ابزار دقیق دستگاه و حسگرهایی هستند که برای اندازه‌گیری و کنترل دقیق کمیت‌های فیزیکی و شیمیایی در صنایع به کار می‌روند. این تجهیزات نتایج دقیق و قابل اعتمادی ارائه می‌دهند و در کارخانه‌ها، آزمایشگاه‌ها و حتی مصارف خانگی کاربرد دارند.
در این نمایش مبدل (Transducer) وسیله ای است که با استفاده از یک یا چند نوع حسگر (Sensor) کمیت فیزیکی مورد نظر مانند سرعت، نیرو یا دما را به کمیتی دیگر و غالبا الکتریکی همانند مقاومت الکتریکی، ولتاژ یا جریان الکتریکی تبدیل می‌کند.
به عنوان مثال یک کرنش سنج (Strain Gauge) تغییر طول نسبی را در یک جسم را به تغییر مقاومت تبدیل می‌کند که توسط مدارات الکتریکی به ولتاژ تبدیل میشود.
این عملیات در بخش مدار بهسازی (Conditioning Circuit) صورت می‌گیرد. در ادامه با توجه به مقدار ولتاژ استاندارد سیستم، ولتاژ خروجی از بخش مدار بهسازی وارد تقویت کننده میشود تا به مقدار استاندارد برسد و در ادامه به منظور پایش (Monitoring) یا کنترل فرآیند آن را به ثبت کننده‌های دیجیتال منتقل میشود.
ابزار دقیق مجموعه‌ای از تجهیزات است که برای اندازه‌گیری، کنترل و نظارت دقیق بر پارامترهای فیزیکی مانند دما، فشار، فلو و سطح مایعات در فرآیندهای صنعتی استفاده میشود. این تجهیزات شامل فلومترها، کنترلرهای فشار، ترانسمیترها و نمایشگرها بوده و در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، غذایی و پزشکی کاربرد دارند. ابزار دقیق به دو دسته از نظر عملکرد و پارامتر عملیاتی تقسیم میشود. دقت بالا و توانایی تکرارپذیری این ابزارها، آنها را به انتخابی قابل اعتماد برای کنترل دقیق فرآیندها تبدیل کرده است.
ابزار دقیق در واقع علاوه بر نظارت و پایش پارامترهای مهم فرآیندها در کنترل آنها نیز نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند چرا که اندازه‌گیری دقیق و درست پارامتر‌ها به شدت در سیستم کنترلی تاثیرگذار است. همچنین ابزار دقیق نقش برجسته ای در حفاظت قسمت‌های مهم یک واحد صنعتی دارد.
در صنعت از تجهیزات ابزار دقیق برای طراحی سیکل‌های کنترل بسته استفاده می‌کنند. در یک سیکل کنترلی از تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه گیری استفاده خواهد شد. کنترلرها این اطلاعات را تحلیل کرده و از عملگرها برای اعمال فرمان‌های کنترلی استفاده میشود. عناصر تشکیل دهنده حلقه‌های کنترلی در ابزار دقیق به قرار زیر هستند.
بخش بزرگی از تجهیزات ابزار دقیق با قابلیت اندازه گیری کمیت‌های فیزیکی سیال طراحی شده‌اند. برای طراحی هر فرایند به اندازه گیری چندین نوع پارامتر نیاز داریم. از قبیل:
اندازه گیری دبی برای طراحی فرآیندها حین جابه‌جایی سیالات کاربرد دارد. فلومترها در گونه‌های متفاوت طراحی شده‌اند و از مهمترین تجهیزات ابزار دقیق هستند.
کنترل‌کننده‌ها بخش کلیدی در طراحی فرآیندهای صنعتی و از مهمترین انواع ابزار دقیق هستند. کنترل‌کننده‌ها می‌توانند اطلاعات اندازه‌گیرها را تحلیل کرده و برای تغییرات در محرک‌ها دست به کار شوند. این کار از طریق برنامه نویسی انجام شده و به شکل‌های نیمه خودکار و یا کاملاً خودکار اجرا میشود.
در گذشته کار کنترل از طریق نیروی انسانی انجام می‌شد. به این ترتیب که اپراتورها با توجه به اطلاعات اندازه گیرها به شکل دستی برای عملکرد محرک‌ها اقدام می‌کردند.
اما حالا انواع کنترلر مانند PLC و یا سیستم کنترلر توزیع پذیر (DCS) ابداع شده و توسعه پیدا کرده است که کاملاً خودکار قادر است تا اطلاعات را پایش کرده و فرامین کنترلی را صادر نماید.
محرک‌ها در آخرین مرحله از فرایند کنترل سیستم‌های خودکار صنعتی قرار دارند و طبق دستورات الکتریکی ارسال شده از جانب کنترلرها فعالیت می‌کنند. محرک‌ها از جمله تجهیزات ابزار دقیق هستند که در تغییرات فرایند از قبیل تغییر فلو، تغییر دما و یا تغییر فشار نقش دارند. شیرهای کنترلی یا اکچویتورهای پنوماتیکی و یا برقی، المنت‌ها، مشعل‌ها و… فهرست بلند بالای این محرک‌ها را تشکیل می‌دهند. با استفاده از محرک‌ها مثلاً اکچویتور برقی می‌توانیم موقعیت مکانیکی شیرهای صنعتی را تغییر داده و به این ترتیب روند ادامه فعالیت فرآیند را در کنترل داشته باشیم.
تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه‌گیری مشخصات فیزیکی فرایند و اعمال کنترل بر عملکرد فرآیند طراحی شده‌اند. از این رو در کل با دو نوع از تجهیزات ابزار دقیق سروکار داریم:
این دو گروه از تجهیزات ابزار دقیق در امتداد یکدیگر کارایی دارند. به نوعی که از اطلاعات تهیه شده تجهیزات اندازه‌گیری برای بررسی شرایط فرآیند و صدور فرمان‌های کنترلی استفاده میشود. به طور کلی هر مجموعه از سیستم‌ها برای پایش اطلاعات، بررسی شرایط فعلی سیستم، نمایش داده‌ها و در نهایت اعمال کنترل بر فرایند در دسته بندی انواع تجهیزات ابزار دقیق قرار می‌گیرند. قاعدتاً زمانی که برای خرید تجهیزات ابزار دقیق اقدام می‌کنید، لازم است تا درک کامل فنی از شرایط سیستم، نوع سیال، مؤلفه‌های قابل اندازه‌گیری و در نهایت روش‌های اعمال کنترل فرآیند داشته باشید.
در هر سیستم کنترلی ابزار دقیق از چندین بخش برای پایش اطلاعات تا تحلیل و در نهایت کنترل متغیرها استفاده شده است که به قرار زیر هستند. تجهیزات پرکاربرد سیستم‌های ابزار دقیق (Instrumentation) در صنعت را در بخش‌های زیر برای شما معرفی می‌کنیم.
تبدیل متغیر فیزیکی به سیگنال‌های قابل اندازه‌گیری.
ازجمله پارامترهای فیزیکی‌ای که به وسیله سنسورها اندازه‌گیری می‌شوند می توان به دما، فشار، سطح، وزن و غیره اشاره کرد.
سنسور قطعه‌ای حساس به تغییرات شرایط فیزیکی سیال است و به شکل مستقیم یا غیرمستقیم در مجاورت فرآیند قرار می‌گیرد.
سنسورها می‌توانند المان‌های الکتریکی و یا مکانیکی باشند.
در نهایت قادر هستند تا کمیت اندازه گیری شده را به یک سیگنال الکتریکی خام تبدیل کنند.
انواع سنسور برای اندازه گیری دبی، دما، فشار، چگالی، وزن و… طراحی شده‌اند.
ترانسدیوسر‌ها در واقع یک مبدل هستند که کمیت‌های پنیوماتیکی، شیمیایی و غیره را به کمیت الکتریکی تبدیل می‌کنند. ترانسدیوسر را باید به عنوان تقویت کننده سیگنال سنسور معرفی کنیم. در واقع سیگنالی که با عنوان حساسیت سنسورها مخابره میشود، بسیار ضعیف است و در مسافت‌های طولانی دچار تغییرات شده و حتی از بین می‌رود. تراسدیوسر یک قطعه الکترونیکی در مجاورت سنسور است که وظیفه دارد تا سیگنال الکتریکی خام و بسیار ضعیف سنسور را تقویت نماید.
البته این تقویت سیگنال به شکل خطی انجام خواهد شد. روش طراحی ترانسدیوسر در تعیین قیمت ابزار دقیق تاثیر گذار است و برای ساخت یک تجهیز دقیق کارایی کامل دارد.
ترانسمیترها یا انتقال دهنده‌ها وظیفه تبدیل کردن سیگنال ورودی را به سیگنال خروجی‌ای که قابل استفاده سیستم و استاندارد باشد ، دارد. ترانسمیتر بخش استانداردسازی در اطلاعات به دست آمده از تجهیزات ابزار دقیق است. سیگنال الکتریکی تولید شده توسط در نهایت تقویت شده توسط ترانسدیوسر یک سیگنال خام و غیرکاربردی است. ترانسمیتر وظیفه دارد که این سیگنال را در قالب سیگنال‌های استاندارد از قبیل 20-4 میلی آمپر و یا 20-0 میلی ولت و… تبدیل نماید. سیگنال تقویت شده توسط ترانسمیتر قابل شناسایی در تجهیزات کنترلی است و از این سیگنال‌ها می‌توانیم برای ارزیابی شرایط فرآیند و در نهایت اعمال دستورات کنترلی استفاده کنیم.
نمایشگرها بخشی از طراحی تجهیزات ابزار دقیق هستند که در برخی موارد به شکل مستقل استفاده می‌شوند. معمولاً برای طراحی تجهیزات ابزار دقیق از نمایشگر محلی بر روی مجموعه ترانسدیوسر استفاده می‌کنند. به این ترتیب علاوه بر اینکه انواع ابزار دقیق توانایی ارسال اطلاعات برای سیستم‌های کنترلی را دارند، از قابلیت نمایش مشخصه‌های فرایند در محل سیستم نیز برخوردار هستند. برخی دیگر از نمایشگرها طراحی مستقل دارند و از طریق سیگنال‌های ارتباطی استاندارد مانند 20-4 میلی آمپر و یا 10-0 ولت با مجموعه ترانسدیوسر در ارتباط هستند. با توجه به نوع طراحی از نمایشگرها می‌توانیم برای درج اطلاعات لحظه‌ای فرایند از قبیل دما و یا فشار استفاده کنیم. در عین حال امکان نمایش عملگرها و همچنین دستورات تعریف شده کارکرد فرآیند وجود دارد.
کنترلر برای پایش اطلاعات تجهیزات ابزار دقیق و تحلیل این داده‌ها تا ارسال دستورات به عملگرها کارایی دارد. کنترلر به نوعی مغز متفکر سیستم است که براساس برنامه تعریف شده کار می‌کند. کنترلرها از یک سمت به اطلاعات تجهیزات اندازه‌گیری دسترسی دارند و از سمت دیگر می‌توانند عملکرد المان‌های نهایی از قبیل شیرها، المنت‌ها و… را کنترل کنند.
اطلاعات استاندارد در خروجی ترانسدیوسر و یا نمایشگر تجهیزات ابزار دقیق برای کنترلر ارسال خواهد شد. کنترلرهای صنعتی قابل برنامه نویسی هستند و از اطلاعات به دست آمده تجهیزات ابزار دقیق برای تحلیل شرایط سیستم طبق برنامه استفاده می‌کنند. در نهایت سیگنال‌های خروجی تولید شده که برای عملکرد المان‌های نهایی و کنترل شرایط سیستم کارایی دارند. نوع کنترلر بیشترین تاثیر را در قیمت ابزار دقیق برای طراحی فرآیند صنعتی دارد.
عنصر نهایی بخش پایانی از پروسه فعالیت انواع تجهیزات ابزار دقیق است. همانطور که گفتیم، تجهیزات ابزار دقیق شامل ابزارهای اندازه گیری فرآیند و ابزارهای کنترل فرایند هستند. عملگرها یا همان عنصر نهایی در پایان فرایند کنترل قرار دارند. انواع کنترل ولوها، المنت‌ها، شیرهای پنوماتیکی و یا هیدرولیکی، جک‌ها و… عنصر پایانی را تشکیل می‌دهند. عملکرد این عنصر طبق دستور کنترلر مدیریت خواهد شد که می‌تواند دیجیتالی و یا آنالوگی باشد. عملگرهای دیجیتالی مانند شیر برقی‌ها در دو حالت On/Off فعالیت می‌کنند؛ اما عملگرهای آنالوگ از قابلیت تنظیم برخوردار هستند.
تبدیل سگنال کنترلی به سیگنال فیزیکی به منظور کنترل فرآیند.
وسیله‌‌ای است که در ارتباط با شیر کنترل و جهت تنظیم آن نصب میشود.
کنترل ولو برحسب فرمان یک سیگنال اتوماتیک فلوی سیال عبوری از یک لوله را کنترل می‌کند.
با تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی ورودی و خروجی شیر را تنظیم می‌کند.
کنترل دبی و فشار هیدرولیک.
تصفیه هوای ورودی سیستم‌های پنوماتیکی جهت مراقبت از سیستم و تجهیزات.
کنترل جریان و فشار در سیستم‌های پنوماتیکی.
تولید سیگنال کنترلی به منظور رسیدن به مقدار مطلوب و از بین بردن خطا.
پردازش، تبدیل یا تقویت سیگنال‌ها از وظایف مدارهای واسط هستند.
تجهیزات ابزار دقیق برای نظارت و کنترل سیستم‌های صنعتی هستند. برخی از این تجهیزات برای اندازه گیری مشخصه‌های فرایند طراحی شده و برخی دیگر به عنوان عامل نهایی کنترل جریان و یا فشار و… در فرآیند حضور دارند. با این رویکرد تجهیزات ابزار دقیق می‌توانند اجزای یک سیستم کنترل حلقه بسته را تشکیل دهند. از سنسور اندازه گیری تا مبدل سیگنال و در نهایت عامل نهایی برای کنترل مشخصه‌های فرایند همگی در فهرست تجهیزات ابزار دقیق حضور دارند.
این تجهیزات به عنوان اولین عنصر کاربردی ابزار دقیق معرفی شده که با بهره‌مندی از تکنولوژی‌های مختلف قادر به اندازه گیری متغیرهای فرآیند از قبیل دما، فشار، چگالی، دبی و… هستند. هر تجهیز اندازه گیری از المان حساس به مشخصه‌های فیزیکی سیال برخوردار است و در ادامه بخش الکترونیکی طراحی شده که می‌تواند اطلاعات خام اندازه گیری شده را به سیگنال ارتباطی استاندارد سیستم‌های کنترلی تبدیل نماید.
در هر فرآیند و یا سیستم صنعتی با چندین نوع متغیر سروکار داریم. فشار، دما، چگالی، حجم، لول و حتی جریان الکتریکی و… برخی از این متغیرها هستند. قاعدتاً برای طراحی سیستم‌های صنعتی و اعمال کنترل بر آنها لازم است تا تمامی این متغیرها را اندازه‌گیری کرده و از امکان مخابره اطلاعات برخوردار باشیم. تجهیزات اندازه‌گیری در ابزار دقیق برای این منظور طراحی شده‌اند تا هر متغیر در فرایند و یا سیستم صنعتی را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.
این تجهیزات به قرار زیر هستند:
آنالایزرها در دسته بندی تجهیزات ابزار دقیق برای اندازه‌گیری خصوصیات شیمیایی و یا فیزیکی مواد موجود در فرآیند طراحی شده‌اند. در بسیاری از فرآیندهای صنعتی بارها لازم است تا شرایط شیمیایی و یا خصوصیات فیزیکی ترکیبات موجود در سیستم را اندازه‌گیری کنیم. به عنوان مثال اندازه‌گیری PH آب در استخرها و یا صنایع تصفیه آب الزامی است. در برخی موارد نیز لازم است تا درصد ترکیبات گازی خارج شده از دودکش یک کوره صنعتی را ارزیابی کنیم. موارد این چنینی بسیار است و در تمام آنها به پایش نوع و درصد ترکیب شیمیایی مواد داخل سیستم نیاز داریم. به طور کلی انواع آنالایزرها در دسته بندی تجهیزات ابزار دقیق را به قرار زیر هستند:
سیستم‌هایی برای پایش مقدار گاز موجود در یک مکان و یا یک فرایند هستند. این سیستم‌ها عموماً با تکنولوژی طیف سنج لیزر دیودی ساخته می‌شوند. این آنالایزرها در مدل‌های گوناگون برای اندازه‌گیری حجم گازها از قبیل اکسیژن، هیدروژن، دی‌اکسید کربن و… موجود هستند. در عین حال برخی از این آنالایزرها با هدف بررسی درصد پراکندگی گاز در محیط طراحی کرده‌اند.
آنالایزرهای مایع در گونه‌های دیگر با قابلیت‌های کاربردی متفاوت طراحی شده‌اند. آنالایزر رسانایی مایع، آنالایزر اکسیژن نامحلول مایع، آنالایزر کلر سنج، آنالایزر MLSS، آنالایزر چگالی مایع و… از این دست سیستم‌های ارزیابی خصوصیات فیزیکی و یا ماهیت شیمیایی مایعات هستند.
تجهیزاتی که در فرآیندهای صنعتی برای اندازه‌گیری جریان‌های الکتریکی استفاده می‌شوند، در خانواده تجهیزات ابزار دقیق قرار می‌گیرند. این تجهیزات به نوعی در فهرست متعلقات برق صنعتی هستند که برای کنترل شرایط الکتریکی سیستم‌های صنعتی کارایی دارند. اگر چه انواع تجهیزات اندازه‌گیری جریان الکتریکی متفاوت هستند؛ اما همگی آنها بر پایه قانون شار مغناطیسی فارادی کار می‌کنند. به این ترتیب که با اندازه‌گیری شار مغناطیسی اطراف سیم حامل برق می‌توانند مقدار جریان الکتریکی عبور کرده از کابل را محاسبه کنند. این تجهیزات را در چند گروه زیر دسته بندی می‌کنیم:
جریان سنج‌های صنعتی هستند که به شکل ثابت و معمولاً بر روی بدنه تابلو برق و یا بدنه دستگاه نصب شده و به شکل دائمی جریان الکتریکی خطوط کابل برق صنعتی را اندازه‌گیری می‌کنند.
تمامی این تجهیزات اندازه‌گیری جریان در دو مدل آنالوگ و یا دیجیتالی موجود هستند. مدل‌های آنالوگی که عقربه دار هستند از تکنولوژی قدیمی برای اندازه‌گیری جریان استفاده می‌کنند. این در حالی است که هم اکنون طیف بزرگی با قابلیت‌های متنوع از جریان سنج‌های دیجیتالی ابداع شده است. در هنگام خرید تجهیزات ابزار دقیق از انواع جریان سنج‌ها به فاکتورهای کلیدی از قبیل رنج اندازه‌گیری دستگاه در حد برق ضعیف و یا فشار قوی، دقت اندازه‌گیری، مدت زمان پاسخگویی، درجه حفاظت IP و امکان ارتباط با دستگاه‌های کنترلی از قبیل PLC توجه کنید. در عین حال لازم است تا نوع سیگنال خروجی تجهیز از مدل‌های 4-20 mA و یا 0-20 mV را ارزیابی نمایید.
فلومترها بخش برجسته‌ای از انواع تجهیزات ابزار دقیق را شامل می‌شوند که تقریباً در طراحی و کنترل هر نوع فرایند صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. فلومترها یا دبی سنج‌ها برای اندازه‌گیری مقدار دبی سیال در خطوط فرآیند طراحی شده‌اند و بر اساس دو روش اندازه‌گیری دبی حجمی و یا دبی جرمی کار می‌کنند. انواع گوناگونی از فلومترها وجود دارند که هر کدام با استفاده از تکنولوژی خاص و به کارگیری متغیری خاص در فرایند، قابلیت اندازه‌گیری دبی را دارند. انواع فلومتر در دسته بندی تجهیزات ابزار دقیق به قرار زیر هستند:
در جدول زیر می‌توانید انواع فلومتر را با توجه به آیتم‌های گوناگون طراحی و قابلیت‌های کاربردی مقایسه کنید:
| نام فلومتر | روش اندازه‌گیری | نوع | دقت اندازه‌گیری | کاربرد | قیمت |
|---|---|---|---|---|---|
| فلومتر مغناطیسی | دبی حجمی | غیر مکانیکی | متوسط | سیالات رسانا اعم از آب، اسیدها و صنایع غذایی و شیمیایی | متوسط |
| فلومتر مغناطیسی | دبی حجمی | غیر مکانیکی | متوسط | اندازه‌گیری دبی خطوط بزرگ و سیالات تمیز، سیالات گازی و… | کم |
| فلومتر اوریفیس | دبی حجمی | مکانیکی | کم | اندازه‌گیری دبی خطوط تحت فشار و سیالات چگال، گازها و سیالات چند فازی | کم |
| فلومتر ونتوری | دبی حجمی | مکانیکی | متوسط | سیالات با چگالی کم، سیالات غیر گازی و سیالات بدون حباب هوا | متوسط |
| فلومتر ورتکس | دبی حجمی | مکانیکی | بالا | عموم سیالات با گرانروی کم و سیالات گازی | بالا |
| فلومتر توربینی | دبی جرمی | مکانیکی | کم | اندازه‌گیری دبی خطوط کوچک و سیالات با چگالی کم | کم |
| فلومتر کوریولیس | دبی جرمی | غیر مکانیکی | بالا | اندازه‌گیری دبی سیالات چند فازی و یا گازها | بالا |
فشارسنج‌ها در تمامی فرآیندهای صنعتی کارایی دارند. این تجهیزات می‌توانند مقدار فشار داخل مخازن و یا فشار داخل خطوط لوله و در کل فشار هر نوع فرایند را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.
یک دستگاه فشارسنج از بخش‌های مختلف مانند سنسور فشار، گیج، ترانسمیتر، ترانسدیوسر و پرشر سوئیچ تشکیل شده است و به روش‌های گوناگون قادر است تا مقدار فشار سیال داخل فرایند را اندازه‌گیری کند. مهمترین تجهیزات ابزار دقیق در دسته بندی فشارسنج‌ها به قرار زیر هستند:
فلومترها از اصلی‌ترین تجهیزات ابزار دقیق هستند که حضور آنها برای طراحی انواع فرآیندهای صنعتی الزامی است. اما در قدم ابتدایی لازم است تا نوع فلومتر با مشخصه‌های سیال، الزامات سیستم و در کل شرایط نصب و نوع فرایند هماهنگی کامل داشته باشد. حین خرید تجهیزات ابزار دقیق در دسته بندی انواع فلومتر نکات زیر را در نظر داشته باشید:
محدوده فشار خطوط را معین کنید. فلومتر باید توانایی نصب در فشار خطوط فرآیندی را داشته باشد.
حداکثر افت فشار مجاز سیستم را بررسی کنید. برخی فلومترها باعث افت فشار زیادی در خطوط می‌شوند که گاهاً برای بسیاری فرآیندها پذیرفته نیست.
وجود ناخالصی‌ها اعم از ذرات جامد و یا وجود حباب در سیال را بررسی کنید. وجود ناخالصی و یا حباب در سیال باعث کاهش دقت اندازه‌گیری برخی از فلومترها می‌شوند.
دماسنج‌ها از مهمترین تجهیزات ابزار دقیق هستند و برای طراحی بسیاری از فرآیندهای صنعتی در صنایع نفت و گاز، پالایشگاهی، پتروشیمی، نیروگاهی، کارخانجات مواد غذایی، دارویی و… استفاده می‌شوند.
تقریباً در تمامی فرآیندهای صنعتی به کنترل دما نیاز داریم. از یک کوره در صنعت پتروشیمی تا یک دیگ پخت صنایع غذایی و یا فرایند انتقال بخار داغ در طراحی نیروگاه و… همگی فرایندهایی وابسته به دما هستند.
تجهیزات اندازه‌گیری دما برای پایش این کمیت فیزیکی در طراحی انواع فرآیندهای صنعتی طراحی شده‌اند. به طور کلی دماسنج‌ها را در دو گروه از دماسنج‌های تماسی و یا غیر تماسی دسته بندی می‌کنند.
سنسور اندازه‌گیری دمای این تجهیزات در تماس مستقیم با فرآیند قرار دارد. انواع ترمومترها، ترموکوپل‌ها، ترمیستورها، RTD (دماسنج‌های مقاومتی)، ترموستات و… در این دسته بندی قرار می‌گیرند.
سنسور دمای این تجهیزات بدون تماس مستقیم با فرآیند مقدار کمیت را اندازه‌گیری می‌کند. این دماسنج‌ها معمولاً بر پایه تابش حرارت و یا تغییر فرکانس نوری جسم داغ دمای آنها را اندازه‌گیری می‌کنند. دماسنج‌های پیرومتر، مادون قرمز و یا ترمومتر از این نمونه‌ها هستند.
معمولاً از دماسنج‌های غیر تماسی برای اندازه‌گیری دمای سطوح خیلی داغ مانند بدنه کوره در صنایع ذوب آهن و… استفاده می‌کنند.
در ادامه با برخی از انواع تجهیزات ابزار دقیق در دسته بندی دماسنج‌ها آشنا شوید:
ساده‌ترین نوع ابزار اندازه‌گیری دمای محیط است که از یک بالن شیشه‌ای مدرج و سیالی با حجمی معین داخل آن تشکیل شده است. حجم سیال نسبت به تغییرات دما بسیار حساس است و در صورت گرم و یا سرد شدن محیط داخل بالن شیشه‌ای مدرج جابجا میشود. ترمومترها بدون ارتباط با تجهیزات کنترلی کار می‌کنند. برخی از انواع ترمومتر با استفاده از تغییرات حجمی گازها طراحی شده‌اند که موارد استفاده صنعتی گسترده‌ای دارند.
| نام دماسنج | نوع | دقت | کاربردها | قیمت |
|---|---|---|---|---|
| ترمومتر شیشه‌ای | تماسی | کم | اندازه‌گیری دمای محیط | کم |
| RTD (مقاومتی) | تماسی | متوسط | اندازه‌گیری دمای فرایند، دمای سطوح و امکان ارسال اطلاعات به ترانسمیتر | متوسط |
| ترموکوپل | تماسی | متوسط | اندازه‌گیری دمای سطوح در محدوده متوسط | کم |
| ترمیستور | تماسی | بالا | اندازه‌گیری دما در رنج‌های پایین و نصب در تجهیزات ظریف الکترونیکی | متوسط |
| بی متالیک | تماسی | کم | نصب بر روی دیگ‌ها و مخازن با نمایش آنالوگی دما | کم |
| مادون قرمز | غیر تماسی | متوسط | اندازه‌گیری دمای سطوح خیلی داغ | بالا |
| پیرومتر | غیر تماسی | بالا | اندازه‌گیری دمای سطوح خیلی داغ | بالا |
در صورتی که برای خرید تجهیزات ابزار دقیق در حیطه دماسنج‌ها اقدام می‌کنید، لازم است تا نوع تجهیز اندازه‌گیری با مشخصه‌های فرایند همخوانی داشته باشد. در این باره برخی نکات را در نظر داشته باشید:
در فرآیندهای صنعتی با تعداد زیادی مخزن، دیگ، میکسر و یا شرایطی مانند سوله‌ها، چاه‌ها و… سروکار داریم که در تمامی این شرایط لازم است تا از حجم دقیق سیالات مطلع باشیم. تجهیزات ابزار دقیق در دسته بندی لول مترها برای این منظور طراحی شده‌اند.
لول مترها (سطح سنج‌ها) به روش‌های گوناگون قادر به اندازه‌گیری ارتفاع سیال هستند. گاهاً از لول مترها برای اندازه‌گیری ارتفاع دپوی محصولات از قبیل خاک، ماسه، آرد و… نیز استفاده می‌کنند. کاربردی‌ترین انواع لول متر در صنایع گوناگون به قرار زیر هستند:
| نام لول متر | نوع | دقت | کاربرد | قیمت |
|---|---|---|---|---|
| شناور | تماسی | متوسط | عموم مخازن که تحت فشار نیستند | کم |
| هیدرواستاتیک | تماسی | متوسط | مخازن کوچک که تحت فشار نیستند | متوسط |
| بالبر | تماسی | کم | اندازه‌گیری لول مخازن تحت فشار | کم |
| فشار دیفرانسیلی | تماسی | کم | اندازه‌گیری لول مخازن تحت فشار و یا سربسته | متوسط |
| مغناطیسی | غیر تماسی | متوسط | اندازه‌گیری مخازن در بسته و تحت فشار | متوسط |
| التراسونیک | غیر تماسی | متوسط | اندازه‌گیری عموم مخازن | متوسط |
| راداری | غیر تماسی | بالا | اندازه‌گیری عموم مخازن | زیاد |
فشارسنج‌ها در تمامی فرآیندهای صنعتی کارایی دارند. این تجهیزات می‌توانند مقدار فشار داخل مخازن و یا فشار داخل خطوط لوله و در کل فشار هر نوع فرایند را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.
یک دستگاه فشارسنج از بخش‌های مختلف مانند سنسور فشار، گیج، ترانسمیتر، ترانسدیوسر و پرشر سوئیچ تشکیل شده است و به روش‌های گوناگون قادر است تا مقدار فشار سیال داخل فرایند را اندازه‌گیری کند. مهمترین تجهیزات ابزار دقیق در دسته بندی فشارسنج‌ها به قرار زیر هستند:
نوعی تجهیز ابزار دقیق است که فشار سیال را بر پایه وزن هیدرو استاتیکی آن محاسبه می‌کند. از این نوع فشارسنج برای اندازه‌گیری در مخازن و یا بخش‌های پایین دست سیستم‌های فرآیندی استفاده می‌کنند.
| نام فشارسنج | نوع | دقت اندازه‌گیری | رنج اندازه‌گیری | ویژگی‌ها | قیمت |
|---|---|---|---|---|---|
| هیدرو استاتیکی | مکانیکی | کم | متوسط | برای اندازه‌گیری فشار مخازن کارایی دارد | کم |
| لول بردون | مکانیکی | متوسط | وسیع | پاسخ سریع و حساسیت بالا | مناسب |
| بیلوز | مکانیکی | متوسط | فشارهای کم | در سیستم‌های کوچک دقیق هستند | کم |
| خازنی | الکتریکی و مکانیکی | بسیار زیاد | وسیع | دقت بسیار خوبی دارند؛ اما نسبت به تغییرات دما حساس هستند | متوسط |
| مغناطیسی | الکتریکی | خوب | متوسط | نسبت به تغییرات کوچک فشار حساس هستند | متوسط |
| پیزوالکتریک | الکتریکی و نیمه هادی | زیاد | وسیع | سرعت پاسخگویی بالایی دارد و بدون نیاز به منبع تغذیه کار می‌کند | بالا |
در طراحی این نوع عملگر از موتور الکتریکی به همراه گیربکس و سوییچ حدی استفاده شده است. حضور گیربکس برای کنترل سرعت موتور حین باز و بسته کردن پلاگ شیر صنعتی است. در عین حال استفاده از گیربکس عملکرد اکچوتیور برقی را با دقت بالاتر و پایداری بهتر مدیریت می‌کند. موتور الکتریکی در این اکچوتیور طبق محدوده سیگنال آنالوگ به شکل چپگرد و یا راستگرد فعالیت خواهد کرد. به این ترتیب قادر هستیم تا پلاگ شیر صنعتی را در موقعیت دقیق تنظیم کنیم.
کاربردی‌ترین نوع تجهیزات ابزار دقیق برای کنترل موقعیت شیرهای صنعتی است. این عملگرها که با استفاده از هوای فشرده کار می‌کنند، شرایط استفاده در عموم فضاهای صنعتی را دارند و در عین حال با قیمت مناسب و بسیار ارزان‌تر از دیگر انواع عملگر عرضه می‌شوند. اکچوتیورهای پنوماتیکی طراحی ساده‌ای دارند و برای هر دو نوع عملگر خطی و یا چرخشی استفاده می‌شوند. طول عمر مفید بالایی دارند و به راحتی خراب نمی‌شوند. حتی در صورت خراب شدن شرایط تعمیر و نگهداری این عملگرها ساده و کم‌هزینه است. یک اکچوتیور پنوماتیکی برای کارکرد به هوای فشرده نیاز دارد و طبق دستور کنترلر از جریان هوای فشرده برای باز و یا بسته کردن پلاگ شیر در محدوده معین استفاده می‌کند. دقت اکچوتیور پنوماتیکی به علت تراکم پذیری هوای فشرده به نسبت دیگر عملگرها کمتر است.
ساختار طراحی عملگر هیدرولیکی مانند عملگرهای پنوماتیکی است، با این تفاوت که در این نوع عملگر به جای هوای فشرده از سیالات چگال (روغن هیدرولیکی) استفاده شده است. قدرت و عملکرد تحت فشار اکچوتیور هیدرولیکی بیشتر از مدل‌های پنوماتیکی است. لذا برای جابجایی و تنظیم موقعیت پلاگ در شیرهای بزرگ صنعتی کارایی دارند. در عین حال با توجه به عدم تراکم پذیری روغن هیدرولیک دقت این اکچوتیورها برای تنظیم دقیق و جابجایی پلاگ شیر بالا است.
| نوع عملگر | مکانیزم | دقت | قدرت | قیمت | کاربرد |
|---|---|---|---|---|---|
| اکچوتیور برقی | برقی - مکانیکی | بسیار زیاد | متوسط | بالا | شیرهای سایز متوسط فضاهای صنعتی و صنایع پالایشگاهی و نیروگاهی |
| اکچوتیور پنوماتیکی | بادی - مکانیکی | کم | کم | کم | شیرهای کوچک در مصارف کارخانه‌ای |
| اکچوتیور هیدرولیکی | روغن - مکانیکی | متوسط | بسیار زیاد | متوسط | شیرهای بزرگ صنایع بالادستی نفت و گاز |
این قطعه در طراحی تجهیزات ابزار دقیق از نوع آنالوگی کارایی دارد. با استفاده از پوزیشنر می‌توانیم جابجایی عملگرهای مکانیکی از نوع آنالوگ مانند شیر کنترل را در اختیار بگیریم. به این ترتیب که می‌تواند مقدار دریچه باز شده شیر را اندازه گیری کرده و به این ترتیب امکان تنظیم فلو و یا فشار وجود دارد.
پوزیشنر دستگاهی برای کنترل شیرهای صنعتی در موقعیت مناسب است. به این تجهیزات ابزار دقیق گاهاً موقعیت‌یاب شیر نیز گفته میشود. چرا که عملکرد شیرهای صنعتی در کنترل آنالوگی را در اختیار دارد. تقریباً تمام شیرهای صنعتی از قابلیت باز و بسته شدن آنالوگی برخوردار هستند و این کار با استفاده از پوزیشنر انجام میشود. انواع پوزیشنر با استفاده از هوای فشرده و یا موتور الکتریکی و… می‌توانند موقعیت قرارگیری دریچه شیر را تنظیم کنند. در کل انواع پوزیشنر را در ۴ گروه اصلی قرار می‌دهند.
تمامی این تجهیزات ابزار دقیق به عنوان عامل محرک نهایی قادر به تنظیم موقعیت شیر هستند؛ اما مکانیزم کار آنها متفاوت است که به قرار زیر بررسی می‌کنیم:
پوزیشنرهایی هستند که سیگنال آنالوگی جریان الکتریکی را به یک سیگنال پنوماتیک معادل تبدیل می‌کنند.
پوزیشنر های دیجیتالی نوعی از پوزیشنر های الکتریکی هستندکه در ساخت آنها از برد هوشمند مستقلی استفاده شده است. این پوزیشنرها قابل برنامه نویسی هستند و حتی اطلاعات داده‌ای خود را ذخیره می‌کنند.
| نوع پوزیشنر | نوع محرک | دقت | سرعت پاسخگویی | کاربرد | قیمت |
|---|---|---|---|---|---|
| پنوماتیکی | هوای فشرده | متوسط | سریع | شیرهای کوچک | کم |
| الکترو پنوماتیکی | هوای فشرده | بالا | سریع | همگی شیرهای صنعتی | متوسط |
| الکتریکی | موتور الکتریکی | بالا | اندکی کند | همگی شیرهای صنعتی | متوسط |
| دیجیتالی | موتور الکتریکی | بالا | متوسط | همگی شیرهای صنعتی | بالا |
شیرهای کنترلی تجهیزات وابسته به کنترلرهای صنعتی هستند و عملکرد نهایی تجهیزات ابزار دقیق مانند شیرهای صنعتی را در اختیار می‌گیرند. برای جابجایی مکانیکی شیرهای صنعتی از نیروی هیدرولیکی و یا پنوماتیکی استفاده می‌کنند و این شیر کنترل برای تنظیم نیروهای هیدرولیکی و یا پنوماتیکی کارایی دارد. از سیگنال کنترلر صنعتی برای فرمان و کارکرد شیر کنترل استفاده می‌کنند.
سلونوئید ولوها در طراحی و عملکرد دیجیتالی سیستم‌ها نقش دارند و برای کارکرد On/Off سیستم طراحی شده‌اند. هر شیر برقی از یک بخش الکتریکی برای کنترل مجرای عبور سیال استفاده می‌کند. این بخش الکتریکی یا همان بوبین تحت ارسال سیگنال الکتریکی On و یا Off است. به این ترتیب شیر برقی مسیر عبور سیال را باز و یا کاملاً بسته خواهد کرد. شیرهای کنترلی برای خودکارسازی در سیستم‌های صنعتی هستند. این شیرها برای کنترل آنالوگی سیالات فرآیند کارایی ندارند؛ بلکه به عنوان محرک‌های نهایی برای قطع و وصل فرمان‌های هیدرولیکی و یا پنوماتیکی هستند. در سیستم‌های خودکار کارخانه‌ای که قرار است تا تجهیزات صنعتی بدون دخالت انسان و کاملاً دقیق کار کنند، استفاده از این شیرها الزامی است. انواع شیرهای کنترلی در دسته بندی تجهیزات ابزار دقیق را به سه گروه تفکیک می‌کنند:
شیرهایی با بدنه فلزی و بوبین الکتریکی هستند که برای قطع و وصل سیالات در خطوط لوله کوچک نهایتاً ۲ اینچ کارایی دارند. شیر برقی آبیاری برجسته‌ترین این نوع شیرهای کنترلی است.
شیرهایی مخصوص قطع و وصل هوای فشرده هستند و در مدل‌های گوناگون برای طراحی سیستم‌های خودکار پنوماتیکی طراحی شده‌اند. از این شیرها به مقدار زیاد در خودکارسازی خطوط کارخانه‌ای استفاده می‌کنند.
شیر هیدرولیک ساختاری شبیه به شیرهای پنوماتیکی دارد، با این تفاوت که بدنه طراحی شده آنها مقاوم‌تر است و برای کنترل روغن تحت فشار در سیستم‌های قدرتمند هیدرولیکی از قبیل جک‌های صنعتی، بالابرها و بازوهای بزرگ مکانیکی کارایی دارند.
واحد مراقبت پنوماتیک یک المان حفاظتی در تجهیزات ابزار دقیق است و برای خالص سازی هوای فشرده سیستم‌های صنعتی استفاده میشود. هوای فشرده در فضاهای کارخانه‌ای از طریق متراکم سازی هوای آزاد به وسیله کمپرسور انجام خواهد شد. در این میان رطوبت موجود در هوای آزاد توسط کمپرسور مکیده شده و در هوای فشرده موجود است. این رطوبت هوای فشرده برای کارکرد تجهیزات ابزار دقیق خصوصاً سیستم‌های حساس پنوماتیکی عامل مخربی است. از واحدهای مراقبت برای جداسازی رطوبت در هوای فشرده استفاده می‌کنند. در عین حال برخی از این تجهیزات قابلیت روغن زنی به هوای فشرده را دارند.
هوای فشرده پس از واحد مراقبت پنوماتیک کاملاً خشک، عاری از آلودگی و یا فشار مناسب است. زیرا در این تجهیزات از رگولاتور تنظیم فشار هوا نیز استفاده شده است. به این ترتیب هوای فشرده با کیفیت مناسب و فشار کافی در اختیار دیگر تجهیزات ابزار دقیق قرار می‌گیرد.
کنترلر ابزار برنامه پذیر در حد فاصل تجهیزات ابزار دقیق اندازه‌گیری و عملگرهای نهایی سیستم است. PlC، DCS، درایورها و حتی ترانسمیترها با عملکرد مستقل انواع کنترلر در طراحی فرایندها هستند. کنترلرهای صنعتی برنامه پذیر هستند و می‌توانند با تکیه بر داده‌های ارسال شده تجهیزات ابزار دقیق برای کنترلر عملگرها در فاز نهایی حلقه‌های کنترل فرآیند استفاده شوند.
برای طراحی و خودکارسازی فرآیندهای صنعتی لازم است تا انواع حلقه‌های کنترلی را طراحی کنیم. در یک حلقه کنترل بسته صنعتی از تجهیزات اندازه‌گیری برای پایش اطلاعات و از عملگرها برای کنترل فرایند استفاده میشود. اما در این میان به انواع کنترلر صنعتی برای تکمیل لوپ حلقه بسته نیاز داریم. کنترلرها تجهیزاتی هستند که طبق برنامه از پیش تعریف شده اطلاعات را از تجهیزات اندازه‌گیری دریافت کرده و پس از تحلیل داده‌ها فرامین لازم را برای عملگرها صادر می‌کنند. انواع PLC، سیستم‌های DCS، سیستم‌های کنترلر PID، سامانه‌های مانیتورینگ صنعتی، درایورها، کنترلرهای دما و فشار و… همگی در فهرست بلند بالای انواع کنترلر صنعتی قرار دارند. در زمان خرید تجهیزات ابزار دقیق انواع کنترلر لازم است تا برخی نکات و مشخصه‌های فنی را مد نظر داشته باشید.
تجهیزات ابزار دقیق از اندازه‌گیرها تا کنترلرها و یا محرک‌ها بسیار گسترده هستند. در این میان محصولات متنوع انواع ابزار دقیق توسط برندهای مطرح بازار طراحی شده است. از طرفی هر محصول شرایط طراحی و کارکرد تخصصی خود را در انواع فرآیندهای صنعتی دارد. لذا هنگام خرید اینترنتی تجهیزات ابزار دقیق به این فاکتورها و یا ویژگی‌های فنی محصولات توجه کنید:
ماهیت طراحی و قابلیت‌های کاربردی تجهیزات اندازه گیری و ابزار دقیق برای خودکارسازی خطوط، کنترل حلقه بسته فرایندها، دسترسی به داده و اطلاعات مشخصه‌های فیزیکی سیال و در نهایت راه‌اندازی فرایندهای مختلف صنعتی است. در یک نگاه، تجهیزات ابزار دقیق برای کنترل و بهینه کردن جریان سیالات در سایت‌های صنعتی است. باتوجه به عملکرد و ماهیت ابزار دقیق سه کاربرد عمده درصنعت دارند:
تحلیل مهندسی عملکرد یک ماشین ، سیستم یا فرآیند صنعتی.
بررسی و مشاهده برخط ( Online ) نحوه کارکرد سیستم و سیگنال‌های کنترلی و سایر اطلاعات یک فرآیند.
با کمک سنسورها ( Sensor ) می‌توان یک فیدبک به کنترلر ( Controller ) داد تا سیستم به صورت خودکار خطا را به صفر برساند.
مشخص می‌کند که اطلاعات قابل مشاهده در محل ( Monitoring ) و یا قابل انتقال به نقطه دیگر ( Transmitting ) باشد. نوع اول مثل دماسنج جیوه‌ای و نوع دوم مثل RTD یا همان اندازه‌گیرهای حرارت و دما که در واقع در ساختار آنها مقاومت الکتریکی با تغییر دما تغییر می‌کند. تجهیزات ابزار دقیق با قابلیت مشاهده در محل (Monitorring) از امکان قرار گرفتن در سیستم‌های کنترلی برخوردار نیستند. این در حالی است که می‌توانیم از سیگنال‌های الکتریکی تولید شده مدل‌های Transmitting برای نمایش داده‌ها در نقاط دورتر و به عنوان اطلاعات خام در سیستم‌های کنترلر استفاده کنیم.
وب سایت اینرژی به عنوان جامع ترین و تخصصی ترین وب سایت فروش تجهیزات ابزار دقیق کشور با ارائه انواع تجهیزات ابزار دقیق و برندهای مختلف آن همواره در عرصه خرید این تجهیزات به صنعت گران کمک کرده است.
در وب سایت اینرژی لیست انواع تجهیزات ابزار دقیق و اندازه‌گیری موجود است و در مورد محصولات و انواع ابزار دقیق و محصولات برند های مختلف اطلاعات جامعی نیز وجود دارد.
فروش ابزار دقیق امری کلیدی و کاملاً تخصصی است و لازم است تا با بهره‌مندی از مشاوره آگاه کارشناسان در طراحی سیستم‌های فرآیندی انجام شود. در عین حال مهم است که به دقیق‌ترین لیست قیمت ابزار دقیق محصول برندهای برتر بازار دسترسی داشته باشید. جهت خرید آنلاین تجهیزات ابزار دقیق (Instrumentation) می‌توانید از خدمات اینترنتی گروه اینرژی برای عرضه در سراسر کشور استفاده کنید. کارشناسان ما در سایت اینرژی مجری تخصصی فروش ابزار دقیق در کنار شما هستند تا به شما برای بررسی مشخصه‌های فنی و شرایط و قابلیت‌های کاربردی انواع این تجهیزات خدمات مشاوره‌ای لازم را ارائه نمایند. اینرژی در تمامی مراحل خرید اینترنتی تجهیزات ابزار دقیق همراه شما است و با درج اطلاعات دقیق و دسترسی به دامنه وسیع از تجهیزات به شما برای پیدا کردن بهترین تجهیز متناسب با سیستم‌های صنعتی کمک خواهد کرد.
