ترانسمیتر

ترانسمیتر دستگاه اندازه‌گیری و تبدیل سیگنال است که پارامترهای فیزیکی مانند فشار، دما، جریان، سطح و… را به سیگنال‌های استاندارد صنعتی(معمولاً ۴-۲۰ میلی‌آمپر) تبدیل می‌کند تا برای مانیتورینگ، کنترل و ثبت داده قابل استفاده باشند. این دستگاه‌ها نقش حیاتی در اتوماسیون صنعتی و سیستم‌های کنترل فرآیند ایفا می‌کنند.

 ترانسمیتر ها بر اساس پارامتر اندازه گیری:

ساختار ترانسمیترها

هر ترانسمیتر با وجود تفاوت‌های کاربردی (فشار، دما، سطح، فلو، آنالایزر و…) از یک ساختار عمومی نسبتاً مشترک تشکیل شده است. به طور معمول ساختار اصلی ترانسمیتر شامل چهار بخش حیاتی است:

۱) سنسور یا المان اولیه (Primary Sensing Element)

اولین بخش ترانسمیتر، سنسور است؛ جایی که کمیت فیزیکی مانند فشار، دما یا سطح برای اولین‌بار با تجهیز تماس پیدا می‌کند. سنسور بسته به نوع کاربرد می‌تواند شامل المان‌هایی مثل دیافراگم (در DPTها)، RTD یا ترموکوپل (در ترانسمیتر دما)، سلول پیزوالکتریک، یا امواج اولتراسونیک باشد. این بخش نقش «حسگر خام» را دارد و معمولاً بسیار حساس و دقیق طراحی می‌شود.

۲) مبدل یا ترانسدیوسر (Transducer)

سیگنال خروجی سنسور معمولاً ضعیف، غیرخطی یا در قالبی غیرقابل‌استفاده برای سیستم‌های کنترل است. مبدل وظیفه دارد این سیگنال خام را تقویت، خطی‌سازی و به یک سیگنال الکتریکی پایدار تبدیل کند. در فشارسنج‌ها این بخش تغییرات مکانیکی دیافراگم را به تغییرات ولتاژ یا جریان تبدیل می‌کند. در دما، مقاومت RTD به سیگنال الکترونیکی تبدیل می‌شود.

۳) ماژول الکترونیکی پردازش (Electronic Module)

ماژول پردازشی روی بورد الکترونیکی قرار دارد و وظایفی مانند تقویت سیگنال، جبران‌سازی دما، فیلترکردن نویز، خطی‌سازی دقیق، اصلاحات الگوریتمی و دیجیتالی‌سازی داده‌ها را انجام می‌دهد. در ترانسمیترهای HART و Fieldbus این قسمت به‌طور مستقیم با پروتکل‌های دیجیتال یکپارچه شده و امکان کالیبراسیون، Diagnostics و پیکربندی از راه دور را فراهم می‌کند.

۴) واحد خروجی (Output Stage)

آخرین مرحله تبدیل دادهٔ پردازش‌شده به سیگنال استاندارد صنعتی است. این سیگنال بسته به نوع ترانسمیتر می‌تواند:

• ۴–۲۰ میلی‌آمپر آنالوگ
• HART (دو سیمه)
• Modbus/RS485
• Foundation Fieldbus / Profibus PA
• یا حتی خروجی‌های Wireless (ISA100 / WirelessHART)

باشد. استاندارد ۴–۲۰mA همچنان رایج‌ترین نوع خروجی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی ایران است.

۵) بدنه، محفظه و تجهیزات جانبی (Housing & Accessories)

ترانسمیترها در شرایط سخت صنعتی نصب می‌شوند، بنابراین بدنه معمولاً از آلومینیوم ریخته‌گری، استنلس استیل یا آلیاژهای ضدخوردگی ساخته می‌شود. کلاس حفاظتی IP66/67، استاندارد ضدانفجار ATEX/IECEx و کانکشن‌های فرایندی مانند فلنج، نیپل یا کپیلاری نیز در همین بخش قرار دارند. امکاناتی مانند Local Display، شاسی تنظیم (Zero/Span)، یا لوله‌های کاور (Thermowell) برای نصب ایمن نیز از اجزای جانبی محسوب می‌شوند.

کاربرد ترانسمیتر

۱) اندازه‌گیری و مانیتورینگ دقیق متغیرهای فرایندی

ترانسمیترها وظیفه دارند کمیت‌های حیاتی را در هر لحظه با دقت بالا اندازه‌گیری کنند، مانند:

• فشار (Pressure)
• دما (Temperature)
• سطح (Level)
• دبی یا فلو (Flow)
• غلظت گازها یا مایعات (Analyzer)

این اندازه‌گیری‌ها برای حفظ کیفیت محصول، پایداری فرایند و کنترل دقیق ضروری است.

۲) تغذیه حلقه‌های کنترلی و سیستم‌های اتوماسیون

سیگنال خروجی ترانسمیترها (معمولاً ۴–۲۰ میلی‌آمپر یا HART) ورودی اصلی کنترلرهای PLC، DCS و سیستم‌های کنترل پیشرفته است. حلقه‌های کنترلی مانند:

• کنترل فشار (PC)
• کنترل دما (TC)
• کنترل سطح (LC)
• کنترل دبی (FC)

همگی بر اساس داده‌های ترانسمیترها کار می‌کنند.

۳) حفاظت از تجهیزات و جلوگیری از آسیب

ترانسمیترها برای حفاظت از تجهیزات حساس به کار می‌روند.

• ترانسمیتر فشار برای جلوگیری از Overpressure در خطوط
• ترانسمیتر دما برای جلوگیری از Overheating موتور، کوره یا پمپ
• ترانسمیتر سطح برای جلوگیری از خشک‌کار کردن پمپ
• ترانسمیتر جریان (Flow Transmitter) برای تشخیص انسداد یا نشتی

این بخش نقش حیاتی در جلوگیری از خرابی‌های پرهزینه دارد.

۴) ایمنی فرایند و سیستم‌های اضطراری (SIS / ESD)

در واحدهای نفت، گاز و پتروشیمی بسیاری از سیگنال‌های ورودی سیستم‌های ایمنی از طریق ترانسمیترها تأمین می‌شود.

• ترانسمیتر فشار برای تریپ کردن کمپرسور در فشار بالا
• ترانسمیتر سطح برای جلوگیری از سرریز مخازن
• ترانسمیتر اکسیژن یا گازهای قابل‌اشتعال برای سیستم‌های هشدار

بدون ترانسمیترها سیستم‌های ایمنی قابل‌اتکا نخواهند بود.

۵) پایش عملکرد تجهیزات (Condition Monitoring)

در نگهداری پیش‌بینانه (Predictive Maintenance) ترانسمیترهای دما، لرزش، فشار و جریان وظیفه دارند رفتار تجهیزات دوار یا ثابت را زیر نظر بگیرند.

• بالا رفتن تدریجی فشار دیفرانسیل فیلتر → نشان‌دهنده گرفتگی
• افزایش دمای یاتاقان → شروع خرابی
• کاهش دبی → نشتی یا کاهش راندمان پمپ

این داده‌ها به تعمیرات کمک می‌کند قبل از خرابی اقدام کنند.

۶) نظارت بر مصرف انرژی و بهینه‌سازی فرایند

در صنایع بزرگ مانند فولاد، پتروشیمی و نیروگاهی از ترانسمیترهای فشار، فلو و دما برای تحلیل مصرف انرژی (گاز، بخار، آب، هوا) استفاده می‌شود.

این کار بهینه‌سازی، کاهش هزینه و کنترل عملکرد واحد را ممکن می‌کند.

۷) پایش محیطی و ایمنی کارکنان

ترانسمیترها برای اندازه‌گیری و کنترل پارامترهای محیطی نیز کاربرد دارند:

• سنجش گازهای سمی مانند H2S، NH3
• سنجش اکسیژن محیط
• پایش کیفیت آب و فاضلاب (pH، هدایت الکتریکی، توربیدی)

این بخش در واحدهای HSE بسیار مهم است.

انواع برندهای مشهور ترانسمیتر در جهان

• Emerson – Rosemount

مشهورترین برند دنیا در ترانسمیترهای فشار، دما و سطح؛ سری‌های 3051، 3144P، 5408 بسیار رایج‌اند.

• Yokogawa

یکی از پایدارترین و دقیق‌ترین ترانسمیترهای ژاپنی؛ سری‌های EJA و EJX برای پروژه‌های نفت و گاز استاندارد هستند.

• Siemens

ترانسمیترهای SITRANS برای فلو، سطح، فشار و دما بسیار شناخته شده‌اند.

• Honeywell

سری‌های SmartLine SL و ST که در صنایع فرآیندی سنگین استفاده می‌شوند.

• ABB

ترانسمیترهای فشار، دما، فلو و آنالایزرها؛ مدل 266 بسیار پرفروش است.

• Endress+Hauser (E+H)

برند آلمانی فوق‌العاده معتبر در فلو، سطح و فشار؛ سری Cerabar و Deltabar معروف‌اند.

• WIKA

هم در فشار و هم سطح قوی است؛ در ایران به دلیل خدمات و موجودی زیاد محبوب است.

• Vega

متخصص سطح‌سنج‌ها (Radar / Ultrasonic)؛ مخصوص مخازن و سیلوها.

• Krohne

برند آلمانی شناخته‌شده در فلو، سطح و فشار؛ مخصوصاً برای صنایع آب، فاضلاب و پتروشیمی.

• Foxboro (Schneider Electric)

یکی از قدیمی‌ترین برندهای ابزار دقیق با دقت بالا.

• Danfoss

ترانسمیتر فشار صنعتی مخصوص تاسیسات، HVAC، سرمایش و خطوط گاز.

• Ashcroft

کاربرد زیاد در فشارسنج‌ها و ترانسمیتر فشار برای صنایع عمومی و خطوط بخار.

• Baumer

برند سوئیسی مناسب برای ماشین‌سازی و اتوماسیون سبک.

• GE / Baker Hughes – Druck

ترانسمیترهای فشار با دقت فوق‌العاده بالا برای تست و کالیبراسیون.

• Azbil (Yamatake)

ترانسمیترهای ژاپنی قابل‌اعتماد برای صنایع فرایندی.

• Fuji Electric

ترانسمیترهای فشار و دمای صنعتی؛ محبوب در آسیای شرقی.

• JUMO

برند آلمانی تخصصی در ترانسمیتر دما و سنسورها.

• IFM

ترانسمیترهای دیجیتال برای اتوماسیون صنعتی و ماشین‌آلات.

• Keller

متخصص فشارهای بسیار پایین و بسیار دقیق (Low Pressure / Differential).

• Bourdon – KROHNE Group

ترانسمیترهای فشار و سطح با کاربردهای عمومی و تخصصی.