روشهاي اندازه گيري فشار در صنعت

[faridbensaeed]

فشار عبارتست از نيروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. اين کميت در گازها نقش عمده را ايفا میکند زيرا يکی از کميات مشخصه گاز ميباشد، از اين رو بيشتر قوانين فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.
1- بوردون تيوب
بوردون تيوب ،نوعي مبدل مكانيكي فشار است كه به سه شكل موجود مي باشد .
· لوله نوع “c”تيوب(فشارهاي متوسط)
· لوله حلزوني spiral(فشارهاي كم)
· لوله مارپيچ helical(فشارهاي بالا)
اين دستگاه از يك لوله بيضي كه به شكل حرف c در آمده است تشكيل گرديده ويك سر آن باز و سرديگر لوله بسته و قابل حركت مي باشد .انتهاي باز لوله به لبه مبدل متصل گرديده و فشار فرايند از طريق اين انتها به لوله c وارد مي گردد . به محض وارد شدن فشار،لوله شروع به اندكي راست شدن مي نمايد.اين عكس العمل مكانيكي متناسب است با فرمول p=f/a .چون سطح خارجي لوله c بيشتر از سطح داخلي آن است از اين رو نيروي وارد شده به سطح بيروني هم بيشتر از نيروي وارده بر سطح دروني است كه سبب راست شدن لوله مي گردد .وقتي لوله شروع به راست شدن نمايد،انتهاي مسدود شده آن حركت نموده و تغييرات فشار را نشان خواهد داد .
لوله هاي c معمولا در داخل فشار سنجها بكار مي روند .اين مجموعه شامل تركيباتي است كه حركت نوك لوله را بوسيله اجزا متحرك ،به عقربه منتقل مي نمايد .
يك ميله رابط به نوك متحرك لوله c و انتهاي ديگر آن به يك چرخ دنده قطاعي متصل شده است ،وچرخ دنده با يك چرخ دنده كوچك درگير شده كه ميله متصل به عقربه را مي چرخاند .ودر نتيجه فشار به فشار سنج وارد مي شود و موقعيت عقربه درروي صفحه مقدار فشار را نشان مي دهد .
چرخش عقربه درروي صفحه ،بوسيله يك فنر مويي كنترل مي شود .اين فنر حركت هاي بيجا را كاهش داده و عقربه رادر وقتي كه فشار از مبدل برداشته شده است بجاي اوليه بر مي گرداند .

بوردون نوع مارپيچ ،يك لوله بيضي شكل كه به صورت مارپيچ و حلقه هاي تكراري و يا به شكل سيم پيچ مي باشد .يك سرلوله بسته شده و قابل حركت مي باشد در صورتي كه انتهاي ديگر آن به بدنه محكم گرديده است .فشار مورد اندازه گيري از انتهاي باز،وارد لوله بوردون شده و كوشش دربازنمودن پيچش آن مي نمايد .
مزيت آن بر نوع c اين است كه نوك
آن حركت بيشتري در موقع واردشدن فشار ايجاد مي كند .
بوردون نوع حلزوني ،يك لوله بيضي شكل كه به صورت حلزون پيچيده شده است .مزيت آن بر دو نوع بالا اين است ،كه در اثر وارد آمدن فشار در نوك آن حركت بيشتري توليد مي گردد .
بنابراين بسته به فشار عملياتي ،بايد از نوع مناسب استفاده گردد .جنس لوله بوردون بايستي با خواص سيالي كه با آن تماس مي يابد انتخاب مي شود. ضخامت آن نيز بستگي به رنج اندازه گيري فشار دارد . در اكثر لاين هاي موجود در فاز از بوردون تيوب استفاده شده نظير gas trainها وجاهاييكه خورندگي كمتر ميباشد مثل واحد آب آتش نشاني .اين روش بصورت مشاهده مستقيم است

1- ديافراگم:

ديافراگم ،مبدل مكانيكي فشار مي باشد كه براي اشكارسازي تغييرات اندك فشار بكار مي رود.ديافراگم تنها يك ديسك است كه با فرآيند در تماس است .
چون فشار فرآيند به سطح وسيعي وارد مي گردد از اين رو دستگاه نسبت به تغييرات اندك فشار،داراي حساسيت مي باشد .اين قاعده بر پايه p=f/a مي باشد .چنانچه فشار اندكي بر سطح وسيعي وارد گردد ،نيروي بزرگي حاصل مي گردد كه موجب انعطاف ديافراگم مي شود .معمولا يك وسيله مكانيكي به ديافراگم متصل گرديد تا مقدار خميدگي و يا شكم ديافراگم را به مكانيزم اندازه گيري فشار منتقل سازد .ديافراگم از جنس هاي مختلفي تشكيل گرديده اند و بنا به نياز فرآيند و با توجه به فشار ،جنس آنها نيز تغيير مي كند .

ديافراگمي كه بيشترين كاربرد رادارد نوع كپسول مي باشد .اين ديافراگم ازدو ديافراگم فلزي تشكيل
شده كه لبه هاي آنها به هم جوش داده شده اند .فضاي بين اين دو ديافراگم ،از سيالي كه نقطه انجماد آن پايين ،نقطه جوش آن بالا ،چگالي آن پايين و ضريب انبساط حرارتي آن نيز پايين مي باشد پر گرديده است .
طبق قانون پاسكال ،مايعات قابل فشرده شدن نيستند ، از اين رو هرحركتي كه از طرف ديافراگم كه با فرايند در تماس مي باشد ،بروز نمايد ، بدون كم و كاست به طرف ديگرمنتقل مي شود ، واين عمل كه نتيجه تغييرات فشار فرآيند مي باشدموجب حركت دادن ميله اي كه به ديافراگم متصل شده مي گردد .اين حركت ميله را براي تعيين فشار مي توان اندازه گيري نمود .روش ديافراگم معمولا"در جاهاييكه خورندگي بالايي دارد استفاده شده مثل لاينهاي اسيدي واقع در كه كاستيك بطور فراوان وجود دارد.ضمنا" در جاهاييكه دما خيلي بالاست نيز از اين روش بهره ميبرند.


يک PTاز قسمتهای زير تشکيل شده است :

PTالكترونيكي : از يک Cellکه شامل سنسور فشار می باشدو معمولاً شامل دو قسمت High و Low است ,قسمت ديگريک مدار الکترونيکی مي باشد که خروجی حاصل از سنسور را به سيگنال 4-20ميلی آمپر تبديل مي کند .انتهای Cellبه يک Manifold وصل مي شودکه کار گذاشتن در سرويس ويا از سرويس خارج کردن آن را راحت تر می کند .برای تغيير دادن يا خواندن اطلاعات يک PTاز HARTاستفاده ميکنيم که مستقيماً به POWER, PTوصل مي شود .
PT پنوماتيكي:اساسكار آن براين است كه فشار وارده توسط سيستم اندازه گيري شده وسپس بصورت LOCALبه PV فرمان ارسال ميدهد.اين روش بسيار قديمي بوده وديگر در پالايشگاههاي جديد كاربرد چنداني ندارند.
تنظيم PT شامل zero check است كه در خود سايت انجام ميشود كه براي تنظيم يك تجهيز نياز به مجوز كار و نقشه داريم تا محل تجهيز را پيدا كنيم اما قبل از اينكه كار تنظيم را شروع كنيم بايد اتاق كنترل را مطلع كنيم تا تجهيز را از حالت Atu خارج و به حالت Manual بگذارد.
بيشترين كاربرد آن مربوط به DPT هاست كه اختلاف فشار دو CELL را كه يك مقدار كوچكي است اندازه گرفته وبصورت جريان انتقال ميدهد .
مشكلات عمده اين DPT ها اين است كه اولا"اگر فشار بيشتر از 1barباشد باعث دفرمه شدن cell ميشود ولي فشار داخل لوله ها ممكن است به 10bar هم برسد. دوما" دماهاي بالا باعث سوختن مدار الكترونيكي داخل cell ميشود. اين روش بسيار مفيد بوده وكنترلي(غيرمستقيم) ميباشد در جاهاييكه فشار اوليه را بخواهيم كاربردي تر است مثل واحدهاي ومخازن ذخيره كندانسيت در واحد اما بطور كلي در اكثر واحدها به علت دقت بالاي آن موجود ميباشد.

روشهاي اندازه گيري فلو :

اندازه گيري جريان سيال راههاي گوناگوني دارد از آن جمله مي توان روش اختلاف فشاري را نام برد كه طبق قانون برنولي جريان اندازه گيري مي شود از المانهايي كه از اين طريق جريان را در اين پالايشگاه اندازه مي گيرند مي توان اريفيس، ونچوري پيتوت تيوب را نام برد. روشهاي ديگر در ادامه مطالب توضيح داده شده است.





اريفيسOrifice plate:

دراين روش يك صفحه تخت معروف به اريفيس در مسير جريان سيال قرارگرفته كه داراي روزنه اي با قطر كم مي باشد درهنگام عبور سيال از اريفيس دو سر آن اختلاف فشاري ايجاد مي گردد كه اين اختلاف فشار با مجذور جريان سيال متناسب است .و توسط اندازه گيري اختلاف فشار توسط سنسورهاي فشار مي توان فلوي سيال عبوري را محاسبه كرد .
از اريفيس شكل اول سمت چپ زماني استفاده ميكنيم كه مواد داخل لوله مواد معمولي و همگن باشد وبصورت يكنواخت حركت كند.

اشكال وسط وسمت راست براي زمانيست كه مواد داخل لوله مواد غليظ و رسوب گذاري باشد.مثل نفت.
چنانچه مواد زائدي در داخل لوله موجود باشد كه اين مواد سنگين تر از مواد اصلي باشد در اينصورت از اريفيس هاي با يك سوراخ كوچك در پايين سوراخ مركزي استفاده ميشود اين در حاليست كه اگر مواد زائد سبك تر از مواد اصلي باشد از اريفيس هايي با منفذ كوچك در بالاي سوراخ مركزي استفاده ميشود.اين روش به علت اينكه دقت بالايي دارد ونيز مقرون به صرفه از نظر هزينه ميباشد در تمام لاينهاي موجود در سايت نظير gas trainها وتانكهاي ذخيره كندانسيت ونيز مخازن پروپان وبوتان كه از طريق اختلاف فشار جريان اندازه گيري ميشود مورد استفاده قرار ميگيرد.
روش قرار دادن اريفيس در مسير به اين نحو است كه لوله را قطع ميكنيم ودو طرف آنرا فلنج ميبنديم وقبل از اينكه لوله ها را متصل كنيم بين فلنج ها يك صفحه اريفيس قرار ميدهيم بعد از قرار دادن اريفيس در مسير آرام سيال يك جريان نا ارام ايجاد ميشود.ناحيه 3 در شكل فوق به راحتي از داخل لوله عبور ميكند ناحيه1 به اريفيس برخورد كرده وسپس متوقف ميشود وبه اريفيس فشار وارد ميكند وناحيه 2 به لبه اريفيس برخورد كرده وشكسته ميشود وبه اين ترتيب سيال آرام ما بعد از برخورد به اريفيس تبديل به سيالي كاملا" متفاوت ميشود واختلاف فشارهاي ايجاد شده را ميتوان با يك DPTاندازه بگيريم.

· روتاميتر
روتامتر از يك لوله عمودي اريبي شكل تشكيل گرديده و شناوري در ان قرار گرفته است كه به آزادي بالا و پايين مي شود .لوله اريبي شكل كه نقش اصلي اندازه گيري جريان را ايفا مي كند در سراسر طول خود،داراي سطح مقطع مختلفي مي باشد .
ساحت فلومتر در ازاي هر تغييري در نرخ فلو ،عبارت است از مساحت حلقوي بين شناور و لوله فلومتر.اختلاف فشار در اين فلومتر ثابت مي باشد تنها سطح داخل آن با تغييرات نرخ فلو تغيير مي يابد .با كم و زيادشدن نرخ فلو،شناورهم آزادانه به طرف بالا و يا پايين حركت مي كند و در نتيجه اختلاف فشار ،ثابت مي ماند .
نكته مهم آن است كه روتامتر بايد كاملا عمودي نصب و به طور كامل مهار گردد تا در كارآيي ان تاثيري نداشته باشد .شناور ما حلت مغناطيسي دارد كه هرچقدر مقدار فلوي بيشتري حركت كند شناور جابجايي بيشتري داشته در نتيجه عقربه فلوتر بيشتر جابجا شده وميزان فلوي بيشتري نمايش داده ميشود.در ودر جاهاييكه فشار ها زياد بالا نيست وخيلي از نظر كنترلي مهم نباشد ونيز سيال ما خورندگي كمتري داشته باشد نظير هوا يا نيتروژن كه كثيف نيستند تا باعث گرفتگي لاين ها شود.

• پيتوت تيوب (pitot tube ) :

از انواع ديگر فلومتر اختلاف فشاري مي باشد كه از دو لوله تشكيل شده است كه يكي از آنها در جهت مستقيم فلو قرار گرفته است و ديگري در جهت عكس فلو قرار دارد و لوله اول فشار استاتيكي (ناشي از غوطه ور بودن هر جسم در داخل مايع يا گاز ) و ديناميكي ( ناشي از فلوي عبوري ) را با هم اندازه مي گيرد و لوله دوم تنها فشار استاتيكي را اندازه مي گيرد و اين اختلاف فشار اندازه گيره شده توسط دو لوله وابسته به فلوي عبوري از لوله مي باشد.موارد استفاده در اين پالايشگاه در مخازن Meg واقع در مخازن گوگرد در ميباشد.

• فلو متر اولترسونيك ( ultrasonic ) :

فلومتر هاي اولتراسونيك خود به دو بخش تقسيم مي شوند كه شامل Doppler و transient مي باشد.

Doppler : درا ين نوع فلومتر يك فركانس اولتراسونيك از يك فرستنده در جهت عكس حركت فلو فرستاده مي شود و اين امواج توسط فلوي عبوري به محلي كه امواج ارسال مي شوند برگشت داده مي شود و در كنار فرستنده يك گيرنده قرار دارد و امواج دريافتي را با امواج ارسال شده مقايسه مي كند و ميزان اختلاف دو موج، زمان رفت و برگشت امواج را نشان مي دهد كه ارتباط مستقيم با شدت فلو دارد.

Transient : در اين نوع امواج ارسالي از يك طرف لوله فرستاده مي شوند و از سوي ديگر دريافت مي شوند. چنانچه فلو در لوله نباشد امواج به طور كامل به فرستنده مي رسند و با زياد شدن فلوي عبوري ميزان دريافت در سمت ديگر كاهش يافته و اختلاف بين موج ارسالي و دريافتي بياگر ميزان فلو مي باشد.اين روش بسيار در سايت كاربرد دارد و در اكثر تانكهايي كه ارتفاع خيلي زيادي ندارند مثل ارتفاع 3 تا نهايت 4 متر استفاده شده نظير و بويلرها و مخازن gas train .