ما هو جهاز إرسال الضغط؟
جهاز إرسال الضغط جهاز ميداني يستشعر ضغط المائع ويحوّله إلى إشارة كهربائية قياسية وبيانات رقمية. ويختلف عن مقياس الضغط الميكانيكي الذي يعطي قراءة محلية فقط في أنه ينقل القيمة المقاسة إلى نظام تحكم بعيد، ويتيح عبر الاتصال الرقمي التهيئة والتشخيص والتحقق. والضغط في نقطة القياس ليس مدخلًا لحلقة التحكم وحدها، بل هو كذلك أساس حماية المعدات ومنطق السلامة.
تستخدم أجهزة الإرسال التي تتناولها هذه الصفحة وصلة عملية واحدة، وتنفّذ القياس بالنسبة إلى مرجع ثابت. فجهاز إرسال الضغط النسبي يتخذ الضغط الجوي مرجعًا، والقيمة المقروءة هي الضغط الزائد على ضغط المحيط. أما جهاز إرسال الضغط المطلق فيتخذ التفريغ التام مرجعًا ويعطي قيمة لا تتأثر بتقلبات الضغط الجوي. وعندما يلزم قياس الفرق بين نقطتي عملية تُستخدم أجهزة إرسال فرق الضغط، وهي موضوع صفحة منفصلة.
الجزء الوحيد الملامس للعملية في جهاز الإرسال هو الغشاء العازل. وينتقل الضغط المؤثر في الغشاء إلى الحساس عبر سائل التعبئة، ثم تعالج الإلكترونيات بيانات الحساس لتوليد إشارة 4–20 mA وبيانات HART الرقمية. وتتصل وحدة الحساس المباشرة على الخط بالعملية مباشرةً فتمنح تركيبًا مدمجًا، في حين توفّر وحدة الحساس المشفّهة هيكلًا يناسب الدمج مع المشاعب وأنظمة الأغشية العازلة.
كيف يعمل قياس الضغط النسبي والمطلق
سلسلة القياس واحدة في الضغط النسبي والمطلق؛ والفرق بينهما يحدده ما يتصل بالجانب المرجعي للحساس.
1. تأثير الضغط في الغشاء العازل: يطبّق مائع العملية ضغطه على غشاء عازل مصنوع من مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو سبيكة C-276. ويفصل الغشاء المائع عن عنصر الاستشعار.
2. النقل عبر سائل التعبئة: يُملأ الحيز المحكم بين الغشاء والحساس بالسيليكون قياسيًا أو بسائل تعبئة خامل اختياريًا، وينتقل الضغط إلى الحساس عبر هذا السائل.
3. المقارنة بالمرجع: الجانب المقابل من الحساس مفتوح على الجو في القياس النسبي، ويحتوي على مرجع تفريغ مغلق في القياس المطلق. وتُنتَج القيمة المقاسة بالنسبة إلى هذا المرجع.
4. المعالجة الرقمية والخرج: تحدّث الإلكترونيات بيانات الحساس 48 مرة في الثانية، و167 مرة مع الخيار عالي السرعة؛ ثم تحوّل القياس إلى إشارة 4–20 mA ثنائية الأسلاك وتركّب بيانات HART الرقمية على هذا التيار.
قياس الضغط النسبي
القيمة المقروءة في القياس النسبي هي الضغط الزائد على الضغط الجوي، ولذلك تنعكس التغيّرات البارومترية في القياس مباشرةً. وتبدأ المديات النسبية في الوحدة المباشرة على الخط من –1.01 bar وترتفع بحسب رمز النطاق حتى حد أعلى قدره 2.06 أو 10.34 أو 55.15 أو 275.79 أو 689.47 bar. ولأن هذه المديات تشمل الجانب السالب، يمكن بالجهاز نفسه مراقبة الظروف الواقعة تحت الضغط الجوي.
قياس الضغط المطلق
المرجع في القياس المطلق هو التفريغ التام، ولذلك لا يتأثر القياس بالضغط الجوي الذي يتغير بحسب أحوال الطقس. وتُعرض المديات المطلقة في الوحدة المباشرة على الخط من 0–2.06 bar إلى 0–689.47 bar، وفي الوحدة المشفّهة من 0–0.34 bar إلى 0–275.79 bar. ومن مجالات الاستخدام النمطية أنظمة التفريغ والمكثفات وأعمدة التقطير والحسابات التي تُعتمد فيها القيمة المطلقة لضغط البخار.
وحدتا الحساس المباشرة على الخط والمشفّهة
تتصل وحدة الحساس المباشرة على الخط بالعملية مباشرةً عبر قلاووظ داخلي ½–14 NPT أو قلاووظ خارجي G½ A وفق DIN 16288 أو وصلة ضغط مرتفع مخروطية ملولبة؛ ويسرّع بناؤها المدمج التركيب ويقلّل الحاجة إلى عناصر توصيل إضافية. أما وحدة الحساس المشفّهة فتدعم إلى جانب القياس النسبي والمطلق قياسَ فرق الضغط، ويمكن طلبها مع مشعب مدمج أو شفاه تقليدية أو أنظمة أغشية عازلة.
وضعية التركيب وضبط الصفر
قد تُحدث زاوية تركيب جهاز الإرسال إزاحة صغيرة في نقطة الصفر: تصل هذه الإزاحة إلى 3.11 mbar في الوحدة المشفّهة للقياس النسبي، وإلى 6.22 mbar في الوحدة المطلقة والوحدة المباشرة على الخط. وتُزال الإزاحة بضبط الصفر، ولا أثر لها في مدى القياس. ولذلك يوصى بضبط صفر الجهاز في وضعية تركيبه النهائية أثناء التشغيل التجريبي.
يمكن تهيئة جهاز الإرسال بخيارات سلوك إنذار تتوافق مع نهج المراقبة الذاتية في NAMUR NE 107 ومع مستويات الإشارة في NE 43، بحيث يستطيع نظام التحكم تمييز إشارة الخرج عند وقوع عطل.
الميزات الرئيسية
· ثلاث فئات أداء: دقة مرجعية ±0.025% من المدى في فئة الأداء العالي و±0.035% في الفئة القياسية؛ وفي الوحدة المباشرة على الخط ±0.04% و±0.065% عند النطاق الأعلى.
· نسبة تقليص مدى واسعة: نسبة تقليص 200:1 أو 150:1 بحسب فئة الأداء؛ ويمكن استخدام الجهاز نفسه عند مديات معايرة مختلفة.
· استقرار محدد على مدى 20 عامًا: استقرار طويل الأمد محدد على مدى 20 عامًا بقيمة ±0.10% من الحد الأعلى للنطاق في فئة الأداء العالي و±0.15% في الفئة القياسية.
· استجابة ديناميكية سريعة: زمن استجابة إجمالي 80 ms في التهيئة القياسية و40 ms مع خيار الحساس عالي السرعة.
· توصيل مدمج مباشر على الخط: وحدة تتصل بالعملية مباشرةً، فتقلّل قطع التوصيل الإضافية وزمن أعمال التركيب.
· مفاتيح تتابع مدمجة: تتابعان ثنائيا القطب ثنائيا الرمي على لوحة الأطراف، يعملان بقياس جهاز الإرسال نفسه.
· وصول محلي عبر Bluetooth: تهيئة وصيانة من مسافة نموذجية لا تقل عن 15 m مع خط رؤية مباشر.
· شاشة رسومية: شاشة LCD رسومية بإضاءة خلفية ودقة 128 × 128 بكسل، وسبعة خيارات لغوية، وأزرار محلية لضبط الصفر واختبار الحلقة.
· حزم تشخيص متدرجة: خيارات تمتد من تشخيص الجهاز الأساسي إلى تشخيص سلامة الحلقة الكهربائية واختبار التحقق الموجَّه.
· خيارات المناخ البارد: تشغيل عند حرارة محيطة –50 °C و–60 °C في التهيئات المناسبة.
المواصفات الفنية
تشمل القيم أدناه وحدتي الحساس المباشرة على الخط والمشفّهة المعروضتين لقياس الضغط النسبي والمطلق؛ وتتحدد القيم الدقيقة بحسب رمز النطاق وفئة الأداء المختارين.
المعامل | البيانات الفنية |
أنواع القياس | الضغط النسبي والضغط المطلق (وصلة عملية واحدة) |
المديات النسبية (المباشرة على الخط) | من –1.01 bar حتى حد أعلى 2.06 / 10.34 / 55.15 / 275.79 / 689.47 bar |
المديات المطلقة (المباشرة على الخط) | من 0–2.06 bar إلى 0–689.47 bar (بحسب رمز النطاق) |
المديات النسبية (المشفّهة) | ±62.16 mbar، ±621.60 mbar، –0.97 … 2.49 bar، –0.97 … 20.68 bar، –0.97 … 137.89 bar؛ النطاق الشامل –2.49 … 2.49 bar |
المديات المطلقة (المشفّهة) | 0–0.34 bar، 0–2.07 bar، 0–10.34 bar، 0–55.16 bar، 0–275.79 bar |
الدقة المرجعية | ±0.025% من المدى في الوحدة المباشرة على الخط (الأداء العالي) / ±0.035% (القياسية)؛ و±0.04% / ±0.065% عند النطاق الأعلى |
الاستقرار طويل الأمد | ±0.10% من الحد الأعلى للنطاق / 20 عامًا (الأداء العالي)؛ ±0.15% / 20 عامًا (القياسية) |
نسبة تقليص المدى | 200:1 أو 150:1 |
أقصى ضغط تشغيل | يساوي الحد الأعلى للنطاق في القياس النسبي والمطلق |
حد الضغط الزائد (المباشرة على الخط) | 51.7 bar، 103.4 bar، 110.3 bar، 413.7 bar و1034.2 bar بحسب رمز النطاق |
أثر وضعية التركيب | إزاحة صفر حتى 3.11 mbar في الوحدة المشفّهة النسبية، وحتى 6.22 mbar في الوحدة المطلقة والمباشرة على الخط؛ تُزال بضبط الصفر ولا أثر لها في المدى |
الأداء الديناميكي | استجابة إجمالية 80 ms، و40 ms مع الخيار عالي السرعة؛ معدل التحديث 48 أو 167 مرة في الثانية |
الخرج والاتصال | 4–20 mA ثنائي الأسلاك؛ اتصال HART رقمي؛ ومفتاحا تتابع مدمجان اختياريًا |
التغذية الكهربائية | جهاز الإرسال 11.5–42.4 Vdc؛ وتغذية منفصلة للتتابعات 21.5–60 Vdc أو 20–264 Vac |
الحرارة المحيطة | –40 °C إلى 85 °C؛ و–50 °C / –60 °C مع خيارات المناخ البارد |
الغشاء العازل | فولاذ مقاوم للصدأ 316L أو سبيكة C-276 في الوحدة المباشرة على الخط؛ وفي الوحدة المشفّهة كذلك سبيكة 400 والتنتالوم وخيارات مطلية بالذهب |
وصلة العملية (المباشرة على الخط) | قلاووظ داخلي ½–14 NPT، قلاووظ خارجي G½ A وفق DIN 16288، وصلة ضغط مرتفع مخروطية ملولبة؛ وخيار مشعب مدمج بصمامين |
الغلاف | سبيكة ألومنيوم منخفضة النحاس أو فولاذ مقاوم للصدأ مصبوب؛ Type 4X، IP66 وIP68 (20 m، 168 ساعة) |
يرد أثر الحرارة المحيطة وأثر ضغط الخط في جداول منفصلة بحسب رمز النطاق وفئة الأداء؛ وفي النقاط الحرجة ينبغي حساب عدم اليقينية الإجمالية للقياس ببيانات المشروع.
المزايا الرئيسية
· قياس صحيح بالمرجع الصحيح: يتيح خيارا الضغط النسبي والمطلق تحديد ما إذا كان القياس سيتأثر بتقلبات الضغط الجوي بحسب متطلبات التطبيق.
· تركيب سريع واقتصادي: يقلّل التوصيل المباشر بالعملية في الوحدة المباشرة على الخط زمن التركيب وعدد نقاط التوصيل.
· تغطية ضغطية واسعة: حل واحد ضمن عائلة منتجات واحدة من الظروف القريبة من التفريغ حتى 689.47 bar.
· فترات معايرة أطول: يسهّل الاستقرار المحدد على مدى 20 عامًا تخطيط دورات المعايرة.
· أمان في الصيانة: تقلّل خيارات Bluetooth والواجهة عن بُعد حاجة العاملين إلى الوصول إلى الجهاز في الموقع.
· تحمّل الظروف القاسية: ملاءمة للمواقع المكشوفة بفضل الغلاف بدرجة حماية IP66/IP68 وخيارات المناخ البارد.
مجالات التطبيق
تُستخدم أجهزة إرسال الضغط النسبي والمطلق في كل خدمة تتطلب مراقبة الضغط في نقطة واحدة أو التحكم فيه.
خطوط المضخات والضواغط
مراقبة ضغطي السحب والطرد، والكشف المبكر عن خطر التكهّف والتشغيل الجاف، ومتابعة الضغط بين مراحل الضاغط.
ضغط الأوعية والخزانات والمفاعلات
مراقبة ضغط الحيز العلوي في الأوعية المغلقة، وتغذية منطق السلامة وحلقات التحكم في العملية بالقيمة المقاسة.
خدمات التفريغ والمكثفات
قياس لا يتأثر بتقلبات الضغط الجوي في أنظمة التفريغ والمكثفات وأعمدة التقطير بفضل المرجع المطلق.
البخار والمرافق المساندة
مراقبة الضغط في مجمّعات البخار وخطوط الغلايات المساندة وخطوط هواء الأجهزة ومياه الإطفاء.
النفط والغاز والتكرير
قياس الضغوط المرتفعة بمواد ملامسة تستوفي متطلبات NACE MR0175/ISO 15156 وMR0103 في بيئات الإنتاج الحامضي والمصافي.
خطوط الأنابيب ومحطات التوزيع
مراقبة ضغط الخط، ونقل ضغطي الدخول والخروج في محطات خفض الضغط إلى نظام التحكم.
معايير اختيار جهاز إرسال الضغط
يبدأ الاختيار الصحيح بتوضيح مرجع القياس ومجال التشغيل.
نوع المرجع ومدى القياس
· مرجع مطلق إذا وجب ألا يتأثر القياس بتقلبات الضغط الجوي، ومرجع نسبي فيما عدا ذلك
· ضغط التشغيل الأدنى والاعتيادي والأقصى، والمدى المعاير المطلوب
· اختيار الحد الأعلى للنطاق بحسب ضغط التشغيل، والتحقق من نسبة تقليص المدى
· احتمالات الضغط الزائد ونبضات الضغط
وصلة العملية والمواد
· توصيل مباشر على الخط أم وحدة مشفّهة مع ترتيب مشعب
· معيار التوصيل: NPT أو قلاووظ خارجي وفق DIN أو وصلة ضغط مرتفع مخروطية ملولبة
· اختيار المواد الملامسة: فولاذ مقاوم للصدأ 316L أو سبيكة C-276
· متطلبات الخدمة الحامضية وشهادات المواد اللازمة
الإلكترونيات والخرج وظروف المحيط
· فئة الأداء وعدم اليقينية الإجمالية المطلوبة للقياس
· حاجة الخرج والاتصال، وما إذا كان مفتاح التتابع لازمًا
· الحرارة المحيطة والاهتزاز ودرجة الحماية المتوقعة
· متطلبات المناطق الخطرة والسلامة الوظيفية
في العمليات المسببة للتآكل أو اللزجة أو المعرّضة للانسداد ينبغي تقييم حلول الأغشية العازلة؛ وإذا لزم قياس الفرق بين نقطتين فالاختيار يقع على أجهزة إرسال فرق الضغط.
الشهادات والمطابقة
بحسب رموز الخيارات المختارة، تتوفر لجهاز الإرسال الاعتمادات وعناوين المطابقة التالية:
المعيار / الاعتماد | النطاق والوصف |
ATEX | أنواع حماية مقاومة للهب، وآمنة جوهريًا، وبأمان معزز للمنطقة 2، وحماية من الغبار. |
IECEx | اعتمادات دولية للمناطق الخطرة؛ بخيارات مفردة أو مجمّعة. |
IEC 61508 | شهادة سلامة وظيفية وبيانات FMEDA للاستخدام في تطبيقات السلامة. |
NACE MR0175 / ISO 15156 وMR0103 | متطلبات المواد الملامسة لبيئات الإنتاج الحامضي والمصافي؛ وتُطلب الشهادة كخيار. |
IP66 / IP68 وType 4X | درجات حماية الغلاف؛ وشرط IP68 محدد بعمق 20 m ومدة 168 ساعة. |
NAMUR NE 43 / NE 107 | تهيئة الإنذار ومعلومات الحالة بما يوافق نهج مستويات الإشارة والمراقبة الذاتية. |
يتغير نطاق الاعتماد بحسب رمز الخيار المطلوب؛ ويجب تأكيد شهادات المناطق الخطرة والسلامة الوظيفية السارية لكل مشروع في مرحلة عرض السعر.
دعم TLY Enerji في قياس الضغط
تتعامل TLY Enerji مع قياس الضغط لا بوصفه توريدًا لجهاز منفرد، بل بوصفه تصميمًا لنقطة القياس كاملة. وانطلاقًا من ضغوط التشغيل والتصميم، يحدد فريقنا الهندسي نوع المرجع ومدى القياس وفئة الأداء، ويقيّم وصلة العملية وترتيب المشعب، ويقترح المادة الملامسة بحسب تركيب المائع.
وفي مرحلة عرض السعر تُقارَن المواصفات الفنية للأجهزة وشهادات المناطق الخطرة والمواد بمواصفات المشروع، ويُخطَّط للتكامل مع نظام التحكم وللتوسيم ومتطلبات التشغيل التجريبي. وللنقاط التي تتطلب معايرة متكررة أو تعطي قراءات غير مستقرة في المنشآت القائمة، تُعدّ مقترحات تحسين تتعلق بالتركيب وضبط الصفر واختيار المدى. ويشمل النطاق نفسه تخطيط قطع الغيار والمعايرة.
الأسئلة الشائعة
ما الفرق بين الضغط النسبي والضغط المطلق؟
يتخذ جهاز إرسال الضغط النسبي الضغط الجوي مرجعًا ويعرض القيمة الزائدة على ضغط المحيط، ولذلك تتغير القراءة مع أحوال الطقس. أما جهاز إرسال الضغط المطلق فيتخذ التفريغ التام مرجعًا، فلا يتأثر بتقلبات الجو. ويُفضَّل المرجع المطلق في أنظمة التفريغ والمكثفات وفي الحسابات التي تُستخدم فيها القيمة المطلقة لضغط البخار.
ما ميزة وحدة الحساس المباشرة على الخط؟
تتصل الوحدة المباشرة على الخط بالعملية مباشرةً، فلا حاجة إلى شفة أو مجموعة توصيل منفصلة. وبذلك يصبح التركيب أسرع، ويقل عدد نقاط التوصيل ومواضع التسرب المحتملة، ويشغل الجهاز حيزًا أصغر. ومن خيارات التوصيل قلاووظ داخلي NPT وقلاووظ خارجي وفق DIN ووصلة ضغط مرتفع مخروطية ملولبة.
كيف أختار مدى القياس؟
ينبغي اختيار الحد الأعلى للنطاق بحيث يستوعب أقصى ضغط تشغيل متوقع ونبضات الضغط المحتملة. وبقاء قيمة التشغيل الاعتيادية في جزء صغير جدًا من المدى يزيد عدم يقينية القياس، ولذلك يجب التحقق كذلك من نسبة تقليص المدى. ويوفّر جهاز الإرسال نسبة تقليص 200:1 أو 150:1 بحسب فئة الأداء.
هل تؤثر وضعية التركيب في القياس؟
قد تُحدث زاوية التركيب إزاحة صغيرة في نقطة الصفر. وتصل هذه الإزاحة إلى 3.11 mbar في الوحدة المشفّهة للقياس النسبي، وإلى 6.22 mbar في الوحدة المطلقة والوحدة المباشرة على الخط. وتُزال الإزاحة بضبط الصفر والجهاز في وضعه النهائي، ولا أثر لها في مدى القياس.
ما المديات التي يغطيها جهاز إرسال الضغط؟
يبدأ القياس النسبي في الوحدة المباشرة على الخط من –1.01 bar ويصل بحسب رمز النطاق حتى 689.47 bar؛ أما القياس المطلق فتمتد تغطيته من 0–2.06 bar إلى 0–689.47 bar. وفي الوحدة المشفّهة تنخفض المديات الصغرى حتى ±62.16 mbar. ويجري الاختيار بحسب ضغط التشغيل والدقة المطلوبة.
كيف تُخطَّط فترة المعايرة؟
الاستقرار طويل الأمد محدد على مدى 20 عامًا بقيمة ±0.10% من الحد الأعلى للنطاق في فئة الأداء العالي و±0.15% في الفئة القياسية. وتُحدَّد دورة المعايرة بتقييم هذه القيمة مع درجة حرجية نقطة القياس ومتطلبات السلامة وإجراءات المنشأة معًا.
