتواند با توجه به نیازها و شرایط، مناسبترین گزینه را انتخاب کند.
انواع ترانسمیتر دما بر اساس شیوه نصب
انواع ترانسمیتر دما بر اساس شیوه نصب عبارتند از:
هد مونت (Head-mounted):
این نوع ترانسمیترها بر روی قسمت بالای سنسور دما نصب میشوند و درون پوشش یا محافظی به نام head قرار میگیرند. پوشش حاوی مدار الکترونیکی ترانسمیتر است و سیگنال خروجی را بر روی کابلها تولید میکند. این ترانسمیترها جمع و جور و با قیمت مناسبی عرضه میشوند و برای کاربردهای صنعتی مناسب هستند.
ریل مونت (Rail-mounted):
این نوع ترانسمیترها بر روی ریل DIN نصب میشوند. طراحی آنها به گونهای است که به راحتی بر روی ریل قرار میگیرند و به سیستم کنترل متصل میشوند. این ترانسمیترها معمولاً در صنایع و سیستمهای کنترل صنعتی استفاده میشوند.
فیلد مونت (Field-mounted):
این نوع ترانسمیترها برای نصب در محیط خارج از صنعت استفاده میشوند. آنها معمولاً دارای پوشش محافظتی مقاوم در برابر عوامل جوی هستند و برای اندازهگیری دما در محیطهای خشن و سخت مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین، ترانسمیترهای دما فیلد مونت معمولاً دارای استانداردهای مقاومت در برابر ضربه، گرد و غبار و رطوبت هستند.
هر سه نوع ترانسمیتر دما مورد استفاده قرار میگیرند تا سیگنال دما را از سنسورها به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و به سیستم کنترل یا نمایشگر ارسال کنند. انتخاب نوع مناسب ترانسمیتر بستگی به نیازها و شرایط کاربرد خاص شما دارد.
ترانسمیتر دما بر اساس تأمین جریان
ترانسمیترهای دما بر اساس تأمین جریان، از جریان الکتریکی برای انتقال اطلاعات دما استفاده میکنند. در این نوع ترانسمیترها، مقدار جریان ارسالی توسط ترانسمیتر نشاندهندهٔ دمای اندازهگیری شده است. یعنی با تغییر دما، جریان ارسالی نیز تغییر میکند. این جریان معمولاً در بازه 4-20 میلیآمپر قرار دارد، اما ممکن است در برخی موارد از بازهٔ 0-20 میلیآمپر نیز استفاده شود.
ترانسمیترهای دمای 4-20 میلیآمپر (4-20 mA Transmitters) مقدار 4 میلیآمپر را به عنوان دمای پایینترین مقدار ممکن و مقدار 20 میلیآمپر را به عنوان دمای بالاترین مقدار ممکن استفاده میکنند. این نوع ترانسمیترها بسیار رایج و استاندارد در صنعت هستند.
ترانسمیترهای دمای 0-20 میلیآمپر (0-20 mA Transmitters) نیز از تأمین جریان در بازهٔ 0 تا 20 میلیآمپر برای نمایش دما استفاده میکنند. در این حالت، مقدار 0 میلیآمپر معادل دمای پایینترین مقدار ممکن و مقدار 20 میلیآمپر معادل دمای بالاترین مقدار ممکن است.
ترانسمیترهای خطی (Linear Transmitters) نیز با تأمین جریان خطی از 4 تا 20 میلیآمپر یا 0 تا 20 میلیآمپر عمل میکنند. این نوع ترانسمیترها به یک روش تنظیم و کالیبرهسازی دمای مورد نظر به عنوان مقدار 4 میلیآمپر از طریق پیچها یا برنامهریزی متصل میشوند.
ترانسمیترهای دیجیتال (Digital Transmitters) از پروتکلهای ارتباطی مانند HART یا Foundation Fieldbus برای انتقال دادههای دما به صورت دیجیتال استفاده میکنند. این ترانسمیترها امکانات اضافی مانند قابلیت برنامهریزی و تنظیمات از راه دور، عیبیابی و دیاگنوستیک را نیز ارائه میدهند.
با توجه به نیازها و سیستم کنترلی خود، میتوانید نوع مناسبی از ترانسمیتر دما بر اساس تأمین جریان را انتخاب کنید. عواملی مانند تطابق با سیستم کنترلی، دقت اندازهگیری، نوع خروجی داده (آنالوگ یا دیجیتال) و امکانات اضافی نیز در انتخاب ترانسمیتر دما مهم هستند.
مشخصات فنی ترانسمیتر دما
ترانسمیترهای دما مشخصات فنی متعددی دارند که میتوانند بسته به مدل و تولید کننده متفاوت باشند. اما در کل، مشخصات فنی مهمی وجود دارند که باید در نظر گرفته شوند. در زیر، مشخصات فنی معمول ترانسمیترهای دما آورده شده است:
محدوده اندازهگیری: این مشخصه نشان دهنده ی حداقل و حداکثر دمایی است که ترانسمیتر اندازهگیری می کند. برای مثال، محدوده اندازهگیری ممکن است از -50 درجه سلسیوس تا 1500 درجه سلسیوس باشد.
دقت: دقت ترانسمیتر در اندازهگیری دما بسیار مهم است و معمولاً به عنوان درصدی از محدوده اندازهگیری بیان میشود. به عنوان مثال، ترانسمیتر ممکن است دقت 0.1 درصد از محدوده اندازهگیری داشته باشد.
نوع سیگنال خروجی: ترانسمیترهای دما معمولاً سیگنالهای آنالوگ 4-20 میلیآمپر یا 0-10 ولت بوجود می آورند. نوع سیگنال خروجی باید با سیستم کنترلی مورد استفاده سازگاری داشته باشد.
رزولوشن: رزولوشن به تعداد اعشار واحد اندازهگیری سیگنال دما اشاره می کند. رزولوشن بالا به معنای اندازهگیری دقیقتر دما است.
زمان پاسخگویی: زمانی که ترانسمیتر دما تغییرات دما را اندازهگیری میکند و سیگنال خروجی را بهروز میکند. زمان پاسخگویی باید مناسب برای نیازهای فرآیند باشد.
خروجی هستهای: برخی ترانسمیترها قابلیت ارسال اطلاعات به شبکههای برقی 4-20 میلیآمپر (HART) یا دیگر پروتکلهای ارتباطی را دارا می باشند.
امکانات امنیتی: ترانسمیترها ممکن است دارای امکانات امنیتی برای حفاظت از دادهها و تنظیمات باشند.
منبع تغذیه: ترانسمیترها نیاز به منبع تغذیه دارند که این منبع تغذیه ولتاژ معین یا جریان معین است. مشخصات منبع تغذیه باید با ترانسمیتر سازمورد استفاده سازگار باشد.
نوع حسگر: ترانسمیترهای دما معمولاً با حسگرهای مختلفی کار میکنند، از جمله حسگرهای مقاومتی (مانند پتانسیومتر و ترمیستور)، حسگرهای ترموکوپل و حسگرهای مقاومتی دما (مانند پتانسیومتر و رزیستور).
محیط کاری: ترانسمیتر باید در محیطهای با دما و فشار بالا کار کند و مقاومت در برابر مواد شیمیایی داشته باشد.
نصب و اتصال: ترانسمیتر باید با استفاده از پروتکل HART به سیستم کنترلی متصل شود و برای نصب لولهای مناسب باشد.
استانداردها: ترانسمیتر باید با استانداردهای صنعتی مانند CE و ATEX (برای محیطهای خطرناک) سازگاری داشته باشد.
ابعاد و وزن: ابعاد ترانسمیتر باید مناسب برای نصب در فضای محدود باشد و وزن آن قابل قبول باشد.
این تنها مشخصات فنی معمول ترانسمیترهای دما هستند و ممکن است مدلها و تولیدکنندگان مختلف دارای مشخصات دیگری نیز باشند.
کاربردهای ترانسمیتر دما
ترانسمیترهای دما در صنایع مختلف برای کنترل و اندازهگیری دما در بسیاری از فرایندها و تجهیزات استفاده میشوند. در زیر به برخی از کاربردهای ترانسمیتر دما در صنایع اشاره میکنم:
کورههای صنعتی و غیر صنعتی موجود در کارخانههای ذوب آهن: ترانسمیترهای دما در این صنایع برای کنترل و نظارت بر دمای کورهها استفاده میشوند. این ترانسمیترها میزان دما را اندازهگیری کرده و سیگنال آنالوگ یا دیجیتالی را به سیستم کنترل ارسال میکنند تا دما در محدوده مطلوبی نگه داشته شود.
موتورهای صنعتی: در صنایع مختلف از موتورهای صنعتی برای انتقال قدرت استفاده میشود. ترانسمیترهای دما در این موتورها برای کنترل دمای آب خنککننده، روغن موتور و سایر قطعات استفاده میشوند تا از افزایش دما و خرابی موتور جلوگیری شود.
سیستمهای پایپینگ در پالایشگاه و فرایندهای صنعتی: در شبکههای پایپینگ و خطوط لوله در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، ترانسمیترهای دما برای اندازهگیری دمای سیالات و گازها در نقاط مختلف استفاده میشوند. این اطلاعات دما برای کنترل فرایندها، حفاظت از تجهیزات و بهینهسازی عملکرد استفاده میشود.
دیگ بخار در بویلر: ترانسمیترهای دما در دیگهای بخار برای کنترل و نظارت بر دما و فشار به کار میروند. این ترانسمیترها با اندازهگیری دما، سیگنال را به سیستم کنترل ارسال میکنند تا دما و فشار در محدوده مطلوبی نگه داشته شود و خطرات احتمالی در دیگ بخار کاهش یابد.
مخازن تحت فشار: در صنایعی که از مخازن تحت فشار استفاده میکنند، ترانسمیترهای دما برای کنترل و نظارت بر دما و فشار درون مخازن استفاده میشوند. این ترانسمیترها به صورت مستقیم با محیط تعامل دارند و اطلاعات دما را به سستم کنترل ارسال میکنند تا محافظت از مخازن و کنترل ایمنی فرآیند صورت گیرد.
تغییرات دمای واکنشهای شیمیایی: در صنایع شیمیایی و فرایندهای شیمیایی، ترانسمیترهای دما برای نظارت و کنترل دما در واکنشهای شیمیایی استفاده میشوند. دما میتواند تأثیر زیادی بر روند واکنشهای شیمیایی داشته باشد و با استفاده از ترانسمیترهای دما، دمای بهینه برای واکنشها تنظیم و کنترل میشود.
این فقط برخی از کاربردهای ترانسمیترهای دما در صنایع بودند و در واقع این ترانسمیترها در هر صنعتی که نیاز به کنترل و اندازهگیری دما وجود داشته باشد، مورد استفاده قرار میگیرند.