سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

بررسی تخصصی سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

دروازه‌ای به سوی پایش بی‌وقفه و دقیق سطح مایعات

در قلمرو پویای صنایع مدرن، اندازه‌گیری سطح مایعات، نقشی حیاتی در بهینه‌سازی فرآیندها و تضمین ایمنی ایفا می‌کند. سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX11، با طراحی مبتکرانه و تمرکز بر پایداری عملکرد، به عنوان یک راه‌حل برجسته برای این نیاز حیاتی، خود را معرفی می‌کند. در این بررسی عمیق، به کاوش در قابلیت‌های فنی و مزایای عملیاتی این دستگاه خواهیم پرداخت.

بخش اول: در قلب سنجش – دیافراگم جداکننده فرآیند ذوب و مرجع مطلق

اصل اندازه‌گیری: دیافراگم جداکننده فرآیند ذوب

در بطن سنسور هیدرواستاتیک FMX11، فناوری دیافراگم جداکننده فرآیند ذوب نهفته است. این رویکرد پیشرفته در طراحی سنسورهای فشار، مزایا و معایب خاص خود را دارد:

مزایای دیافراگم جداکننده فرآیند ذوب:

• استحکام بی‌نظیر: این دیافراگم‌ها، که غالباً از فلزات مستحکم ساخته می‌شوند، مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر شرایط محیطی سخت از خود نشان می‌دهند و برای کاربردهای چالش‌برانگیز ایده‌آل هستند.
• پایداری عملکردی: دیافراگم‌های فلزی، ثبات طولانی‌مدت بی‌نظیری در اندازه‌گیری فشار ارائه می‌دهند، که به معنای حفظ دقت اندازه‌گیری در دوره‌های زمانی طولانی است.
• سازگاری شیمیایی گسترده: مقاومت عالی در برابر خوردگی، این دیافراگم‌ها را قادر می‌سازد تا با طیف وسیعی از مواد شیمیایی و سیالات کار کنند، و آن‌ها را برای صنایع متنوعی مناسب می‌سازد.

ملاحظات دیافراگم جداکننده فرآیند ذوب:

همانند هر فناوری پیشرفته‌ای، این رویکرد نیز با ملاحظاتی همراه است:

• هزینه اولیه: تولید دیافراگم‌های فلزی در مقایسه با برخی مواد دیافراگمی دیگر، می‌تواند پرهزینه‌تر باشد، که ممکن است بر قیمت نهایی ترانسمیتر فشار تأثیر بگذارد.
• حساسیت: در برخی موارد، دیافراگم‌های فلزی ممکن است حساسیت کمتری نسبت به تغییرات جزئی فشار از خود نشان دهند، بنابراین برای کاربردهایی که حساسیت بسیار بالایی نیاز دارند، شاید بهترین گزینه نباشند.
• وزن: دیافراگم‌های فلزی می‌توانند سنگین‌تر از همتایان خود باشند، که در کاربردهایی که وزن یک عامل محدودکننده است، اهمیت می‌یابد.

فشار مرجع: تمرکز بر اندازه‌گیری مطلق

هنگامی که یک ترانسمیتر فشار با فشار مرجع مطلق عمل می‌کند، به این معنی است که اندازه‌گیری‌های آن نسبت به خلأ کامل یا فشار صفر مطلق ارجاع داده می‌شوند. به عبارت دیگر، این ترانسمیتر، فشار اتمسفر را نیز در محاسبات خود لحاظ کرده و فشار را نسبت به عدم وجود کامل فشار (معادل ۰ psi یا ۰ بار) اندازه‌گیری می‌کند.

مزایای اندازه‌گیری فشار مطلق:

• دقت در کاربردهای خلأ بالا: اندازه‌گیری فشار مطلق به طور خاص در محیط‌هایی که شامل سطوح بالای خلأ هستند، بسیار کاربردی است، زیرا در این شرایط، دانستن فشار نسبت به عدم وجود کامل هوا یا گاز حیاتی است.

محدودیت‌های اندازه‌گیری فشار مطلق:

• نامناسب برای فشار نسبی: اندازه‌گیری فشار مطلق، تغییرات فشار اتمسفر را در نظر نمی‌گیرد. از این رو، برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌گیری فشار نسبت به فشار اتمسفر فعلی وجود دارد (که معمولاً با ترانسمیترهای فشار گیج انجام می‌شود)، مناسب نیست.

دامنه اندازه‌گیری فشار مطلق: انعطاف‌پذیری در مقیاس‌های گوناگون

دامنه اندازه‌گیری فشار مطلق برای سنسور فشار هیدرواستاتیک FMX11، دو محدوده اصلی را پوشش می‌دهد:

• از ۰ تا ۲ متر آب و از ۰ تا ۲۰ متر آب: این محدوده که بر حسب متر آب (mH2O) بیان می‌شود، به این معناست که ترانسمیتر می‌تواند فشارها را از ۰ متر آب (فشار صفر مطلق) تا ۲ متر آب و همچنین از ۰ تا ۲۰ متر آب اندازه‌گیری کند. این دامنه به طور خاص برای کاربردهایی مفید است که اندازه‌گیری فشار در سیستم‌های مایع و ارتفاع ستون آب، واحد سنجش اصلی محسوب می‌شود.
• از ۰.۷- تا ۰.۲ بار و از ۱- تا ۲ بار: این بخش از دامنه که بر حسب بار (bar) بیان می‌شود، شامل مقادیر منفی (نشان‌دهنده فشار زیر فشار اتمسفر) و مقادیر مثبت (نشان‌دهنده فشار بالاتر از فشار اتمسفر) است. بنابراین، ترانسمیتر قادر است فشارها را از ۰.۷- بار تا ۰.۲ بار و از ۱- بار تا ۲ بار را با دقت اندازه‌گیری کند.

مشخصات عملکرد سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

بخش دوم: عملکرد و دقت – ستون‌های اعتماد در سنجش

دقت: سنجش واقعی با حداقل انحراف

دقت یک ترانسمیتر، نشان‌دهنده میزان انطباق خروجی اندازه‌گیری آن با فشار واقعی در محیط عملیاتی است. سنسور FMX11 در این زمینه، دو گزینه اصلی را ارائه می‌دهد: ≤ 0.35± %FS و ≤ 0.5± %FS.

• ≤ 0.35± %FS: این مشخصه بیانگر آن است که برای اندازه‌گیری فشار در محدوده مشخص شده در مقیاس کامل (FS – Full Scale) ترانسمیتر، حداکثر خطای بالقوه ۰.۳۵± درصد از محدوده مقیاس کامل خواهد بود. به عبارت دیگر، خوانش فشار اندازه‌گیری شده می‌تواند تا ۰.۳۵ درصد از حداکثر فشاری که ترانسمیتر برای آن طراحی شده است، انحراف داشته باشد. هرچه این درصد کمتر باشد، دقت اندازه‌گیری بالاتر است.
• ≤ 0.5± %FS: این گزینه نیز، مشابه مورد قبلی، حداکثر خطای ۰.۵± درصد از محدوده مقیاس کامل را نشان می‌دهد. این رقم در مقایسه با سطح دقت اول، نشان‌دهنده اندازه‌گیری کمی دقیق‌تر است.

جزئیات دقیق دقت:

دقت مرجع شامل غیرخطی بودن (پس از تنظیمات نقطه حد)، هیسترزیس، و عدم تکرارپذیری است که همگی مطابق با استاندارد IEC 60770 تعیین شده‌اند:

1. غیرخطی بودن (Non-linearity): این معیار به انحراف اندازه‌گیری واقعی از یک پاسخ خطی ایده‌آل اشاره دارد. به عبارت دیگر، هرگونه انحنا یا انحراف از رابطه خطی بین فشار ورودی و سیگنال خروجی را محاسبه می‌کند.
2. هیسترزیس (Hysteresis): هیسترزیس، تفاوت در مقادیر خروجی را زمانی که فشار به صورت افزایشی اعمال می‌شود در مقابل زمانی که به صورت کاهشی منتشر می‌شود، محاسبه می‌کند. این ویژگی نشان می‌دهد که حسگر تا چه میزان “حافظه” فشارهای قبلی را حفظ می‌کند.
3. عدم تکرارپذیری (Non-repeatability): این فاکتور به تغییرات در اندازه‌گیری‌ها می‌پردازد، زمانی که فشار یکسانی را چندین بار اعمال می‌کنید و سازگاری خروجی سنسور را در مواجهه با اعمال مکرر فشار یکسان ارزیابی می‌کند.

برای اندازه‌گیری فشار با محدوده بیشتر یا مساوی ۴۰۰ میلی‌بار، دقت ≤ ۰.۳۵ درصد محدوده مقیاس کامل است. اما برای اندازه‌گیری فشار با محدوده کمتر از ۴۰۰ میلی‌بار، دقت ≤ ۰.۵۰ درصد محدوده مقیاس کامل است. این تنوع در دقت نشان می‌دهد که عملکرد سنسور بسته به محدوده عملیاتی، ممکن است کمی متفاوت باشد.

پایداری طولانی‌مدت: ثبات در گذر زمان

پایداری طولانی‌مدت، عاملی اساسی در ارزیابی حفظ دقت ترانسمیتر فشار در طول دوره استفاده است. میزان این مشخصه برای سری FMX11، برابر با ≤ 0.1± %FS می‌باشد، که نشان می‌دهد در شرایط عملیاتی مرجع، خروجی ترانسمیتر فشار نباید بیش از ۰.۱± درصد از محدوده مقیاس کامل (FS) در درازمدت تغییر کند. به عبارت دیگر، ترانسمیتر در طول زمان در این محدوده تغییر مشخص شده، دقیق باقی خواهد ماند.

• با توجه به این میزان پایداری بلندمدت تحت شرایط عملیاتی مرجع، خروجی ترانسمیتر نباید بیش از ۰.۱± درصد از حد بالای محدوده (URL – Upper Range Limit) در سال تغییر کند. URL به حداکثر فشاری که ترانسمیتر برای اندازه‌گیری آن طراحی شده است، اشاره دارد.
• پایداری طولانی‌مدت در کاربردهایی که اندازه‌گیری فشار دقیق و ثابت در یک دوره طولانی نیاز است، حیاتی است و تضمین می‌کند که ترانسمیتر فشار دقت و قابلیت اطمینان خود را حفظ می‌کند، که به ویژه در صنایعی که ایمنی، کنترل کیفیت و ثبات فرآیند در آن‌ها اهمیت دارد، بسیار مهم است.

زمان پاسخ‌گویی: واکنش آنی به تغییرات دینامیک

زمان پاسخ‌گویی، عامل مهمی در ارزیابی سرعت واکنش ترانسمیتر فشار به تغییرات فشار است. زمان پاسخ‌گویی سری FMX11 برابر با ≤ 15 ms است، که به این معناست که ترانسمیتر قادر است به تغییرات فشار در ۱۵ میلی‌ثانیه یا کمتر پاسخ دهد.

• این بدان معناست که ترانسمیتر می‌تواند فشار جدیدی را در عرض ۱۵ میلی‌ثانیه یا سریع‌تر پس از تغییر فشار اعمال شده، شناسایی و منعکس کند.
• زمان پاسخ‌گویی سریع در کاربردهایی که تغییرات سریع فشار نیاز به نظارت و کنترل دارند، حیاتی است. به عنوان مثال، در فرآیندهای صنعتی پویا یا سیستم‌های حیاتی ایمنی، زمان پاسخ‌گویی سریع تضمین می‌کند که اندازه‌گیری فشار، شرایط فعلی را به دقت و بدون تأخیر قابل‌توجهی منعکس می‌کند.

مشخصات الکتریکی سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

بخش سوم: اتصالات و حفاظت الکتریکی – شریان‌های حیاتی سیستم

مشخصات الکتریکی: خروجی استاندارد و حفاظت‌های حیاتی

خروجی این سری از سنسورها از نوع سیگنال جریانی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر می‌باشد. این نشان می‌دهد که ترانسمیتر فشار یک سیگنال جریان در محدوده ۴ میلی‌آمپر (mA) تا ۲۰ میلی‌آمپر تولید می‌کند. خروجی جریان متناسب با فشار اندازه‌گیری شده است و روشی رایج برای انتقال داده‌های حسگر در کاربردهای صنعتی و کنترل فرآیند محسوب می‌شود.

• ۴ میلی‌آمپر معمولاً حد پایین سیگنال خروجی را نشان می‌دهد و مربوط به پایین‌ترین فشار یا نقطه صفر محدوده اندازه‌گیری است.
• ۲۰ میلی‌آمپر حد بالایی سیگنال خروجی است و مربوط به بالاترین فشار یا محدوده مقیاس کامل ترانسمیتر است.

سیگنال جریانی ۲۰ – ۴ میلی‌آمپر به دلایل مختلفی در تنظیمات صنعتی به طور گسترده استفاده می‌شود:

• در مقایسه با سیگنال‌های ولتاژی، کمتر مستعد نویز در طول کابل‌های طولانی است.
• قابلیت ارائه نظارت مداوم و توانایی نشان دادن نقص سنسور (به عنوان مثال، با افت سیگنال به زیر ۴ میلی‌آمپر).
• یک سیگنال استاندارد و پذیرفته شده در اتوماسیون صنعتی و سیستم‌های کنترل است.

محافظت در برابر قطبیت معکوس: تضمین ایمنی الکتریکی

محافظت از قطبیت معکوس، یکی دیگر از ویژگی‌های مهم دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله ترانسمیترهای فشار سری FMX11، است. این یک اقدام ایمنی است که برای جلوگیری از آسیب به دستگاه در صورت اتصال ولتاژ منبع تغذیه با قطبیت معکوس (مثلاً، سوییچ شدن اتصالات مثبت و منفی) طراحی شده است.

• این ویژگی تضمین می‌کند که اگر ولتاژ منبع تغذیه به صورت مخالف وصل شود، ترانسمیتر فشار آسیبی نمی‌بیند.
• این خصوصیت به ویژه در تأسیسات صنعتی و صحرایی که ممکن است خطاهای سیم‌کشی رخ دهد، بسیار مفید است، زیرا یک لایه محافظ به دستگاه اضافه می‌کند و به جلوگیری از آسیب‌های پرهزینه و خرابی ناشی از اتصالات نادرست کمک می‌کند.

مشخصات شرایط محیطی سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

بخش چهارم: مقاومت محیطی – پایداری در سخت‌ترین شرایط

مشخصات شرایط محیطی: دوام در نوسانات دمایی و رطوبت

در این سری از ترانسمیترها، محدوده دمای سیال از ۱۰- تا ۷۰+ درجه سانتی‌گراد به محدوده دماهایی اشاره دارد که در آن ترانسمیتر فشار می‌تواند فشار را در محیطی که در معرض آن قرار دارد، به طور دقیق و ایمن اندازه‌گیری کند.

• ۱۰- درجه سانتی‌گراد: نشان می‌دهد که ترانسمیتر می‌تواند در محیط‌های سرد تا ۱۰- درجه سانتی‌گراد بدون مشکل کار کند و فشار را حتی در شرایط نسبتاً کم دما اندازه‌گیری کند.
• ۷۰+ درجه سانتی‌گراد: حد بالای محدوده دما است و به این معنی که ترانسمیتر می‌تواند محیط‌های با دمای بالاتر تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد را بدون به خطر انداختن عملکرد خود، مدیریت کند.

محدوده دمای سیال بسیار مهم است زیرا تضمین می‌کند که ترانسمیتر فشار برای کاربرد در محیط‌هایی با درجه حرارت در این محدوده مشخص شده، مناسب است.

درجه حفاظت:

رده‌بندی درجه حفاظت (IP)، اطلاعاتی در مورد سطح حفاظت ترانسمیتر فشار در برابر نفوذ جامدات و مایعات ارائه می‌کند. برای سری FMX11، درجه حفاظت برابر با IP68 می‌باشد.

• رقم اول (۶): نشان‌دهنده سطح بالایی از محافظت در برابر گرد و غبار و مواد جامد است. این بدان معنی است که ترانسمیتر کاملاً ضد گرد و غبار و مقاوم در برابر نفوذ ذرات جامد است.
• رقم دوم (۸): بیانگر سطح بالایی از محافظت در برابر نفوذ مایعات است. این به این معنی است که ترانسمیتر قادر است بدون ورود آب به داخل محفظه، در آب با عمق بیش از یک متر، غوطه‌ور شود.

بنابراین، IP68 نشان می‌دهد که ترانسمیتر فشار بالاترین سطح حفاظت را در برابر ذرات جامد و مایعات دارد، که آن را در برابر عوامل محیطی بسیار مقاوم می‌سازد.

محدوده دمای دیافراگم:

محدوده دمای دیافراگم به محدوده دماهایی اشاره دارد که دیافراگم ترانسمیتر فشار می‌تواند بدون تأثیر منفی بر عملکرد یا یکپارچگی ساختار آن تحمل کند و در این مورد از ۱۰- تا ۷۰+ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. این بدان معناست که دیافراگم، که جزء حیاتی ترانسمیتر فشار است، می‌تواند به طور مؤثر و ایمن در این دامنه دمایی کار کند و یکپارچگی ساختاری خود را حفظ نماید.

مشخصات مکانیکی سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

بخش پنجم: ساختار فیزیکی – مصالح برتر و اتصالات هوشمند

مشخصات مکانیکی: از دریچه محافظ تا جنس بدنه

اتصال مکانیکی به نحوه اتصال فیزیکی ترانسمیتر فشار به فرآیند یا سیستم اندازه‌گیری آن اشاره دارد. در این سری از سنسور هیدرواستاتیک، اتصال مکانیکی از نوع دریچه محافظ (Protective Cap) می‌باشد.

• حفاظت از محیط زیست: این دریچه از اجزای حساس ترانسمیتر فشار در برابر عوامل محیطی (مانند گرد و غبار، رطوبت یا آسیب فیزیکی) محافظت می‌کند.
• ضمیمه رزوه‌ای و مدیریت کابل: دریچه‌های محافظ اغلب به گونه‌ای طراحی می‌شوند که روی ترانسمیتر فشار رزوه شوند و اتصال ایمن و مهر و موم شده‌ای را فراهم می‌کنند. برخی از آن‌ها ممکن است شامل کابل‌ها یا کانکتورهایی برای مدیریت کابل‌های الکتریکی نیز باشند.

اتصالات مکانیکی در ترانسمیتر هیدرواستاتیک سری FMX11، از دو جنس فولاد ضد زنگ ۱.۴۴۳۵ (316L) و فولاد ضد زنگ ۱.۴۴۰۴ (316L) ساخته شده است.

• فولاد ضد زنگ ۳۱۶L: این آلیاژ فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و عملکرد در محیط‌های مختلف (به ویژه محیط‌های خورنده) شناخته شده است. حرف L در 316L به معنای کربن کم است که مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می‌دهد.

استفاده از فولاد ضد زنگ 316L در صنایعی مانند فرآوری شیمیایی، غذا و نوشیدنی و داروسازی که ممکن است دیافراگم ترانسمیتر فشار با مواد تهاجمی تماس پیدا کند، رایج است.

 

مهر و موم در سری FMX11 از ترانسمیترهای فشار از جنس EPDM (اتیلن پروپیلن دیان مونومر) می‌باشد. EPDM یک ترکیب لاستیک مصنوعی است که به دلیل مقاومت عالی در برابر عوامل محیطی و تطبیق‌پذیری شناخته شده است.

• مقاومت شیمیایی: EPDM مقاومت خوبی در برابر طیف وسیعی از مواد شیمیایی دارد.
• مقاومت در برابر دما: مقاومت بسیار خوبی در برابر دمای فرین از خود نشان می‌دهد و برای کاربردهای دما بالا و پایین مناسب می‌سازد.
• مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و ازن: EPDM در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV) و ازن بسیار مقاوم است و آن را به یک انتخاب محبوب برای کاربردهای در فضای باز تبدیل می‌کند.
• مقاومت در برابر آب و هوا: به دلیل مقاومت استثنایی خود در آب و هوا شناخته شده است.

EPDM به طور گسترده برای کاربردهای آب‌بندی، عایق‌بندی و در صنایع ساخت و ساز و خودروسازی استفاده می‌شود.

تاییدیه‌ها و گواهینامه‌های سنسور هیدرواستاتیک Endress+Hauser سری FMX 11

بخش ششم: تاییدیه‌ها و گواهینامه‌ها – ضامن کیفیت و انطباق جهانی

تاییدیه‌های جهانی:

تاییدیه‌ها و گواهینامه‌ها مانند CE و c-UL-us، نقش مهمی در تضمین ایمنی، انطباق و قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی، از جمله ترانسمیترهای فشار دارند.

1. CE (مطابقت اروپایی):
   • استانداردهای اروپایی و دسترسی به بازار: علامت CE برای محصولات فروخته شده در منطقه اقتصادی اروپا (EEA) اجباری است و نشان می‌دهد که محصول با دستورالعمل‌ها و استانداردهای اتحادیه اروپا (EU) مطابقت دارد، که دسترسی به بازار قابل توجهی را فراهم می‌کند.
   • اعتماد مصرف‌کننده: نشان CE اعتماد مصرف‌کننده را افزایش می‌دهد زیرا نشان می‌دهد که محصول استانداردهای ایمنی و عملکرد مورد نیاز را برآورده کرده است.
2. c-UL-us (Underwriters Laboratories و UL Canada):
   • تضمین ایمنی و تطابق قانونی: گواهی c-UL-us، ارائه شده توسط Underwriters Laboratories (UL)، تضمین می‌کند که محصول تحت آزمایش‌های ایمنی دقیق قرار گرفته است و استانداردهای ایمنی را در ایالات متحده و کانادا رعایت می‌کند. این امر برای اهداف قانونی و نظارتی در این مناطق ضروری است.
   • دسترسی به بازار: داشتن گواهینامه c-UL-us امکان فروش و استفاده از محصول را در بازارهای آمریکای شمالی (ایالات متحده و کانادا) فراهم می‌کند.