دکانتر SBR- Decanter یا سرریز شناور

دکانتر SBR- Decanter یا سرریز شناور

 

نحوه عملکرد دکانتر SBR:

  • ارسال سیگنال از طریق PLC به دکانتر پس از گذشت زمان کافی جهت زلال­سازی
  • انتقال دکانتر به زیر سطح آب از طریق محرک برقی
  • تنظیم میزان جریان خروجی براساس میزان استغراق سرریز
  • عمل کردن سوییچ القایی محرک در زمانی که سطح آب به پایین ترین حد رسیده و توقف عملیات تخلیه
  • حرکت محرک به سمت نقطه پارک برای شروع سیکل بعدی
  • عمل كردن سوييچ القايي محرك در زمان رسیدن دكانتر به نقطه پارك

اجزای تشکیل دهنده دکانتر  SBR

  1. کانال و سرریز سیال ورودی
  2. ناودان های انتقال سیال از سرریز به لوله ورودی
  3. کلکتور چرخنده خروجی
  4. اتصال چرخنده
  5. مانع کفاب
  6. محرک برقی

مشخصات فنی دکانتر SBR:

  • جنس:کلیه قطعات از جنس فولاد ضد زنگ
  • ظرفیت تخلیه : 5/2 مترمکعب در دقیقه به ازای هر متر طول در شرایط نرمال (بسته به طول و ارتفاع آب بر روی سرریز )
  • ابعاد: طول دکانترهای ساخت این شرکت بین 3 تا 10 متر (ساخت طول­های متفاوت به صورت سفارشی)
  • انعطاف ­پذیری خوب در برابر تغییرات دبی به دلیل توانایی تنظیم سرعت حرکت دکانتر
  • مقاوم در برابر خوردگی
  • ارتقا بهره برداری از سیستم به دلیل انتقال فاضلاب تصفیه شده از طریق سریز به داخل کانال دکانتر و رویت کیفیت آن
  • تعمیر و نگهداری آسان و حداقل ، به دلیل نصب سیستم درایو در خارج از تانک
  • عملکرد به عنوان سرریز در شرایط سیلاب و دبی زیاد، جهت جلوگیری از ایجاد خسارت به واحد تصفیه خانه

ترانسمیتر دما, Temperature Transmitter

ترانسمیتر دما, Temperature Transmitter

به طور کلی ترانسمیترها نقش مهمی در شناسائی و نظارت بر فاکتورهای مختلف دارند و ترانسمیتر دما یکی از مهم‌ترین آن‌هاست. این ابزارها که تحت عنوان تمپرچر ترانسمیتر، تمپرشر ترانسمیتر و ترانسدیوسر دما هم در بازار شناخته می‌شوند، نقش مهمی در کنترل فرآیندهای صنعتی دارند و به اپراتورها کمک می‌کند که تمامی شرایط فرآیند را در اختیار خود داشته باشند. ترانسمیتر از یک واژه انگلیسی بر گرفته شده که نشان دهنده سیستم انتقال دما و حرارت است. زمانی که ترانسمیتر دما در یک سیستم صنعتی به کار گرفته می‌شود، از آن برای تشخیص اختلاف دما و تغییر دما کمک گرفته شده و نتیجه را به صورت داده به اپراتور گزارش می‌کند.

ترانسمیتر دما یوکوگاوا
ترانسمیتر دما روزمونت
ترانسمیتر دما اندرس هاوزر
ترانسمیتر دما ای بی بی ABB
ترانسمیتر دما زیمنس
ترانسمیتر دما هانیول
ترانسمیتر دما ویکا
ترانسمیتر دما جومو

ترانسمیتر دما چیست؟

ترانسمیتر دما (Temperature Transmitter) تحت عنوان ابزاری برای کنترل اختلاف دما در یک سیستم و گزارش آن به اتاق کنترل شناخته می شود. این ابزار شامل دو بخش تشخیص و انتقال است. در قسمت تشخیص، تغییرات دمای سیستم با کمک دماسنج های مختلف، اغلب ترموکوپل ها، تشخیص داده می شود و این تغییر دما به یک سیستم تبدیل جریان حرارتی به جریان الکتریکی انتقال داده میشود. در واقع نتیجه نهایی تشخیص دما یک داده دیجیتالی یا آنالوگ است که در صفحه نمایش گزارش می شود. بخش دوم کار ترانسمیتر دما یا همان تمپرچر ترانسمیتر، انتقال نتایج به دست آمده به سیستم کنترل است. البته این به این معنی نیست که سیستم انتقال پیچیده ای برای آن در نظر گرفته شده و در یک اتاق کنترل جدا گزارش می‌شود. گاهی این انتقال شامل نشان دادن نتیجه به دست آمده در یک صفحه نمایش کوچک بر روی خود ترانسمیتر است. در واقع ترانسمیتر بر روی سیستم نصب شده و اپراتور یا بازرس به هنگام بازرسی سیستم می تواند تغییرات و تحولات دمایی گزارش شده بر روی صفحه نمایش را ببیند. شرکت ابزار سنجش آریا نماینده فروش محصولات ابزار دقیق مانند سنسور pH، گیج دما و سنسور دما نیز می باشد.

 نحوه عملکرد ترانسمیتر دما

با توجه به تعریفی که برای ترانسمیتر دما ارائه شد، به احتمال زیاد درک کاملی از عملکرد آن دارید. این ابزار بر روی یک فرآیند صنعتی نصب می شود و امکان کنترل دما را برای آنها فراهم می کند. در ترانسمیترها از یک دماسنج، اغلب به صورت ترموکوپل استفاده می شود. این ترموکوپل می تواند دمای سیستم را تشخیص داده و آن را به صورت داده دیجیتال در اختیار ابزار قرار دهد. نتیجه نهایی کار به صورت داده های الکتریکی یا شدت جریان گزارش می شود که ممکن است جریانی بین ۲۰ تا ۴۰ میلی آمپر در نوع الکتریکی فشار هوا گزارش شود.

 انواع مختلف ترانسمیتر

بطور کلی انواع ترانسمیتر دما با توجه به نحوه نصب آنها همچنین به نسل های مختلف آنها دسته بندی می شوند. اگر بخواهیم آنها را بر مبنای نحوه نصب تقسیم بندی کنیم، با سه دسته زیر مواجه هستیم:

  • ترانسمیتر دما نوع استوانه ای هد مونت (head mounted Transmitter)
  • ترانسمیتر دمای نوع ریل مونت (rail mounted Transmitter)
  • ترانسمیتر دمای نوع فیلد مانت (Field Mounted Transmitter)

اما معیار مهم دیگری که برای دسته بندی انواع تمپرچر ترانسمیتر می‌توانیم از آن استفاده کنیم، معرفی آنها در نسل های مختلف است. نسل اولیه این ترانسمیترها خروجی خود را به صورت سیگنال های آنالوگ گزارش می‌دادند. در این دستگاه ها از یک سنسور استفاده می شد که قادر به تشخیص دما بود. معمولا این سنسورها از نوع ترموکوپل های صنعتی بوده و خروجی آنها به شکل سیگنال های بین ۰ تا ۱۰ ولت یا سیگنال های بین ۴ تا ۲۰ میلی آمپر است.

نسل دوم ترانسمیترهای دما شامل ابزارهایی بودند که خروجی آنها به صورت دیجیتالی بوده و محدوده مختلفی را تحت پوشش قرار می دهند. این دستگاه ها در شرایط مختلف قابل استفاده هستند و تغییرات وسیع دمائی را به صورت تغییرات مثبت و منفی گزارش می دهند. برخی از آنها قادر به گزارش نتیجه به صورت میلی ولت بوده و برخی نتایج را به صورت تابعی از مقاومت و به صورت اهم گزارش می دهد. نسل سوم ترانسمیتر دما گروهی هستند که خروجی آنها به صورت دیجیتالی است. این ترانسمیترها که به عنوان ترانسمیتر هوشمند هم شناخته می‌شوند، نتایج را به صورت داده های دیجیتالی گزارش می دهند و از پروتکل های صنعتی و کالیبراسیون هم پشتیبانی می کنند.

البته دسته بندی های دیگری مانند ترانسمیتر فعال و ترانسمیتر غیرفعال نیز برای ترانسمیترهای دما استفاده میشود. ترانسمیترهای غیر فعال مسیر تغذیه جداگانه ای ندارند و از روی همان خطوط جریان خروجی ولتاژ مورد نظر خود را تامین می کند. این در حالی است که ترانسمیترهای فعال نتایج را به صورت جریان استاندارد بین ۴ تا ۲۰ میلی آمپر ارسال می کنند و نیاز به منبع تغذیه جداگانه دارند. اصولاً ترانسمیترهای غیرفعال طرفدار بیشتری دارند و به دلیل عدم استفاده از سیستم های تامین منبع جریان، امکان استفاده از آنها در شرایط مختلف وجود دارد.

 از ترانسمیتر دما کجا استفاده میشود؟

به طور کلی ترانسمیتر ها به عنوان ابزار دقیق استفاده می شوند و وظیفه آنها کنترل پارامترها و فاکتورهای مختلف صنعتی است. به عنوان مثال ترانسمیتر دما برای اندازه گیری دما و تغییرات آن در یک فرآیند و ترانسمیتر فشار برای اندازه گیری و تغییرات فشار استفاده می شود. بنابراین از تمپرچر ترانسمیتر می توان در نقش های مختلفی استفاده کرد. برخی از این نقش ها عبارتند از:

  • اندازه گیری و کنترل دما در یک کوره صنعتی یا غیر صنعتی
  • اندازه گیری و کنترل تغییرات دما در اثر واکنش های شیمیایی
  • اندازه گیری و کنترل دما در موتورهای صنعتی برای ایجاد شرایط بهینه
  • اندازه گیری و کنترل دما در سیستم های پایپینگ در فرایندهای صنعتی و پالایشگاهی
  • اندازه گیری و کنترل دما در مخزن های تحت فشار و محل انجام واکنش های شیمیایی
  • اندازه گیری و کنترل دما در دیگ بخار و در بویلر ها.

اطلاعاتی که در مورد ترانسمیتر دما داده شد، بیشتر عمومی هستند و برای استفاده تخصصی و فنی از آن ها لازم است که هم اپراتور و هم نصاب ترانسمیتر آشنایی کامل با آنها داشته باشند. در حقیقت ترانسمیترها ابزار های حرفه ای و تخصصی محسوب می شوند.

دیافراگم سیل , diaphragm seal

دیافراگم سیل , diaphragm seal

دیافراگم سیل که سیل دیافراگمی نیز نامیده می شود، از جمله ابزارهایی است که می‌تواند نقش مهمی در کنترل فشار سیستم های پالایشگاهی و کارخانه های صنعتی حاوی مواد خورنده داشته باشد. این ابزارها در نقش های مختلفی و برای سیالات مختلف قابل کاربرد هستند. البته طبیعی است که در طراحی بخش های مختلف آنها تغییراتی به وجود می‌آید و این تغییرات باعث می‌شود که ما برای هر کدام از سیالات و برای هر کدام از کاربردهای خود نیاز به یک سبک و نوع خاص داشته باشیم. پس در ابتدا یک تعریف کلی از دیافراگم سیل ارائه خواهیم داد و سپس به بررسی قسمتهای مختلف آنها و همچنین تفاوت آنها با دیافراگمی خواهیم پرداخت.

دیافراگم سیل

دیافراگم سیل چیست؟

دیافراگم سیل یا دیافراگم درزبندی یا حتی دیافراگم آب بندی یک ابزار با طراحی خاص است که از یک غشای انعطاف پذیر در یک محیط ایزوله برای انتقال فشار استفاده می کند. این دستگاه عملکرد نسبتاً ساده‌ای دارد و تغییر فشار در دو طرف یک پرده نازک و منعطف ما را به نتیجه مطلوب می رساند. حقیقت ماجرا این است که ما پرده را بین یک سیال و یک دستگاه فشارسنج مانند ترانسمیتر اختلاف فشار یا ترانسمیتر فشار قرار می‌دهیم. تغییرات فشار در سیال یا هر گونه تغییر در وضعیت آن باعث تغییر شکل و ظاهر پرده دیافراگم می‌شود که خود را به صورت اختلاف فشار در دستگاه ترانسمیتر نشان می دهد.

Related image

یک دیافراگم سیل از چه قسمت هایی تشکیل شده است؟

به طور کلی دیافراگم سیل را می توانیم در دو گروه قرار دهیم. برخی از آنها به صورت فلنجی هستند و برخی نیز از سبک طراحی اینتگرال یا قوطی مانند برخوردار هستند. ابزارهای فلنجی از دو فلنج تشکیل شده اند که بین آنها یک غشای نازک به عنوان پرده دیافراگم قرار گرفته است. یک سمت پرده با سیال در ارتباط است و سمت دیگر آن با یک ماده خاص مانند روغن های سیلیکون یا گلیسیرین پر می شود. اما در مورد دیافراگم سیل قوطی مانند ما با یک محفظه به شکل قوطی مواجه هستیم که پرده دیافراگم در داخل آن قرار می‌گیرند و سایر قسمت های آن کاملا نسبی به ابزارهای فلنجی هستند.

 

سیل دیافراگمی در چه حوزه هایی کاربرد دارد؟

گفتیم که دیافراگم سیل قرار است که بین یک سیال و یک ترانسمیتر فشار یا ترانسمیتر اختلاف فشار به کار گرفته شود. سوالی که در اینجا وجود دارد این است که ما چه نیازی به وجود سیل دیافراگم داریم؟ آیا امکان اندازه گیری مستقیم به فشار وجود ندارد؟ در حقیقت این ابزار در شرایطی به کار برده می شود که ما ارتباط مستقیم بین سیال و ترانسمیتر را به صلاح نمی‌دانیم. برخی از مواد خاص مانند سیالات خورنده و اسیدی، سیالات با غلظت ویسکوزیته بالا و همچنین سیالات با قابلیت برودتی، به طور مستقیم بر روی دستگاه ترانسمیتر تاثیر گذاشته و عملکرد آن را مختل می کنند.

زمانی که ما به دنبال اندازه گیری فشار یا اختلاف فشار در این سیالات باشیم، اگر بخواهیم از ترانسمیتر های مقاوم استفاده کنیم، باید به سراغ تجهیزاتی از جنس مونل برویم. این وضعیت برای یک ترانسمیتر قابل چشم پوشی است، اما اگر ما به تعداد بالا نیاز داشته باشیم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و باید راهکار جایگزین را انتخاب کنید. پس با این تفاسیر به سراغ دیافراگم سیل می رویم که بین سیال و ترانسمیتر قرار می گیرد و وظیفه انتقال فشار را بر عهده دارد. تنها نگرانی که در این زمینه وجود دارد این است که معمولا این دستگاه ها با خطا در حدود 1.6 همراه هستند که باید قبل از کاربرد به طور کامل کالیبره شوند.

تفاوت دیافراگم و دیافراگمی چیست؟

یکی از مواردی که همیشه در صنعت باعث چالش شده و به نوعی باعث سرگیجه میشود، استفاده از دو لفظ دیافراگم و دیافراگمی است. بطور کلی، دیافراگم سیل یک ابزار جداگانه است که برای انتقال فشار به کار برده می شود. این ابزار بین سیال و ترانسمیتر قرار می گیرد. بنابراین به صورت انفرادی از لفظ دیافراگم برای آن استفاده می شود. حالا برخی از شرکت‌ها برای کاهش خطا و بالا بردن صحت اندازه گیری فشار، اقدام به تولید تجهیزات به صورت ترکیبی از دیافراگم سیل و ترانسمیتر کرده اند. این مجموعه به صورت کلی تحت عنوان دیافراگمی شناخته می شود.

اینکه بخواهیم بین این دو مورد گزینه برتر را انتخاب کنیم شاید چندان درست نباشد و در حقیقت برتری خاصی بین آنها نیست. اما در دیافراگمی شما با دو ابزار کاملا هماهنگ با یکدیگر مواجه هستید که آماده نصب در یک سیستم خاص است. این موضوع باعث می‌شود که کالیبره کردن همزمان آن ها برای شما بسیار راحت تر باشد. اما اگر خود شما ترجیح می‌دهید که هر دو ابزار را با هم نصب کنید و فرآیند کالیبره آنها را هم انجام دهید، مشکلی در مورد استفاده از دیافراگم سیل و سپس ترانسمیتر وجود ندارد و می توانید همان عملکرد را از آنها انتظار داشته باشید.

جنس پرده دیافراگم و فاکتورهای موثر بر انتخاب آنها

یکی از موارد مهمی که در خرید دیافراگم سیل به ما کمک می‌کند، مسئله در نظر گرفتن سیال و انتخاب پرده دیافراگم با توجه به وضعیت آن است. شرکت های تولید کننده این ابزار ها مانند شرکت ویکا، با توجه به این وضعیت انواع مختلفی از پرده های دیافراگمی را طراحی کرده اند که جنس آنها با یکدیگر متفاوت است. به طور کلی پرده های غیرفلزی از الاستومرهای عمومی و تخصصی مانند پلاستیک های پلیمری ساخته شده‌اند. این دیافراگم ها مقاومت بالایی در برابر شرایط خورنده دارند و از طرف دیگر تنها برای محدوده فشاری خاصی کاربرد دارند. این در حالی است که برای دیافراگم های فلزی از آلیاژهای مختلف فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل استفاده می شود. این آلیاژها شامل گریدهای مختلف مانند مونل، اینکونل، تانتالیوم و تیتانیوم می‌شوند که هر کدام از آنها ویژگی های متفاوتی دارند و این ویژگی ها کاربرد آنها را تحت تاثیر قرار می دهند. دیافراگم های فلزی ممکن است به صورت صاف یا به صورت چین دار طراحی شده باشند.

زمانی که شما قصد خرید دیافراگم سیل را دارید باید دیافراگم استفاده شده در آن را با توجه به نوع سیال، درجه حرارت اعمالی بر روی آن، جنس لوله ها، فشار گرم، فشار سیال و نوع ترانسمیتر انتخاب کنید. با توجه به این که یا فراهم استفاده شده در این ابزارها وظیفه جدا کردن ابزار اندازه گیری از محیط اندازه گیری را بر عهده دارد، مقاومت آن در برابر سیال و سایر شرایط محیطی بسیار مهم است

منیفولد ولو , Manifold Valve, شیر چند راهه

منیفولد ولو , Manifold Valve, شیر چند راهه

منیفولد ولو به عنوان یکی از بهترین ابزارها برای تنظیم بخشی از یک سیستم فرآیندی بدون قطعه جریان آن شناخته می‌شود. این ابزارها که تحت عنوان شیر چند راهه هم شناخته می‌شوند، به مهندسین این امکان را می‌دهند که جریان را از مسیرهای مختلف عبور دهند و تغییرات دلخواه خود را در هر مسیر به وجود بیاورند. به عنوان مثال ما اگر قصد تغییر فشار در ترانسمیترهای اختلاف فشار را داشته باشیم، به راحتی می‌توانیم از این شیرها به عنوان یک اکولایزر یا یکسان‌سازی کننده استفاده کنیم.

منیفولد ولو یا شیر چند راهه چیست؟

منیفولد ولو (Manifold Valve) یک نوع شیر چند راهی مخصوص تشکیل شده از چند نازل یا چند شیر سوزنی است که کنترل آن‌ها به کمک یک مدار انجام می‌گیرد و می‌تواند مسیر جریان را به شکل دلخواه تنظیم و تغییر دهد. وجود این شیرآلات برای سیستم‌های مختلف و به طور ویژه برای تنظیم فاکتورهایی مانند فشار در ترانسمیترهای اختلاف فشار بسیار مهم است. در حقیقت با کمک این شیرها می‌توان یک مسیر را قطع و جریان را به سمت مسیر دیگر هدایت کرد تا به راحتی فرایند تعمیرات و کالیبراسیون انجام شود.

منیفولد ولو

نحوه عملکرد شیرهای چند راهه

منیفولد ولو می‌تواند به عنوان نگهبان یا کنترلر در یک سیستم برای نقشه‌های مختلفی استفاده شود. این گروه از شیرآلات بیشتر به منظور یکسان سازی فشار در ترانسمیترهای اختلاف فشار به کار گرفته می‌شوند. فرض بگیرید که شما دارای یک سیستم فرآیندی هستید که امکان عبور جریان از مسیرهای مختلف وجود دارد. از طرف دیگر اگر شما از شیرهای چند راهه استفاده نکنید، برای انجام تعمیرات و کالیبراسیون و حتی تخلیه مواد لازم است که شیر اصلی را قطع کنید و پس از آن فرایند تنظیم را انجام دهید.

اما شیرهای منیفولد ولو دسترسی ما را به ترانسمیترهای فشار و ترانسمیترهای اختلاف فشار بسیار راحت‌تر می‌کند و به همین دلیل کالیبراسیون آنها با دردسر کمتری انجام می‌شود. وقتی که ما از یک شیر منیفولد استفاده می‌کنیم، بدون اینکه نیازی به خاموشی سایر تجهیزات ابزار دقیق تعریف شده در فرآیند خود داشته باشیم، می‌توانیم در هر مرحله شیر موردنظر را قطع کرده و جریان را به سمت دیگر هدایت کنیم. با این تفاسیر بدون اینکه نیازی به خاموشی سیستم یا بستن فرآیند داشته باشیم فرآیند تعمیر انجام می‌گیرد و سیستم هم به صورت یکپارچه به کار خود ادامه می‌دهد.

 انواع شیر چند راهه در بازار

زمانی که بحث استفاده از منیفولد ولو در یک سیستم کوچک مطرح می‌شود خیلی راحت می‌توانیم از سیستم‌های دوراهی استفاده کنیم که هم اندازه کوچکتری دارند و هم کنترل آن‌ها آسان‌تر است. اما در برخی موارد ما با تعداد جریان بیشتری مواجه هستیم و لازم است که جریان خروجی از شیر به مسیرهای متفاوتی تقسیم بندی شود. به همین دلیل در حال حاضر در بازار ما با سه دست شیر چند راهی مواجه هستیم:

منیفولد ولو 2 راهه

این شیرها بهترین انتخاب ممکن برای ترانسمیتر فشار هستند و ساختار آنها به شکلی است که از یک شیر مسدود کننده و یک شیر تست یا تخلیه تشکیل شده است. برای استفاده از این شیر منیفولد ما می‌توانیم شیر مسدود کننده را بسته و شیر تخلیه را به یک مولد فشار وصل کنیم و عملیات تست فشار را انجام دهیم. بنابراین بدون اینکه نیازی به خارج کردن شیر یا تجهیزات از خط فرآیندی خود داشته باشیم، به راحتی عملیات تست فشار انجام می‌شود.

منیفولد ولو 3 راهه

این بسته از شیرآلات 3 راهه بیشتر در مورد ترانسمیترهای اختلاف فشار به کار گرفته می‌شوند و به راحتی می‌توان به کمک آنها نقطه صفر ترانسمیتر اختلاف فشار را به دست آورد. شیرهای منیفولد سه راهه دارای دو شیر مسدود کننده بوده و یک شیر تعادل دهنده یا اکولایزر در آنها استفاده شده است. بنابراین ما برای به دست آوردن نقطه صفر در ترانسمیترهای اختلاف فشار، به راحتی می‌توانیم شیر مسدود کننده را بسته و شیر اکولایزر را باز کنیم. در این وضعیت فشار در دو طرف پرفشار و کم فشار برابر شده و اختلاف فشار به صفر می‌رسد. بنابراین دستگاه مورد نظر هم کالیبره شده و ما بهترین بهره را از منیفولد ولو سه راهه برده‌ایم.

منیفولد ولو 5 راهه

از لحاظ عملکرد تفاوت زیادی بین منیفولد ولو ۵ راهه و شیرهای سه راهه وجود ندارد. این شیرها باز هم برای ترانسمیترهای اختلاف فشار و برای کالیبره کردن آنها در نقطه صفر به کار برده می‌شوند. شیرهای ۵ راهه دارای دو شیر مسدود کننده، یک شیر اکولایزر و دو شیر ونت یا تست هستند. زمانی که مهندس فرآیند به دنبال پیدا کردن نقطه صفر ترانسمیتر اختلاف فشار باشد، می‌توان به راحتی ترانسمیتر را در سه یا پنج نقطه کالیبره کرده و روند پیدا کردن نقطه صفر را دقیقاً همانند شیرهای سه راهه انجام داد.

اهمیت کاربرد شیر چند راهه در یک سیستم

استفاده از منیفولد ولو می‌تواند با امتیازات زیادی برای ما همراه باشد. به طور کلی این شیرآلات در کالیبره کردن ترانسمیتر فشار و ترانسمیتر اختلاف فشار بهترین گزینه ممکن هستند. یعنی مهندس فرآیند بدون اینکه نیازی به خارج کردن تجهیزات داشته باشد یا مجبور شود که خط فرآیند خود را ببندند، به راحتی مسیر جریان را تغییر داده و نقطه اختلاف فشار صفر را به دست می‌آورد. این ویژگی جالب در بالا بردن بازدهی یک سیستم و همچنین جلوگیری از خاموشی‌ها نقش مهمی دارد. زمانی که هدف ما سرعت در انجام کار برای کار با ابزارها و تجهیزات ابزار دقیق باشد، منیفولد ولو یا شیرهای چند راهه این فرصت را به ما می‌دهند که در کمترین زمان ممکن و با بالاترین سرعت فرایند کالیبراسیون را انجام دهیم. مسئله خرید منیفولد ولو یا شیر چند راهه نیاز به در نظر گرفتن چند فاکتور مختلف دارد.

سوئیچ جریان, Flow Switch

سوئیچ جریان, Flow Switch

سوئیچ جریان یک دستگاه است که جریان هوا، بخار و مایع را نظارت می کند. این دستگاه یک سیگنال را به دستگاه دیگری مثل پمپ ارسال می کند و می تواند جریان را به پمپ برای خاموش و روشن شدن نشان دهد. جریان به معنای حرکت جسمی (سرعت) مایع، گاز یا بخار در یک لوله است که موجب سوئیچ شدن می شود. بدون جریان به معنای کاهش سرعت و یا گاهی اوقات توقف کامل است، و اجازه می دهد که سوئیچ به موقعیت اصلی بازگردد. سوئیچ جریان که کار کنترل جریان را به عهده دارد با نام فلو سوئیچ Flow Switch نیز شناخته شده است. بیشترین موارد استفاده از سوئیچ جریان در محافظت از پمپ ها، حفاظت از خنک کننده ها و هشدار برای نرخ جریان بسیار بالا و یا بسیار پایین است. از سوئیچ جریان می توان برای سنجش و مانیتورینگ جریان هوا، بخار و مایعات استفاده کرد.

فلو سوئیچ ایندومارت
فلو سوئیچ هانسبرگ

کاربرد سوئیچ جریان

یک سوئیچ جریان می‌تواند وظایف خاصی را بر اساس نیاز انجام دهد. به عنوان مثال ، هنگامی که جریان وجود ندارد می تواند یک موتور را متوقف کند، هنگامی که یک جریان وجود دارد ، یک موتور شروع می کند وقتی یک جریان متوقف میشود یا یک زنگ را قطع می کند و یا هشدار می دهد. نظارت بر جریان یک بخش ضروری از هر فرآیند صنعتی است. به همین دلیل، اکثر صنایع در حال انجام کارهایی هستند که برای اتخاذ برخی از راهکارهای قابل اطمینان و کارآمد برای کنترل این فرایندها انجام می شود. سوئیچ جریان یا فلو سوئیچ را می توان برای تهویه مطبوع، سیستم های گرمایش آب گرم، سیستم های پمپ، تجهیزات خنک کننده، سیستم های آتش سوزی، سیستم های تصفیه آب، سیستم کلرینگ استخر و سیستم های خنک کننده صنعتی استفاده کرد تا جریان هوا، مایعات و بخار را به بهترین نحو مانیتور و کنترل کرد.

موارد مهمی که در هنگام خرید یک سوئیچ جریان

در هنگام خرید یک سوئیچ جریان موارد مختلفی وجود دارد که باید با توجه به نیاز خود و سیستمی که قصد مانیتو و نظارت بر آن را دارید، بررسی شوند و پس از آن با توجه به نیاز خود اقدام به خرید مدل مناسب نمایید.
• رنج فلو
• نوع کانکشن
• نحوه اتصال
• چگالی یا ویسکوزیته سیال

انواع مختلف یک سوئیچ جریان

به طور کلی سوئیچ های جریان را می توان به دو دسته سوئیچ جریان هوا و سوئیچ جریان مایع تقسیم بندی کرد. در ادامه به طور کامل راجع به دسته بندی های سوئچی جریان صحبت خواهیم کرد.
این دستگاه برای نظارت بر جریان مایع، گاز و بخار در فرآیند های مختلف صنعتی و در صنایع مختلف استفاده می شود تا سیگنال های مختلف را با توجه به نیاز هر صنعت و مواردی که لازم است، به دستگاه های دیگر مانند پمپ ها گزارش کند که یا خاموش شوند و یا روشن شوند. همه این موارد با توجه به شرایط موجود در فرآیند و نیاز صنعت انجام می شود.
این سوئیچ ها با طیف گسترده ای از تکنولوژی هایی که آنها را قادر به تضمین عملکرد با کیفیت بالا، مقاوم در برابر خوردگی، تنظیمات انعطاف پذیر و طیف گسترده ای از طرح ها می کنند، وجود دارند.

سوئیچ جریان هوا

این نوع سوئیچ یکی از ارزان ترین و کاربردی ترین روش ها برای تشخیص تغییر سرعت و میزان هوا و گاز در فرآیند ها و سیستم ها است. این نوع سوئیچ ها در فرآیند هایی که نیاز به سرعت بالا و پایین دارند کاربرد دارد و مورد استفاده قرار می گیرد. کاهش و تغییر در سرعت هوا می تواند به عنوان یک نتیجه از عوامل متعددی باشد. این عوامل شامل فیلتر کثیف و یا مسدود شده و آلوده، اضافه بار چرخ موتور، چرخ های گشاد شده فن موتور و یا فن یا دمپر نزدیک ورودی است.

سوئیچ جریان مایع

این مدل سوئیچ ها برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد که شامل تجهیزات الکتریکی، موتور ها و سیگنال ها است. علاوه بر آن می توانند برای شروع یا توقف تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار بگیرند. همچنین بیشتر برای موارد عمومی کنترل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. این سوئیچ ها را می توان برای تشخیص جریان عبوری در سیستم های صنعتی نیز می توان از آن ها استفاده کرد و در هنگام قطع جریان یا ایجاد مشکل در سیستم با به صدا در آوردن هشدار شما را از مشکل بوجود آمده با خبر می سازد. عوامل مختلفی برای بررسی در هنگام نصب این سوئیچ جریان ها وجود دارد. برای اطمینان از نصب درست آن ها باید همیشه به سمت جریان باشد. با توجه به مدل خریداری شده، کارکرد هر کدام از سوئیچ جریان ها می تواند متفاوت باشد که به طور کلی 4 دسته بندی برای آن وجود دارد:

سوئیچ جریان پره ای

در این نوع فلو سوئیچ ها، با ورود جریان هوا به درون لوله ها، پره به جهت هوا به حرکت در می آید.

سوئیچ جریان دیسکی

در این نوع فلو سوئیچ ها، جریان سیالی که وارد پره می شود، دیسک را به بالا و پایین به حرکت در می آورد و به این ترتیب باعث کاهش و افزایش بخش مغناطیسی می شود. این کار باعث می شود که مغناطیس، سوئیچ را فعال کند. عملکرد آن تقریبا شبیه به همان سوئیچ جریان پره ای است.

سوئیچ جریان پیستونی

در این نوع سوئیچ جریان ها با جریان سیال، پیستون به حرکت در می آید و می تواند سیستم را کنترل کند. این مدل ها بیشتر در سیستم هایی که دبی پایینی دارند مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین فنری در آن تعبیه شده ک وظیفه برگرداندن پیستون به نقطه اولیه را دارد.

سوئیچ جریان خطی

این نوع فلو سوئیچ ها ها مانند شیر در مسیر لوله کشی ها قرار می گیرد و با تغییر وضعیت جریان، می تواند دستور قطع یا وصل بدهد.

روتامتر, Rotameter

روتامتر, Rotameter

روتامتر که آن را فلومتر روتامتر نیز می نامند، از جمله ابزارهایی است که تاثیر بالایی در انتخاب طراحی فرآیند و نحوه اجرای آن دارد. در واقع این ابزار مشخص می‌کند که چه حجمی از سیال و با چه سرعتی وارد تاسیسات و بخش های مختلف یک پروژه می‌شود و تاثیر آن به چه صورت است. در واقع روتامتر یک نوع فلومتر یا دبی سنج محسوب می شود که متال تیوب روتامتر Metal tube rotameter نیز نامیده می شود. این ابزار ها به عنوان ابزارهای مکانیکی استفاده می شوند که نحوه اندازه گیری دبی جریان در آنها به شکلی خاص و منحصر به فرد صورت می گیرد. از آنجایی که روتامترها انواع مختلفی دارند و شرایط استفاده از هر کدام از آنها متفاوت است،

روتامتر کرونه Krohneروتامتر Variable مدکو

روتامتر دوایر
روتامتر کوبولد Kobold

روتامتر چیست؟

روتامتر (Rotameter) یک دستگاه صنعتی برای اندازه گیری سرعت جریان سیالات مختلف مانند گاز و مایع است. این ابزار از یک لوله بزرگ و یک شناور تشکیل شده است. شناور نسبت به تغییرات سرعت جریان سیال پاسخ می‌دهد و پاسخ های آن خطی هستند. زمانی که یک سیال در حال عبور در تاسیسات است، اندازه گیری دبی جریان برای بررسی شرایط فرآیند و پروژه اهمیت ویژه‌ای دارد. پرکاربردترین انواع روتامتر، روتامتر آب، روتامتر هوا و روتامتر شیشه ای هستند.

نحوه استفاده از روتامتر به این صورت است که دارای یک قسمت ورودی و یک قسمت خروجی است. این دو قسمت به سیستم لوله کشی متصل شده و جریان سیال از داخل روتامتر عبور داده می شود. وزن مخصوص شناور از وزن مخصوص سیال بالاتر است. بنابراین در ابتدا شناور در قسمت پایین لوله مخروطی شکل قرار می گیرد. زمانی که شدت جریان افزایش می یابد، فشار به وجود آمده باعث بالا رفتن شناور در داخل بدنه مخروطی شکل شده و نتیجه صعود آن به عنوان یک عدد گزارش می شود. در روتامترهای شیشه ای عدد نشان داده شده توسط شناور به عنوان دبی جریان گزارش می شود. اما در روتامترهای فلزی شناور دیده نمی شود و برای خواندن شدت جریان سیال، تبدیل الکترومغناطیسی انجام می شود و ارتفاع مورد نظر به صورت یک عدد دیجیتالی گزارش می شود. در هر دو روش عدد به دست آمده یکسان هستند و تنها مکانیسم رسیدن به این اعداد با یکدیگر تفاوت دارند. روتامتر انواع مختلفی دارد که پرکاربرد ترین آنها روتامترهای زیر است:

  • روتامتر شیشه ای
  • روتامتر هوا
  • روتامتر آب

اصول اولیه حاکم بر کار  فلومتر روتامتر

همانطور که در تعریف روتامتر ذکر شد، این ابزار دبی جریان سیال را با کمک یک شناور اندازه گیری می کند. در واقع شناور استفاده شده در این ابزارها وزن مخصوص بالاتری نسبت به دانسیته سیال عبوری دارد. زمانی که سیال مورد نظر عبور می کند، به مرور زمان فشار افزایش یافته و این افزایش فشار باعث بالا رفتن شناور در سطح مقطع روتامتر می‌شود. روتامترها مخروطی هستند و در قسمت پایین فشار بیشتری به شناور وارد می شود. زمانی که دبی جریان بالاتر می رود، شناور به سمت بالا با سطح مقطع عرضی پهن تر حرکت می کند.

این افزایش و کاهش سطح شناور تا زمانی ادامه می یابد که دبی جریان سیال ثابت شده و دیگر تغییری در موقعیت مکانی آن به وجود نیاید. در این حالت فرد می‌تواند از کنار به دستگاه روتامتر نگاه کرده و عدد مربوط به دبی جریان را مطالعه کند. برای کسانی که در مورد عدد درج شده بر روی بدنه ابزار دچار ابهام هستند، این عدد ها به کمک معادله زیر به دست می آیند. در این معادله C ضریب تجربی، Ar سطح بین گوی و بدنه مخروطی، Vf حجم گوی، ρf جرم حجمی گوی، ρ جرم حجمی سیال و Af سطح پیشانی گوی (سطحی که از نمای بالا دیده می‌شود) هستند. بنابراین فرد به راحتی می تواند دبی جریان هر کدام از سیال ها را به کمک آن اندازه گیری کند. نکته نگران کننده‌ای که در اینجا وجود دارد این است که عدد گزارش شده تا حدود زیادی تحت تاثیر جرم حجمی سیال و در واقع نوع سیال قرار دارد. این یکی از بزرگترین ایرادات روتامترها در اندازه گیری دبی سیال است که لازم است فرد از سیال و جرم حجمی آن اطلاع کامل داشته باشد.

کاربردهای روتامتر

به طور کلی روتامترها در سیستمهایی استفاده می‌شوند که در آنها مایع یا گاز از طریق لوله انتقال داده می شود. به عنوان مثال ممکن است این ابزار در خطوط لوله نفت یک پالایشگاه استفاده شود و از آن برای اندازه گیری سرعت جریان نفت از یک محل به محل دیگر استفاده شود. جالب است بدانید که برخی از این ابزارها به صورت قابل حمل هستند و می‌توان از آنها برای اندازه گیری دبی جریان بزرگ همانند عبور آب از رودخانه ها و یا عبور جو و هوا استفاده کرد. بنابراین می توان ادعا کرد که کاربردهای روتامتر بسیار متنوع هستند و تا حدود زیادی تحت تاثیر انتخاب ما قرار دارد. در واقع گزینه ای که ما برای یک پالایشگاه انتخاب می کنیم کامل با گزینه ما در کاربرد های دیگر متفاوت است. از روتامترها به عنوان ابزار سنجش دبی جریان در تصفیه خانه ها و در سیستم های پمپاژ آب هم استفاده می شود.

انواع روتامتر از لحاظ جنس بدنه

یکی از فاکتورها برای دسته بندی روتامترها، مواد به کار رفته در ساخت آنهاست. نسل اولیه این ابزارها از جنس شیشه ساخته شده که با توجه به تغییرات فشار و تاثیر شرایط محیطی بر آنها، مدل های مختلف دیگری از آنها نیز ساخته شده است. به طور کلی انواع مختلف روتامترها را به سه دسته زیر تقسیم بندی می کنند:

 روتامتر شیشه ای

نسل اولیه و ابتدایی روتامترها هستند که از جنس شیشه و بر پایه بوروسیلیکات ساخته شده است. شناور داخلی این روتامتر ها ممکن است از جنس فلز، شیشه یا لاستیک باشد. شناورهای فلزی معمولا از استنلس استیل یا فولاد ضد زنگ ساخته شده و در برابر خوردگی مقاوم هستند. لبه های این شناورها کاملاً تیز و مشخص بوده و فرد می تواند اعداد را به شکل دقیق تشخیص دهد. عناصر مهم و تعیین‌کننده در روتامتر، لوله و شناور هستند که نقش مهمی در اندازه گیری دبی جریان دارند.

روتامتر فلزی

برای فشار های بالاتر و درجه حرارت فراتر از محدوده عملیاتی لوله های شیشه ای، از لوله های فلزی استفاده می شود. این لوله ها معمولا از جنس آلومینیوم، برنج یا فولاد ضد زنگ ساخته می شوند. موقعیت پیستون یا همان شناور با کمک اصول مغناطیسی یا مکانیکی قابل تعیین است و در خارج از روتامتر به صورت یک عدد گزارش می شود.

عملکرد شناور و بدنه روتامتر فلزی تفاوت چندانی با روتامترهای شیشه ای ندارد و در حقیقت اعداد گزارش شده آن مربوط به دبی جریان هست. این ابزارها برای مواردی که فشار یا دما خیلی بالا باشد، یا احتمالا نیروهای دیگری به لوله آسیب بزنند، نسبت به لوله های شیشه ای بهتر هستند. در مورد فرایندهایی که دبی بخار سنجیده می‌شود، روتامترهای فلزی بهتر هستند.

روتامتر پلاستیکی

روتامترهای پلاستیکی به علت هزینه پایین و قدرت ضربه پذیری بالای آن ها مورد استفاده قرار می گیرند. این ابزارها معمولاً از پلی‌کربنات ساخته می‌شوند و در آنها اتصالات فلزی و اتصالات پلاستیکی هم وجود دارد. تجهیزات پلاستیکی در فرآیند نصب حساس هستند و ممکن است باعث ایجاد خطا شوند. این ابزارها برای فرآیندهای مرتبط با بخار مناسب هستند و جایگزین خوبی برای روتامترهای شیشه ای محسوب می شوند.

موارد موثر بر انتخاب روتامتر

وقتی که به عنوان یک مهندس فرایند مسئول انتخاب روتامتر برای یک پروژه می شوید یا از طرف مدیر شرکت مسئول خرید یکی از این ابزارها هستید، مطمئناً کار شما بسیار سخت و پیچیده است و باید فاکتورهای مختلف را در نظر بگیرید. انتخاب این ابزارها فقط به خود محصول بستگی ندارد و شما باید شرایط پروژه را نیز در نظر بگیرید. به همین دلیل باید سعی کنید برای هر کدام از سوالات زیر پاسخی داشته باشید:

  • ماکزیمم و مینیمم دبی جریان در این پروژه چند است؟
  • ماکزیمم و مینیمم دما چند است؟
  • اندازه لوله ها به چه صورت است؟
  • آیا میخواهید روتامتر را به صورت مستقیم بخوانید یا از اعداد آن برای به دست آوردن دبی جریان استفاده کنید؟
  • به چه مقداری از دقت نیاز دارید؟
  • آیا به وجود یک شیر برای تنظیم جریان نیاز دارید؟
  • آیا در فرایند شما فشار برگشتی وجود دارد؟
  • حداکثر فشار فرآیند پروژه شما چند است؟

بدون شک پاسخ دادن به این سوالات شما را به چند دستگاه محدود می رساند که عملا انتخاب بین آنها بسیار ساده تر و راحت تر است. فقط به خاطر داشته باشید که این سوالات باید به شکل دقیق و با توجه به شکل پروژه پاسخ داده شوند.

مزایای روتامترها

کسانی که با دستگاه های مهندسی و سایر تجهیزات ابزار دقیق آشنایی دارند احتمالاً پیشنهاداتی در مورد استفاده از روش های دیگر برای سنجش دبی جریان دارند. اما در هر صورت روتامترها مزایا و امتیازات خاص خود را دارند که اپراتورهای سیستمی به راحتی می‌توانند از این مزایا بهره ببرند. از جمله مزایای روتامتر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • این ابزارها و از مواد اولیه ارزان قیمت ساخته شده اند و قیمت پایینی دارند؛
  • عملکرد روتامترها تحت تاثیر هیچ کدام از نیروهای خارجی قرار نمی گیرد؛
  • سیستم روتامترها به شکلی است که می توان از آنها در ابعاد مختلف استفاده کرد؛
  • نحوه مطالعه دبی جریان در این ابزار ها بسیار ساده و مشخص است؛
  • در دو شکل ثابت و پرتابل در دسترس هستند و این باعث بالارفتن کاربرد آنها می شود.

معایب روتامترها

قضاوت عملکرد روتامتر بدون در نظر گرفتن معایب آن اشتباه هست و نمی‌تواند نتایج مشخصی به ما بدهد. در واقع توجه به معایب این ابزار به ما کمک می کند که درک درستی از عملکرد آن داشته باشیم و در بهترین شرایط ممکن از آن استفاده کنیم. از جمله معایب روتامترها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • نیاز به دیده شدن شناور و ساخته شدن بدنه آن به صورت شفاف (البته در نسل جدید این مشکل برطرف شده)؛
  • باید به صورت عمودی استفاده شوند، چون تحت تاثیر وزن سیال قرار میگیرند؛
  • ممکن است نتایج به دست آمده در روتامترها در برخی از سیالات قابل استناد نباشد؛
  • در مورد سیستمهای با چند ماده اولیه متفاوت، لازم است که از چند روتامتر استفاده شود

نکاتی در مورد خرید روتامتر

از آنجایی که روتامترها برای اندازه گیری دبی سیال استفاده می‌شوند، بدون شک انتخاب آنها تحت تاثیر سیال قرار دارد. بنابراین اولین فاکتور مهم در خرید این ابزارها، توجه به وضعیت سیال است. در گام های بعدی باید فشار محیطی و فشار عملیاتی در نظر گرفته شوند. به هنگام خرید روتامتر چند نکته زیر باید رعایت شود:

  • نوع سیال: اطلاعات سیال در مورد مایع یا گاز بودن آن و همچنین اطلاعاتی در مورد خورنده بودن آن به راحتی می تواند گزینه انتخابی ما را تحت تاثیر قرار دهد. به عنوان مثال، باید غلظت و حجم سولفوریک اسید در بررسی های صنعتی در نظر گرفته شود.
  • دانسیته سیال: این فاکتور با واحدهای مشخصی مانند گرم بر سانتی متر مکعب مشخص می شود و حتی در دمای عملیاتی هم تاثیر گذار است. در واقع این دانسیته سیال باید با وزن مخصوص شناور در نظر گرفته شود و بهترین گزینه ممکن با توجه به شرایط مشترک بین آنها انتخاب شود.
  • ویسکوزیته سیال: این معیار همانند دانسیته سیال است و با واحدهایی مانند سانتی استوک یا سانتی پواز گزارش می شود. این فاکتور هم با توجه به دمای عملیاتی تغییر می‌کند و باید در نظر گرفته شود.
  • حداکثر دما و فشار عملیاتی: این اطلاعات به طور ویژه در پروژه ها و تاسیسات گازی نقش مهمی دارد.
  • دبی جریان: باید در نظر گرفته شود که مقدار ماکزیمم و مینیمم دبی جریان در هر پروژه صنعتی به چه صورت است.
  • توابع عملیاتی مورد نیاز: هنگام خرید روتامتر باید در نظر بگیریم که عملیات مورد نظر به چه ابزار هایی نیاز دارد و به طور کلی سیستم آن به چه شکلی طراحی شده است.
  • مقیاس های مختلف برای اندازه گیری: این به شما بستگی دارد که از چه فاکتوری و مقیاسی برای خواندن دبی جریان استفاده کنید.

به عنوان نتیجه گیری باید بپذیریم که بدنه روتامتر از هر جنسی ساخته شده باشد، جنس شناور استفاده شده در این ابزار از هر ماده ای باشند، از هر روشی برای مطالعه نتیجه استفاده شود، عملکرد روتامترها مشابه بوده و همه آنها از یک سیستم یکسان بهره می برند. تنها تفاوتی که در اینجا وجود دارد این است که نوع روتامتر باید با توجه به شرایط فرآیند و نوع سیال انتخاب شود که به مرور زمان تحت تاثیر فاکتورهای مختلف قرار نگیرد.

فلومتر ورتکس (Vortex Flowmeter)

فلومتر ورتکس (Vortex Flowmeter)

فلومتر ورتکس که فلومتر گردابی نیز نامیده می شود به دلیل سبک خاصی که در اندازه گیری شدت جریان سیالات مختلف ارائه می دهد امروزه توسط اغلب شرکت های معروف تولید می شوند. این وضعیت در شرایطی است که جریان سنج ورتکس اندرس هاوزر یا جریان سنج ورتکس سایر برندها در بازار ایران هم دیده می‌شوند. دستگاه ها از یک شیوه ساده و منحصر به فرد برای اندازه گیری جریان سیال بهره می برند که نتایج اندازه گیری شده آنها دقت بالایی داشته و امکان اندازه گیری همزمان فاکتور های دیگر را هم به ما می‌دهند. با این مقدمه کوتاه به سراغ معرفی فلومتر ورتکس می رویم و ضمن پرداختن به نحوه عملکرد آنها در مورد شرایط خاص این دستگاه ها و همچنین شرایط خرید آنها هم صحبت خواهیم کرد.

فلومتر ورتکس

فلومتر ورتکس چیست؟

فلومتر ورتکس (Vortex Flowmeter) یک دستگاه خاص برای اندازه گیری شدت جریان سیال بر مبنای روش های مکانیکی و تبدیل آنها به داده های قابل اندازه‌گیری است. روش های مختلف التراسونیک و مغناطیسی برای اندازه گیری شدت جریان وجود دارد که در اینجا موضوع بحث ما نیست.  این در حالی است که جریان سنج ورتکس از یک روش مکانیکی خاص بهره می برد که برای اولین بار توسط یک دانشمند آلمانی طراحی و پیاده سازی شد. Theodore von Kármán اعلام کرد که قرار دادن یک جسم فیزیکی در مسیر عبور سیال باعث تغییر وضعیت آن می شود که این تغییر وضعیت معیار خوبی از شدت جریان حجمی آن است.

با توجه به این تئوری روش‌های مختلفی برای ساخت فلومتر ورتکس امتحان شده است که در همه آنها یک جسم مکانیکی در قالب یک شیر در مسیر عبور سیال قرار داده می شود. در نهایت تغییر وضعیت سیال بعد از برخورد با جسم مورد نظر توسط جریان سنج اندازه گیری و نتایج آن به عنوان شدت جریان سیال گزارش می‌شود.

نحوه عملکرد جریان سنج ورتکس

برای درک نحوه عملکرد جریان سنج ورتکس می توانید یک جسم خاص را به صورت ثابت در مسیر عبور آب قرار دهید. زمانی که آب به این جسم برخورد می کند مجبور به حرکت از کناره‌های آن می‌شود که در نهایت باعث ایجاد تلاطم و تغییر وضعیت سیال می شود. بخش دیگر از فلومتر ورتکس یک حسگر مکانیکی است که کمی عقب تر از موانع فیزیکی قرار گرفته است. تلاطم به وجود آمده از برخورد سیال با جسم فیزیکی، منجر به حرکت مکانیکی حسگر می‌شود که این حسگر به طور مستقیم به یک مبدل وصل شده است.

در حالتی که سیال عبور نمی کند حسگر مکانیکی وضعیت ثابتی دارد و در نتیجه نمایشگر دستگاه عدد صفر را نشان می دهد. اما با عبور سیال حسگر مکانیکی شروع به حرکت می کند که این حرکت توسط مبدل تبدیل به داده های دیجیتال یا تبدیل به حرکت عقربه مکانیکی می شود که نتیجه آن داده های قابل اندازه گیری برای شدت جریان سیال هستند. با توجه به حساسیت کار این دستگاه ها طبیعی است که حسگر مکانیکی به عنوان یک حسگر خاص و منحصر به فرد شناخته می شود که برای طراحی و حرکت آن محاسبات دقیق صنعتی صورت گرفته است. بنابراین نتایج با دقت بسیار بالایی به عنوان شدت جریان حجمی گزارش می شوند.

قابلیت های جالب فلومتر Vortex

با توجه به اینکه بیشتر بخش‌های فلومتر ورتکس با سیال در ارتباط است امکان تغییراتی در ساختار آن ها فراهم شده که می تواند دستگاه را به یک دستگاه پرکاربرد و با قابلیت خاص تبدیل کند. یکی از این قابلیت ها، قرار دادن سنسور دما و حرارت روی حسگر مکانیکی است. بنابراین زمانی که سیال از لوله یا از محل مورد نظر عبور می‌کند در وهله اول شدت جریان آن اندازه گیری می شود. اما به طور همزمان محاسبه دمای سیال و قراردادن آن در کنار فاکتورهای دیگری مانند گرانروی و شدت جریان عبوری این امکان را به مهندسین می‌دهد تا محاسباتی مربوط به میزان انرژی ذخیره شده در سیال هم انجام دهند.

کاربردهای فلومتر ورتکس

فلومتر ورتکس ابزار خوبی برای اندازه گیری شدت جریان سیال است و با توجه به ساز و کار ساده آن می تواند در حوزه های مختلف به کار گرفته شود. این ابزار می تواند یکی از مهمترین تجهیزات ابزار دقیق در حوزه پالایشگاه باشد که جریان ورودی و خروجی یک سیستم را کنترل می‌کند. البته امکان استفاده از آنها در سیستم های نقل و انتقال آب در فاضلاب و همچنین سیستم انتقال نفت و فرآورده های نفتی در پالایشگاه هم وجود دارد. کارخانه های تولید کننده آب میوه و خوراکی های آبکی و همچنین کارگاه های تولید پودر می‌توانند از این ابزار استفاده کنند.

راهنمای خرید جریان سنج ورتکس

در بند های قبلی اشاره کردیم که علاوه بر تغییرات در طراحی فلومتر ورتکس موارد دیگری هم در آنها وجود دارد که می تواند خرید را تحت تاثیر قرار دهد. به هر حال باید بپذیریم که کیفیت محصولات تولیدی توسط برندهای مختلف با یکدیگر متفاوت است و این می‌تواند روی انتخاب ما تاثیرگذار باشد. در کنار این موارد عمومی، موارد تخصصی مانند نوع سیال و شدت خورنده بودن آن و همچنین شدت جریان سیال عبوری از محل اندازه گیری هم گزینه انتخابی ما را تغییر میدهد.

نکته دیگری که می تواند در انتخاب نهایی ما تاثیر گذار باشد مسئله قیمت فلومتر ورتکس است که آن هم با توجه به موارد مختلف تغییر می کند. قیمت این دستگاه ها با توجه به نوع نمایشگر استفاده شده در آنها، با توجه به برند تولید کننده دستگاه، با توجه به ظرفیت دستگاه برای اندازه گیری حجم سیال و همچنین با توجه به شرایط واردات محصول و تغییرات نرخ ارز تغییر می‌کند. این برای کسانی که از لحاظ بودجه دچار محدودیت هستند برای آن‌ها قیمت دستگاه یک اولویت مهم است بسیار تعیین کننده بوده و گزینه انتخابی آنها را تحت تاثیر قرار می دهد.

pressure gauge bourdon tube

pressure gauge bourdon tube

پرشر گیج ها انواع گوناگونی دارند که بوردون تیوب از انواع رایج آن هستند. عملکرد گیج های بوردونی از طریق گرفتن فشار و تبدیل آن به انرژی مکانیکی می باشد. این انرژی واردشده به درون بوردون مقدار فعلی فشار را در نمایشگر نمایش می دهد. گیج های بوردونی که بیشترین کاربرد را بین انواع گیج ها دارند که دارای پیکربندی های گوناگون مثل منحنی/اسپیرال/مارپیچ می باشند. حالتهای گوناگون لوله گذاری بسته به سایز لوله و متریال به کاررفته بر اساس میزان فشار می باشد.اگر فشار کاری گیج بالا رود شکل لوله از بیضی شکل به دایره ای شکل تغییر میکند.
پنوماتیک و سیستم های فشرده با گیج اندازه گیری میشود که فشار را در مناطق گوناگونی از سیستم اندازه گیری می کند. فشار سنج پنوماتیک برای مقدار بسیار کمتر از ۳۰۰ psi رتبه بندی می شود. هر چند سیستم های معمولی در حدود ۱۰۰ psi قابل اندازه گیری می باشد. فشار مطلق اندازه گیری فشار واقعی از جمله هوای محیط است. صفر با خلاء کامل ارجاع داده می شود تا سطح ۱۴٫۷ psi دریا می باشد. فشار صفر در برابر فشار محیط است و در بیشتر کاربرد ها در هوا مانند سیستم های قدرت مایع استفاده می شود.

بردون تیوب در گیج ها

بوردن تیوب یک المان تغییر شکل دهنده ی الاستیک می باشد ، المان الاستیک این فشار سنج در سه نوع تیوب ، C شکل ، فنری و حلزونی ساخته می شوند که امکان اندازه گیری فشار را به صورت محلی و همچنین از راه دور میسر می سازند. فشار سنج های بوردن دارای مزیت های زیادی می باشند که در این مزایا کاربرد آن ها را در صنایع گشترده کرده است ،

برخی از مزایای این فشار سنج عبارتند از:

* قیمت ارزان
* عمر بالا
* رنج های فشار بالا
* دقت خوب
*ایمنی بالا در فشار بالا
* امکان ارتباط آسان با ترانسدیوسر ها و ارسال فشار توسط سیگنال های استاندار ابزار دقیق بوردن تیوب ها علی رغم داشتن مزایایی

زیاد عیوبی نیز دارند که عبارتند از :


– دقت اندازه گیری کم در فشار های پایین تر از 50 psi
– حساسیت آن ها به ضربه و لرزش
– هیسترزیس زیاد ( عدم توانایی بازگشت به محل صفر در مسیر برگشت سیگنال )

1 – ) بوردن تیوب C شکل ( C – Bourdon )


بوردن تیوب C شکل معمول ترین نوع فشار سنجی است که در صنعت استفاده می شود ، این تیوب همان طور که در شکل دیده می شود از یک لوله تو خالی خمیده و فلزی شبیه به حرف C با خاصیت فنری تشکیل شده است ، در واقع این فشار سنج به صورت یک کمان 250 درجه فرم داده شده است . یک طرف این لوله بسته و طرف دیگر آن توسط شیری به مخزن فشار متصل می گردد. وقتی فشار به داخل تیوب اعمال می شود ، تیوب به دلیل خاصیت الاستیکی باز می شود که میزان باز شدن به فشار داخل تیوب بستگی دارد و می توان با اندازه گیری میزان باز شدن تیوب فشار را اندازه گیری کرد. این کار را می توان با متصل نمودن لوله به یک عقربه چرخدنده دار مطابق شکل انجام داد.

تیوب C شکل دقت بالایی دارد ( از % 0.5 -/+ تا % 2 -/+ یا کمتر ) و برای سیستم های پنوماتیک و سیستم های انتقال الکترونیکی قابل استفاده می باشد برای بالا بردن حساسیت فشار سنج ، می توان به جای مکانیزم چرخ دنده ، از یک LVDT مطابق شکل استفاده کرد در این روش تغییر شکل تیوب باعث جا یه جایی هسته در LVDT شده و ولتاژ متناسب با فشار ورودی در خروجی LVDT ایجاد می شود که می توان با اندازه گیری این ولتاژ و به کمک یک ترانسمیتر فشار را به صورت سیگنال استاندارد ابزاردقیق به تجهیزات کنترلی نمایشگر های فشار ارسال کرد.


2 – ) بوردن تیوب حلزونی ( Spiral )


زمانی که حرکت انتهایی آزاد تیوب C شکل نیروی لازم و کافی را دارا نباشد ، می توان با افزایش طول و تغییر شکل دادن در تیوب C شکل المان بوردن اسپیرال را ایجاد کرد.

به وسیله المان اسپیرال یک حرکت بزرگتر در انتهای آزاد تیوب ایجاد می شود که در اغلب موارد احتیاج به تقویت مکانیکی نیست ، در نتیجه این المان دارای حساسیت و دقت بالاتری نسبت به تیوب C شکل می باشد.

3 – ) بوردن تیوب مارپیچ ( Helical )


المان های بوردن مارپیچ خیلی شبیه به المان حلزونیی می باشد ، به جز اینکه پیچش در فرم مارپیچ افزایش می یابد که باعث حرکت قابل توجهی می شود ، در نتیجه تقویت بیشتری نسبت به المان حلزونی نیز خواهد داشت . معمولا یک شافت مرکزی وسط المان مارپیچ تعبیه می شود و یک نششانگر که به این شافت متصل است نیز توسط آن هدایت می شود.
مزیت های المان مارپیچ عبارتند از:
* ظرفیت رنج بالا
* پایداری در سرویس های فشار نوسانی و متغییر
* هماهنگی خوب در سرویس های فشار بالا

(Actuator) عملگر

(Actuator) عملگر
(Actuator) عملگر

(Actuator) عملگر یا اکچوئیتر در شیرهای دستی (Manually operated) نیروی لازم برای باز یا بسته کردن و ایجاد تغییرات در حالت شیر را تامین می کند.

در یک سیستم ممکن است که نتوان از شیرهای صنعتی اتوماتیک استفاده کرد. در این حالت از شیرهای دستی استفاده می شود. برای کنترل و حرکت شیر نیاز به مکانیزه کردن شیر داریم.

برای مکانیزه کردن شیر نیاز به نصب یک قطعه جانبی به نام عملگر داریم.

دلایل نصب عملگر بر روی شیرهای صنعتی عبارتند از

  • کنترل فرآیندهای تولیدی
  • دسترسی به شیر و کنترل شیر از راه دور
  • قطع عملگر سیستم در موارد اضطراری از یک محل امن
  • تامین گشتاورهای زیاد برای باز یا بسته کردن شیر
  • تامین ایمنی سیستم

انواع عملگر یا اکچوئیتر

مکانیزم اکچوئیتر به یکی از حالت های زیر است:

  • خطی linear
  • دورانی با زاویه محدود Part turn
  • دورانی پیوسته Multi turn

نوع سیستم یا انرژی تحریک شیر به یکی از حالتهای زیر ممکن است باشد:

  • الکتریکی
  • پنوماتیکی
  • هیدرولیکی

 

عملگرهای الکتریکی(Electric actuator)

عملگرهای مدرن شامل موتورهای الکتریکی می شوند. از اکچوئیترهای الکتریکی می توان برای راه اندازی دستی و یا از راه شیرهای صنعتی استفاده کرد.

اکچوئیترهای الکتریکی شامل بخش های زیر می شوند:

  • موتور الکتریکی
  • سیستم کنترل
  • گیربکس
  • لیمیت سوئیچ

مزایای اکچوئیرهای الکتریکی

  •  سرعت موتورهای الکتریکی را می توان با گیربکس کاهش داد و به سادگی،سرعت دورانی مطلوب را به دست آورد.
  •  با توجه به وجود گیربکس بین موتور و اکچوئیتر،ثبات وضعیت خوبی در عملگرهای الکتریکی وجود دارد.
  •  موتور الکتریکی را می توان توسط سیستم کنترل فرایند،تحت کنترل داشت.
  •  اکچوئیترهای الکتریکی آلودگی و رطوبت در محیط ایجاد نمی کنند.
  •  تامین انرژی اکچوئیترهای الکتریکی بسیار ساده است.
  •  انرژی الکتریکی و خروجی عملگرهای الکتریکی دچار نوسان نمی شود.
  •  عملگر های الکتریکی طراحی مناسب و بهینه ای دارند.
مطالعه مطلب  بررسی نقش تکنولوژی دیجیتال در تولید و پالایش نفت

معایب

  •  عملگرهای الکتریکی نسبتا گران هستند.
  •  درصورت قطع انرژی الکتریکی، عملگر الکتریکی در همان وضعیت باقی می ماند.

با توجه به مزایای ذکر شده، اکچوئیترهای الکتریکی برای سیستم ها و فرآیندهای الکتریکی که نیاز به کنترل دقیق دارند، انتخاب مناسبی هستند.

در انتخاب عملگر الکتریکی باید توجه داشت که بی جهت از موتورهای قوی تر استفاده نکرد.

موتورهای الکتریکی،قطعات متحرک کمی دارند بنابراین نیاز به نگهداری کمتری دارند و از نظر مصرف انرژی نیز بازده بالاتری دارند.

عملگرهای پنوماتیکی(Pneumatic actuators)

به دلیل قیمت نسبتاً ارزان تر و نوع انرژی مورد نیاز آنها (هوای فشرده) عملگرهای پنوماتیکی پرکاربردترین عملگرها در شیرهای صنعتی هستند.

ساختار این عملگرها نسبت عملگرهای الکتریکی یا هیدرولیکی بسیار ساده است و این عامل یکی از مزایای دیگر این مدل محسوب می شود

همچنین با توجه به ساختار ساده این مدل تعمیر و نگه داری آنها آسان تر است.

اکچوئیترهای پنوماتیکی را می توان در شیرهای خطی و شیرهای دورانی با زاویه محدود نصب کرد.

همچنین این اکچوئیترها را می توان برای شیرهای صنعتی با سایزهای مختلف به کار برد.

مزایای اکچوئیترهای پنوماتیکی

  •  تهیه هوای فشرده نسبتا ارزان و آسان است.
  •  حرکت آزادانه پیستون ها و خود به خود قفل نمی شوند.
  • در تماس با منبع گرمایی افزایش هوای گرم به عملگر پنوماتیک کمک می کند.
  • هوای اضافی و خارج شده از سیستم بدون ایجاد هیچ مشکلی وارد محیط می شود.
  • طراحی این عملگرها ساده تر و هزینه نگهداری و تعمیر آنها نسبتا کم است.

معایب اکچوئیترهای پنوماتیکی

انرژی کم هوای فشرده را نمی توان برای حرکت دیسک های گوه ای و باز کردن شیرهای بزرگ به کار برد.

مطالعه مطلب  گلاب ولو Globe Valve

هوا یک ماده قابل تراکم است و نمی تواند میله شیر متصل به پیستون را دقیقا در یک وضعیت نگهدارد.

در طراحی اکچوئیترهای پنوماتیکی رینگ هایی با آب بندی لاستیکی در نظر گرفته شده است که باعث محدودیت دمایی اینگونه عملگرها می شود. در نتیجه نیاز به عایق حرارتی و قطعات پیشگیری کننده از آتش می باشد.

موتورهای بادی(air motors) ممکن است به علت وجود مواد خارجی ریز، ممکن است در عملکردشان اخلال ایجاد شود و قطعات موتور دچار خوردگی شوند.

ممکن است نیروی هوای فشرده قادر به حرکت دادن شفت شیرهای بزرگ نباشند.

عملگرهای پنوماتیکی رایج ترین عملگرهای مورد استفاده در شیرهای صنعتی هستند.

این اکچوئیترها مزایای قابل توجهی دارند. به عنوان مثال می توان موارد زیر را نام برد:

  • تعمیر و نگهداری آسان
  • قطعات یدکی فراوان
  • ساخت قطعات و اجزا از متریال های فلزی مختلف
  • مناسب برای محیط ها و کاربردهای مختلف

اکچوئیترهای هیدرولیکی(Hydraulic actuators)

اکچوئیترهای هیدرولیکی امکان ایجاد گشتاورهای خیلی بزرگ را دارند به همین دلیل برای به گردش درآوردن شیرهای صنعتی بزرگ بهترین انتخاب هستند.

ثبات وضعیت این اکچوئیترها بسیار عالی است زیرا در مواردی که نتوان در آنها از اکچوئیترهای الکتریکی یا پنوماتیکی استفاده کرد اکچوئیترهای هیدرولیکی بهترین انتخاب هستند.

مزایا اکچوئیترهای هیدرولیکی

  • توانایی ایجاد نیروهای بزرگ
  • امکان ذخیره فشار هیدرولیکی
  • پوشش و عایق کم هزینه

معایب اکچوئیترهای هیدرولیکی

انرژی جنبشی کم عملگرهای هیدرولیکی

ساخت یک شبکه هیدرولیکی برای تامین فشار زیاد تعداد زیادی عملگر اقتصادی نیست.

در لوله های طویل حامل سیال هیدرولیک ،افت فشار قابل توجهی به وجود می آید که ممکن است انرژی کافی در عملگرها تولید نکند.

مطالعه مطلب  خوردگی فلزات

سیال انبساط گرمایی بالایی دارد و باید سیستم هیدرولیک را در برابر آتش و حرارت های بالا حفظ کرد.

عملگرهای هیدرولیکی و الکتریکی ساختار صلب دارند و عملکرد مطمئن و دقیقی دارند.

اغلب عملگرهای هیدرولیکی به خوبی نسبت به فضای خارجی آب بندی شده اند.  بنابراین می توان از این اکچوئیترها در محیط های مرطوب استفاده کرد.

البته این اکچوئیترها به نسبت گران قیمت هستند و احتیاج به مراقبتهای بیشتری به هنگام کار دارند.

برای بهبود عملکرد اکچوئیترها بهتر است همراه با آن از پوزیشنر نیز استفاده کرد.

مطالعات یکپارچگی سطوح ایمنی – SIL Study

مطالعات یکپارچگی سطوح ایمنی – SIL Study

Safety Integrity Level یا همان SIL يک نوع اندازه گيری است که کارايی و اجرای سيستم های ايمنی را بيان می کند واساس کار آن بر حسب احتمال شکست در دستورات (PFD) می باشد . با توجه به اینکه سیستم های اتوماسیون صنعتی و ابزاردقیق در ارتباط تنگاتنگ با پروسه های حساس صنعتی بخصوص صنایع نفت گاز هستند، لازم است دستورالعمل ها و استانداردهای مربوط به SIL در طراحی ها لحاظ شود. اين مقياس با يک سری اعداد تک رقمی مشخص می شوند که اين اعداد جايگزين احتمال هايی مانند 0000001/0 يا 99999/0  می شوند. درجه اعتبار سيستم ايمنی دارای چهار اندازه گيری مجزا SIL 2 ,SIL 1  ,SIL 3 ,SIL 4  مي باشد و کمتر بودن درجه اعتبار ايمنی نشانگر بالا بودن سطح ايمنی در سيستم مورد نظر می باشد و بيشتر بودن آان دليل بر شکست خوردن سيستم بخصوص در فرايند های صنايع می باشد با افزايش SIL در واقع هزينه ها و پيچيدگی های سيستم نيز افزايش می يابد در نتيجه اجرا وعملی شدن آن مقرون به صرفه نمی باشد و اگر چنانچه فرايندي دارای SIL4 باشد دارای ريسک بالاست وبايستی در طراحی ها، مانند تغيير يا حذف سيستم، فرايند را بهبود بخشند. تصور اشتباهی که در مورد SIL می باشد اينست که بطور مجزا برای کالاها يا توليدها بدست آورده می شود. ولی در واقع SIL برای محيطی تخمين زده می شود که کالا در آن توليد می شود و اين مقياس برای سيستم های کلی وجامع در نظر گرفته می شود. در نتيجه SIL خروجی يک سيستم را از لحاظ سطح ايمنی آن محاسبه می کند و موفقيت يا شکست سيستم را کمی می کند. و با اطمينان می توان درجه کاهش ريسک را درسيستم مشاهده نمود.

هیچ فعالیت صنعتی بی خطری وجود ندارد. به بیان دیگر ریسک صفر معنی ندارد. چرا که هیچ تجهیزی دارای نرخ خطای صفر و هیچ انسانی دارای احتمال اشتباه صفر نیست. در عوض مفاهیم ریسک قابل قبول و ریسک قابل تحمل جایگزین تعریف ایده آل و دست نیافتنی ریسک صفر می­‌شوند. مقدار این تعاریف وابسته به پارامترهای مختلفی همچون میزان توانایی یک سیستم در کنترل شرایط، ماهیت داوطلبانه یا تحمیلی بودن ریسک، عوامل اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی و دیگر موارد از این دست می‌شود.

در اوائل دهه ۱۹۷۰ متخصصین صنایع فرآیندی به این نتیجه رسیدند که با بزرگتر شدن واحدهای صنعتی و ورود حجم بیشتری از مواد خطرناک به این مجموعه­‌ها دیگر روش درس آموزی از حوادث جهت پیشگیری از حوادث مشابه به تنهایی قابل قبول نیست. بدین ترتیب حتی قبل از وضع قوانین و دستورالعمل‌­های رسمی توسط دولت­‌ها، روش‌­های ارزیابی و تحلیل ریسک ابداع شدند و هنوز در حال بهبود و پیشرفت هستند. در دهه ۱۹۸۰ ارزیابی مخاطرات واحدهای فرآیندی و دیگر واحدهای صنعتی یک فعالیت پذیرفته شده بود. ولی هنوز دستورالعمل­‌های رسمی برای انجام این کار بسیار اندک و یا به صورت پراکنده وجود داشت. با بروز حوادث صنعتی بزرگی همچون فیلیکسبورو۱ انگلستان (۱۹۷۴)، سوسوو۲ ایتالیا (۱۹۷۶) و سکوی پایپرآلفا۳ (۱۹۸۸) قوانینی همچون کنترل مخاطرات حوادث بزرگ صنعتی۴، کنترل مخاطرات حوادث بزرگ۵ ارائه شدند. گرچه انتشار این دستورالعمل­‌ها گام بزرگ و رو به جلو بود ولی نیاز به راهنماهای رسمی و بهتر جهت ارزیابی ریسک و تعیین معیارهای کمی همچنان حس می­شد.

استاندارد EN 1050 (با عنوان اصول ارزیابی ریسک) در سال ۱۹۹۶ روش‌­های ارزیابی ریسک را معرفی کرد ولی در مورد روش­‌های کاهش ریسک مطلب چندانی نداشت. سپس EN 954-1 (با عنوان بخش­های مرتبط با ایمنی سیستم‌­های کنترل) مطالبی درباره روش‌­های کاهش ریسک­‌های مرتبط با سیستم­‌های کنترلی را ارائه داد که در مدارک ۶ IEC و ۷ CENELEC هم ذکر شدند.

گرچه روش­‌های ارائه شده در این مدارک بیشتر با هدف کمی سازی ریسک‌­های سیستم کنترل بودند ولی با وارد شدن سیستم‌های مجهز به نرم افزار مشخص شد که همه بخش‌های یک سیستم کنترل را نمی‌­توان فقط با روش‌­های کمی بررسی نمود، چرا که برخلاف خطاهای سخت افزاری که به خوبی قابل پیش بینی هستند، خطاهای نرم افزاری و سیستماتیک پیچیده تر از آن هستند که به آسانی توسط روش‌­های کمی مورد تحلیل قرار بگیرند. مساله دیگر این بود که با پیشرفت تکنولوژی پشتیبان تجهیزات ابزار دقیق، مجددا خطاهای انسانی و کنترل آنها در طراحی، نصب، بهره‌­برداری و تعمیرات این تجهیزات، اهمیت ویژه‌­ای پیدا کرد. خطاهایی که به آسانی توسط روش­های کمی رایج قابل ارزیابی نیستند.

در سال ۱۹۸۹ مجری سلامت و بهداشت انگلستان۸ راهنمایی را منتشر ساخت که در آن استفاده از هر دو روش کمی و کیفی جهت ارزیابی ایمنی کارکردی تجهیزات قابل برنامه ریزی مورد توجه قرار گرفت. این راهنما باعث شد که در دهه ۱۹۹۰ IEC دست به انتشار استاندارد بین المللی ایمنی IEC 61508 تحت عنوان ایمنی کارکردی۹ بزند[۱].

مطالعات تعیین خدشه ناپذیری سطوح ایمنی؛ یا  یکپارچگی سطوح ایمنی     Safety Integrity Level   بر مبنای دو استاندارد IEC61508 و IEC61511  صورت می پذیرد.

سیستم های ایمنی قطع عملکرد (سیستم های ابزار دقیق ایمنی) به صورت گسترده ای و به طور روز افزون در صنایع فرآیندی مختلف استفاده می گردند. این سیستم های به عنوان لایه اصلی جلوگیری از وقوع حادثه در این صنایع کاربرد دارند. لذا نیاز به افزایش قابلیت اعتماد در این سیستم ها به عنوان یکی از گلوگاه های اصلی افزایش ایمنی درتاسیسات، ضروری به نظر میرسد. این اهمیت در صنایع فراساحل با توجه به پیامدهای سنگین تر آنها در مقایسه با صنایع واقع در خشکی و همچنین پیامد های زیست محیطی از درجه اهمیت بالاتری برخوردار است. وقوع خطا در این سیستم ها می تواند ناشی از عیب در عناصر موجود نظیر سنسورهای اندازه گیری فشار ، دما یا سطح و یا سایر عناصر موجود در لوپ های سیستم های ابزار دقیق ایمنی تجهیزات فرآیندی باشد. از سوی دیگر این امر میتواند ناشی از خطای انسانی در کنترل عملکرد و یا سایر فاکتورهای بازرسی و تعمیر و نگهداری این تجهیزات باشد.روش مطالعات سطوح خدشه ناپذیری ایمنی یکی از پر کاربردترین روش های موجود جهت تعیین قابلیت اعتماد سیستم های ابزار دقیق ایمنی می باشد. این روش به صورت های کمی و کیفی بر روی طراحی سیستم های ابزار دقیق ایمنی قابل اعمال است.

آنالیز سطح یکپارچگی ایمنی (SIL) در واقع  روشی است که اهداف سازمان جهت کاهش ریسک را کمی و شفاف می سازد و با توجه به اهداف مورد نظر سازمان، مقادیر ریسک قابل قبول تعیین خواهد گشت. این روش سطوحی را به صورت استاندارد به عنوان مقادیر ریسک­های قابل قبول در سازمان پیشنهاد نموده است، این تقسیم بندی شامل چهار سطح بوده و آن­ها را SIL1, SIL2, SIL3 و SIL4می­نامند. میزان اطمینان­پذیری ایمنی سازمان به ترتیب در این سطوح افزایش می­یابد. بدین ترتیب سازمان با توجه به هزینه­هایی که برای رسیدن به این سطوح ریسک پیش­بینی می­نماید و با توجه به الزامات و اهداف سازمانی خود اقدام به تعیین سطح ریسک قابل قبول سازمان خواهد نمود. سپس برای رسیدن به مقادیر تعیین شده، با توجه به خصوصیات روش­های آنالیز ریسک، روش­های مناسب­تر انتخاب خواهند شد. در تعیین روش مناسب برای فرآیند مورد نظر باید به هزینه پیاده سازی روش­ها و میزان اختلاف هزینه­های کنترلی مورد نیاز که ممکن است با توجه به روش انتخابی به سازمان تحمیل گردد، توجه نمود. از جمله متداول ترین روش های آنالیز ریسک قابل کاربرد در مراحل مختلف تعیین سطح SIL می توان به روش های LOPA، HAZOP، PrHA، FMEA، Risk Graph، FTA و JSA اشاره نمود.

پس از تشخیص و شناسایی مخاطرات، برای آن دسته از راهکارهای کاهش ریسک که مبتنی بر سیستم های ایمنی ابزار دقیق (SIF , SIS) می باشند، مطالعات (SIL (Safety Integrity Level جهت تعیین درجه یکپارچگی مورد نیاز (SIL) معرفی می شود. این یکپارچگی از این لحاظ که حفره امنیتی در شبکه سیستم ایمنی Plant وجود نداشته باشد بسیار حائز اهمیت است.

تعاریف و اصطلاحات در ایمنی عملکردی SIL

در این بخش تعاریف و اصطلاحات رایج‌تر که در ایمنی کارکردی مورد استفاده قرار می‌­گیرند بر اساس آنچه در استاندارد IEC 61508 آمده است، ذکر می‌شوند[۲].

خرابی خطرناک۱: خرابی که می­تواند عملکرد ایمنی مجهز به ابزار دقیق را به سوی یک حالت خطرناک یا غیر فعال پیش ببرد.

سیستم الکتریکی/الکترونیکی/الکترونیکی قابل برنامه‌ریزی۲: در متن استاندارد الکتریکی به معنای عملکردهای منطقی هستند که با تکنیک‌های الکترومکانیکی انجام می‌­شوند (مانند رله‌­های الکترومکانیکی، تایمرهای موتوردار). الکترونیکی به معنای عملکردهایی است که با تکنیک­‌های الکترونیکی انجام می‌­شوند(مثل مدارهای منطقی ثابت، رله‌­های ثابت) و سیستم­‌های الکترونیکی قابل برنامه‌ریزی به معنای منطق­‌هایی هستند که توسط تجهیزات قابل برنامه‌ریزی انجام می­گیرند (مانند کنترلرهای منطقی قابل برنامه ریزی۳ ، کنترلرهای دیجیتال تک مدار۴. تجهیزات میدانی مانند گیج‌ها و نشانگرهای محلی در دسته سیستم‌های الکتریکی/الکترونیکی/الکترونیکی قابل برنامه‌ریزی قرار نمی­گیرند.

چرخه عمر ایمنی۵: مجموعه فعالیت­‌های مورد نیاز در به کارگیری یک کارکرد ابزار دقیق مرتبط با ایمنی که از فاز طراحی مفهومی یک پروژه آغاز شده و تا هنگامی استفاده از SIF پایان می‌­یابد، ادامه پیدا می­کند.

ایمنی کارکردی۶: قابلیت یک سیستم ایمنی مجهز به ابزار دقیق یا دیگر تجهیزات کاهش ریسک برای سوق فرآیند و تجهیزات مربوط به آن به سمت یک حالت ایمن با انجام اعمال لازم.

بررسی مخاطرات و راهبرد عملیات۷: یک روش سیستماتیک کیفی جهت شناسایی و ارزیابی خطرات فرآیندی و مشکلات بالقوه عملیاتی با استفاده از مجموعه‌­ای از کلمات راهنما جهت بررسی انحرافات فرآیند. از HAZOP جهت بررسی هر قسمت از فرآیند استفاده می­‌شود تا انحرافات ممکن و علل و پیامدهای آنها مشخص گردند.

احتمال بروز خرابی در هنگام درخواست۸: مقداری است که احتمال عدم پاسخگویی سیستم به تقاضا را نشان می­دهد. مقدار متوسط احتمال اینکه سیستمی در یک دوره مشخص زمانی به یک تقاضا پاسخ ندهد با PFDavg نشان داده می­‌شود.

ریسک: ترکیبی از احتمال یا نرخ بروز یک اتفاق و شدت پیامدهای آن است. در مقابل ریسک ایمنی به عنوان نبود هرگونه ریسک غیر قابل قبول تعریف می­‌شود.

ضریب کاهش ریسک۹: معکوس مقدار PFD.

کارکرد ایمنی۱۰: عملکردی با مقدار SIL مشخص که به طور مداوم کار می‌کند تا از بروز شرایط مخاطره آمیز جلوگیری نموده و یا پیامدهای آن را تخفیف بخشد.

حلقه مرتبط با ایمنی۱۱: سیستم مجهز به ابزار دقیق که جهت اجرایی ساختن یک یا چند عملکرد ایمنی مجهز به ابزار دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد. این لوپ از ترکیبی از سنسورها، حل کننده­های منطقی و عناصر پایانی تشکیل می­گردد.

سیستم مرتبط با ایمنی۱۲: هرگونه سیستم سخت افزاری یا قابل برنامه ریزی که هرگونه خطا در آن می­‌تواند منجر به آسیب به افراد، تجهیزات و یا محیط زیست شود.

کارکرد ایمنی مجهز به ابزار دقیق۱۳: عملکرد ایمنی با یک مقدار مشخص SIL که جهت دستیابی به ایمنی کارکردی لازم است و می­‌تواند یک سیستم ایمنی مجهز به ابزار دقیق حفاظتی و یا کنترلی باشد.

خدشه ناپذیری ایمنی۱۴: مقدار متوسط احتمال اینکه یک سیستم ایمنی مجهز به ابزار دقیق بتواند به خوبی و تحت شرایط و زمان از پیش تعیین شده عملکرد ایمنی خود را به انجام برساند.

سطح خدشه ناپذیری ایمنی۱۵: یکی از چهار سطح تعریف شده که الزامات کارکرد ایمنی را برای لوپ مرتبط با ایمنی معین می­کند. مقادیر PFD، RRF و SIL بر اساس جدول ۱ با هم ارتباط دارند.

سیستم ایمنی مجهز به ابزار دقیق۱۶: سیستم مجهز به ابزار دقیق که جهت به کارگیری یک یا چند عملکرد ایمنی مجهز به ابزار دقیق مورد استفاده قرار می­گیرد. یک SIS از ترکیبی از سنسورها، مدارهای منطقی، و عناصر پایانی تشکیل می­شود.

خطای سیستماتیک۱۷: خرابی‌­هایی که به طور قطعی مرتبط با یک علت مشخص می­‌باشند. این علل را فقط می­‌توان با تغییر طراحی یا فرآیند تولید، روش­های عملیاتی، ثبت اطلاعات و یا دیگر عوامل موثر حذف نمود.

جدول ۱- مقادیر سطوح خدشه ناپذیری ایمنی (SIL) و رابطه آن با محدوده PFD و [RRF  [۲

فاصله زمانی تست۱۸: زمان بین دو تست عملکردی بر روی یک SIS و یا بخشی از SIS به منظور ارزیابی صحت عملکرد آن.

همچنین به منظور درک بهتر مفاهیم این مباحث آشنایی با اختصارهای رایج در ایمنی کارکردی سیستم های ابزار دقیق در ذیل آورده شده است.

 اختصارها:

BPCS: Basic Process Control System
CCPS: Center for Chemical Process Safety
DC: Diagnostic Coverage
E/E/PES: Electric/Electronic/Programmable Electronic Systems
HAZOP: Hazards and Operability
HFT: Hardware Fault Tolerance
HSE-UK: Health and Safety Executive
IPL: Independent Protection Layer
IEC: International Electrotechnical Commission
MTBF: Mean Time Between Failures
MTTR: Mean Time To Repair/Restore
P&ID: Piping and Instrumentation Diagram
PFD: Process Flow Diagram
PHA: Process Hazard Analysis
PFD: Probability of Failure on Demand
PLC: Programmable Logic Controller
RRF: Risk Reduction Factor
SFF: Safe Failure Fraction
SIF: Safety Instrumented Function
SIL: Safety Integrity Level
SIS: Safety Instrumented Systems
SLDC: Single Loop Digital Controller
STR: Spurious Trip Rate
TI: Test Interval
UKOOA: United Kingdom Offshore Operators Association

 

error: Content is protected !!