کالیبراسیون فشار

کالیبراسیون فشار

کالیبراسیون

مجموعه عملیاتی که تحت شرایط مشخص میان نشان دهی یک دستگاه یا سیستم اندازه گیری یا مقدار یک سنجه مادی یا ماده مرجع و مقدار متناظر آن که از استانداردهای اندازه گیری حاصل میشود، رابطه ای برقرار می کند.کالیبراسیون اجازه می دهد که میزان تصحیح لازم را نسبت به نشاندهی تعیین کنیم. با کالیبراسیون ممکن است خواص اندازه شناختی دیگری نظیر اثر کمیت های تاثیر گذار نیز تعیین شود.

در واقع کالیبراسیون ویژگی های کارآمدی دستگاه یا مواد مرجع را بوسیله انجام مقایسات مستقیم مشخص می کند. کالیبراسیون در واقع ایجاد نظامی موثر به منظور کنترل صحت و دقت پارامترهای مترولوژیکی دستگاه های آزمون و وسایل اندازه گیری و کلیه تجهیزاتی است .که عملکرد آنها بر کیفیت فرآیند تاثیر گذار می باشد. که به منظور اطمینان از تطابق اندازه گیریهای انجام شده با استانداردهای جهانی مورد استفاده قرار می گیرد.

هر وسیله ای که برای اندازه گیری به کار می رود و در روش های اجرایی به استفاده از آن اشاره شده است، نیاز به تعیین صحت و دقت یا کالیبراسیون دارد. دستگاههای اندازه گیری باید به طور دوره ای کالیبره شوند. گذشت زمان، فرسودگی، حوادث غیر قابل پیش بینی، باعث می شوند تا قابلیت ردیابی نتایج آنها تا استانداردها زیر سوال رفته. و نیازمند تایید مجدد باشند. برای تجهیزات کالیبره شده گواهی کالیبراسیون صادر شده و ضمیمه دستگاه می گردد.

کالیبره کردن تمام تجهیزات لازم نیست. برخی از آنها ممکن است صرفا به عنوان نشان دهنده مورد استفاده قرار گیرند. انواع دیگر تجهیزات ممکن است به عنوان ابزار تشخیصی و آشکارسازی به کار بروند. هرگاه وسیله ای برای تعیین قابلیت پذیرش محصول و یا عوامل موثر در فرآیند آزمون مورد استفاده قرار نگیرد کالیبراسیون آن ضرورت ندارد.

کالیبراسیون تجهیزات اندازه گیری فشار (فشارسنج ها)

نیروی وارد بر سطح فشار نام دارد.
واحدها:
N/m2, Kfg/m2=bar, lbf/inch2=psi, at, mm Hg, mm H2o, Pa (kPa-MPa)
اتمسفر: برابر با فشاری است که وزن اتمسفر (جو) اطرف کره زمین و موجودات آن وارد کند.
Pressure Gauge “PG”

در حالت کلی دو نوع PG  می توانیم داشته باشم:

فشار سنج نسبی
فشار سنج مطلق

فشار نسبی Pressure Gauge: اگر یک فشار سنج را در سطح صفر زمین روی عدد صفر کالیبره کنیم. فشارسنج ما، فشار سنج نسبی و فشار اندازه گیری شده توسط آن فشار نسبی خواهد بود.
فشار مطلق Abbsolute Pressure: اگر یک فشار سنج را در سطح صفر زمین روی عدد یک کالیبره کنیم. فشار سنج ما، فشار سنج مطلق و فشار اندازه گیری شده توسط آن فشار مطلق خواهد بود.

رابطه بین فشار نسبی و مطلق: فشار مطلق= فشار نسبی+1
فشار سنج مطلق در خلاء عدد صفر و فشار سنج نسبی عدد یک را نشان می دهد.

کالیبراسیون فشار سنج های دیجیتال PT

ترانسمیتر های فشار تجهیزات الکترونیکی یا نیوماتیکی اندازه گیر فشار هستند که فشار اندازه گیری شده را به سیگنال مورد نیاز جهت کنترل پروسه تبدیل می کنند. که دارای سنسور از انواع مختلف خازنی-مقاومتی و … می باشند.

تجهیزات مورد نیاز

Dead weight tester یا هندپمپ متناسب با فشار اعمالی و دارای واحد متناظر با تجهیز با دقت ده برابر بیشتر، استند مناسب جهت نگه داشتن تجهیز در وضعیت مناسب، منبع تغذیه، هارت (375-475)، مقاومت (250 اهم تا 1 اهم)، مولتی متر با قابلیت قرائت جریان DC تا دو یا سه رقم اعشار

ابتدا تمیز کردن تجهیز از هر گونه گرد و غبار و آلودگی می بایست صورت پذیرد. سپس دیتا شیت با Name plate مطابقت داده شده و مقادیری چون URV-LRV و span Max/Min و جنس بدنه تجهیز که از چه آلیاژی می باشد را از روی Name Plate با دیتا بررسی میکنیم. در صورت عدم مغایرت، کالیبره شروع می شود.

در کالیبره ترانسمیترهای فشار تجهیز می بایست در یک سطح مسطح و تراز قرار بگیرد که بهترین حالت نصب روی استند مناسب بخاطر اینکه رویت صفحه هم برای نفر کالیبره کننده راحت تر باشد. ترانسمیتر را با توجه به ولتاژ تغذیه توسط یک منبع تغذیه DC (نوع ولتاژ و جریان تغذیه روی تجهیز و دیتا شیت مشخص می باشد) که در مسیر تغذیه یک مقاومت (250 اهم تا 1 کیلو اهم) به صورت سری قرار دارد و در مسیر آمپر متر بصورت سری قرار گرفته تا جریان خروجی تجهیز را اندازه گیری نماید.

و هارت بصورت موازی با ترمینال های تغذیه روی ترانسمیتر قرار می گیرد. پس از روشن شدن ترانسمیتر در حالی که سل تجهیز به هوا راه دارد جریان خروجی می بایست 4 میلی آمپر و فشار نشان داده شده صفر باشد. در غیر این صورت توسط هارت ترانسمیتر را Zero می کنیم (شایان ذکر می باشد که نوع خروجی ترانسمیترها متفاوت است و می تواند هم جریان باشد هم ولتاژ که در اینجا نوع رایج صنعت که خروجی 4-20mA ذکر گردید).

تجهیز را متناسب با فشار نیاز می توان با هند پمپ یا DWT هیدرولیکی کالیبره نمود از نداشتن نشتی در مسیر فشار مطمئن می شویم (با کمی فشار گیری و صبر کردن که نباید پس از فشار گیری افت ایجاد شود). توسط هارت می بایست مشخصه عملکرد را به ترانسمیتر شناسانده شود از جمله تگ تجهیز (Short tag-long tag) و Display range  و  Calibration range و Damping time  ومشخصات چون تاریخ کالیبره و … صورت پذیرد. در صورتی که ترانسمیتر در صفر و صد در صد اندازه گیری مشکل دارد ابتدا zero trim  و پس اعمال کل فشار upper sensor trim انجام داده و دوباره مراحل کالیبره تکرار گردد.

ابتدا قبل از طی مراحل پله ای یک بار 100 درصد رنج اعمال کرده و مطمئن می شویم که در نقطه 100 درصد نیاز به تنظیمات ندارد. سپس فشار را تخلیه و 100%-75%-50%-25%-0% بصورت رفت و 75%-50%-25%-0% فشار در برگشت اعمال کرده و پس از ثبت داده ها محاسبه خطای تجهیز در صورتی که کمتر یا برابر با خطای مجاز تعیین شده در دیتا شیت باشد تجهیز کالیبره و مورد اطمینان می باشد. و پس از تخلیه فشار ترانسمیتر باید مقدار صفر را نشان دهد.

کالیبراسون ترانسمیتر اختلاف فشار PDT

تجهیز مورد نیاز:
هند پمپ متناسب با فشار اعمالی و دارای واحد متناظر با تجهیز با دقت ده برابر بیشتر، استند مناسب جهت نگه داشتن تجهیز در وضعیت مناسب، منبع تغذیه، هارت (375-475)، مقاومت (250 اهم تا 1 کیلو اهم)، مولتی متر با قابلیت قرائت جریان DC تا دو یا سه رقم اعشار

ساختار عملکرد تجهیز PDT

این تجهیز جهت اندازه گیری ارتفاع سطح در صنعت از طریق اندازه گیری اختلاف فشار بکار می روند.

مراحل کالیبراسیون:

ابتدا تمیز کردن تجهیز از هرگونه گرد و غبار و آلودگی می بایست صورت پذیرد. سپس دیتا شیت با Name Plate مطابقت داده شده و مقادیری چون URV-LRV و Span Min/Max جنس بدنه تجهیز که از چه آلیاژی می باشد را از روی Name Plate با دیتا شیت بررسی می کنیم. در صورت عدم مغایرت، کالیبره شروع می شود در کالیبره ترانسمیتر های اختلاف فشار تجهیز می بایست در یک سطح مسطح و تراز قرار گیرد که بهترین حالت نصب روی استند مناسب بخاطر اینکه رویت صفحه هم برای نفر کالیبره کننده راحت تر باشد.

از آزاد بودن هر دو سلول H,L به اتمسفر مطمئین شویم در صورتی که تجهیز همراه منیفولد باشد شیر Vent Equalize ها باز باشد. ترانسمیتر را باتوجه به ولتاژ تغذیه توسط یک منبع تغذیه DC (نوع ولتاژ و جریان تغذیه روی تجهیز و دیتا شیت مشخص می باشد) که در مسیر تغذیه یک مقاومت (250 اهم تا 1 کیلواهم) بصورت سری قرار دارد. و در مسیر آمپر متر بصورت سری قرار گرفته تا جریان خروجی تجهیز را اندازه گیری نماید .و هارت بصورت موازی با ترمینالهای تغذیه روی ترانسمیتر قرار می گیرد. پس از روشن شدن ترانسمیتر در حالی که هر دو سل تجهیز به هوا راه دارد جریان خروجی می بایست 4 میلی آمپر و فشار نشان داده شده صفر باشد.

در غیر این صورت توسط هارت ترانسمیتر را Zero می کنیم به استثناو ترانسمیتر های Vacuume که در هوای محیط می بایست مقدار 20 میلی آمپر بسازد(شایان ذکر می باشد که نوع خروجی ترانسمیترها متفاوت است و می تواند هم جریان باشد هم ولتاژ که در اینجا نوع رایج صنعت که خروجی 4-20mA ذکر گردید).

هندپمپ نیوماتیکی را به سلول High متصل نموده و سلول Low به اتمسفر راه داشته باشد (در صورت داشتن منیفولد از کامل بسته بودن شیر تعادل و باز بودن vent سلول Low مطمئن شوید) و از نداشتن نشتی در مسیر فشار مطمئن می شویم (با کمی فشار گیری و صبر کردن  که نباید پس از فشار گیری افت ایجاد شود). توسط هارت می بایست مشخصه عملکرد را به ترانسمیتر شناسانده شود از جمله تگ تجهیز (Short tag-long tag) و Display range و Calibration range و Damping time و مشخصات چون تاریخ کالیبره و … و تنظیمات نمایشی سطح با توجه به دیتا شیت صورت پذیرد. در صورتیکه ترانسمیتر در صفر و صد درصد اندازه گیری مشکل دارد ابتدا zero trim و پس اعمال کل فشار upper sensor trim انجام داده و دوباره مراحل کالیبره تکرار گردد.

ابتدا قبل از طی مراحل پله ای یک یار 100 درصد رنج اعمال کرده و مطمئن می شویم که در نقطه 100 درصد نیاز به تنظیمات ندارد سپس فشار را تخلیه و 100%-75%-50%-25%-0% به صورت رفت و 0%-25%-50%-75% فشار در برگشت اعمال کرده و با توجه به رابطه خطی بین اختلاف فشار اندازه گیری شده و اختلاف سطح نمایشی می بایست در 25% فشار اعمالی 25% کل رنج اختلاف فشار روی صفحه نمایش داده شود و در 50% فشار اعمالی 50% کل رنج اختلاف فشار و در 75% فشار اعمالی 75% رنج اختلاف فشار نمایش داده شود.

برای اطمینان از سالم بودن سلول Low در حالی که سل H به اتمسفر راه دارد به سل Low در چند نقطه فشار بصورت Vacuum اعمال نماییم و پس از ثبت داده ها محاسبه خطای تجهیز در صورتی که کمتر یا برابر با خطای مجاز تعیین شده در دیتا شیت باشد تجهیز کالیبره و مورد اطمینان می باشد و پس از تخلیه فشار ترانسمیتر باید مقدار صفر را نشان دهد. در پایان تنظیف و نصب برچسب صورت می پذیرد.

کالیبراسیون فشارسنجهای عقربه ای

گیج های فشار:

تجهیزی مکانیکی و در برخی دستگاه ها دیجیتالی می باشد که جهت نشان دادن فشار مورد استفاده قرار می گیرد. خطای این تجهیزات اغلب بر اساس کل رنج بیان می شود که به صورت درصدی می باشد.
x100[کل رنج / (مقدار خوانده شده – مقدار واقعی اعمال شده)]=خطا
F.S%:خطا بر حسب درصدی از کل رنج

تجهیزات لازم جهت کالیبره کردن:

هند پمپ یا ترازوی فشار هیدرولیکی (D.W.T) متناسب با فشار – پوینتر کش

کالیبراسیون فشار سنج PG

جهت کالیبراسیون گیج های فشار طبق روال می بایست دیتا شیت با تجهیز مطابقت داده شده و مواردی چون TAG NO-S/N NO-MODEL و Calibration range و نوع کانکتور و جنس بدنه و … چک شود یکی از مهمترین مشخصاتی که باید در دیتاشیت چک کرد نرمال فشار پروسه می باشد که این فشار می بایست در محدوده 1/3 الی 2/3 رنج کاری گیج فشار باشد. و نوع پروسه مهم بوده بطور مثال تجهیزات که روی دستگاههای شامل اکسیژن نصب می شود هرگز نباید در کالیبراسیون با کالیبراتور هیدرولیکی (روغنی) کالیبره شود.(در نظر داشتن ایمنی)

برای کالیبراسیون گیج فشار میتوان از دو روش استفاده نمود:
مقایسه با گیج های مرجع
استفاده از ترازوی فشار هیدرولیکی Dead weight tester
کالیبره با گیج مرجع

توسط هند پمپ یا هر دستگاه تولید کننده فشار مانند کپسول نیتروژن یا ترازوی فشار که در مسیر اعمالی فشار یک گیج مرجع با دقت بالا وجود داشته باشد و فشار قابل تنظیم باشد به گیج اعمال فشار در نقاط مختلف کرده و نقاط خوانده شده را بصورت مقایسه ثبت می کنیم.

در ابتدا پس از چک کردن دیتا شیت و مواردی چون رنج و جنس تجهیز و … که در بالا ذکر شد ابتدا با کمی فشار گیری از عدم نشتی در مسیر مطمئن می شویم سپس یک بار فشار کامل به گیج اعمال کرده و سپس تخلیه نموده تا در صورت گیر داشتن قطعات داخلی و … و یا داشتن هیسترزیس در صفر مشکل آن نمایش داده شود در صورتی که اعمال فشار کامل نمود و دوباره به سمت صفر برگشتیم و عقربه روی صفر بود می توان کالیبراسیون را بصورت اعمال فشار 0% و 25% و 50% و 75% و 100% کل رنج در رفت و در برگشت 75% و 50% و 25% و 0% کل رنج شروع کرد و مقادیر را ثبت نمود.

سپس خطای گیج را در نقاط اندازه گیری شده بر حسب F.S% بدست آورده و با مقدار ذکر شده در صفحه مدرج یا دیتا شیت مقایسه کرد در صورتی که خطای اندازه گیری شده بالاتر از مقادیر ذکر شده باشد کالیبره تجهیز مورد تایید نمی باشد در صورتی که صفر گیج تنظیم نباشد می توان توسط عقربه کش یا پیچ تنظیم صفر عقربه را روی صفر تنظیم نمود و عملیات کالیبره مجدد صورت پذیرد.

کالیبره با ترازوی فشار با وزنه های استاندارد

در این روش کالیبراسیون مراحل شبیه کالیبره با گیج مرجع می باشد، با این تفاوت که در این روش مقایسه مقادیر اندازه گیری شده با وزنه های استاندارد اعمالی صورت می گیرد نه گیج مرجع و مزیت بزرگ دیگر آن دقت چندین برابر بیشتر از حالت فوق می باشد ولی کالیبراسیون از روش مقایسه ای با گیج مرجع به این روش زمان کمتری می گیرد که این دستگاه ها دارای وزنه های استاندارد و وزنه های ریز می باشد که جهت اعمال فشار های در حد 0.01 BAR مورد استفاده قرار می گیرد.

در تست با ترازوی فشار نفر کاربر می بایست قبل از تست از عدم وجود هوا در مسیر روغن مطمئن شود(هواگیری) و هنگام اعمال فشار بصورت آرام فشار گیری نموده و نقاط اندازه گیری دقیقا در لحظه کامل شناور بودن وزنه ها ثبت شود و از تخلیه ناگهانی فشار که باعث آسیب زدن به پیستون دستگاه می شود خودداری نماید و پس از اطمینان کامل از تخلیه فشار گیج از روی دستگاه بازنماید. شایان ذکر بوده که زمانی ترازو به حالت شناور یا باند مرده می رسد که تغییر در محدوده فشار ورودی تاثیری روی جابجایی عقربه در خروجی ندارد این محدوده که وزنه ها هم حالت شناور پیدا می کنند باند مرده نامیده می شود.

در مباحث بالا عملیات صرفا تست و یا مقایسه انجام گردید.
در صورتیکه عملیات کالیبراسیون باشد یعنی در صورت داشتن خطا می بایست خطا توسط کالیبره کننده برطرف شود و عملیات تست صورت پذیرد. در مباحث خطای گیج چندین نوع خطا وجود دارد که بصورت زیر بیان می شود.

خطای انحراف صفر:

که تجهیز در نقطه صفر عقربه صفر را نمایش نمی دهد. که جهت رفع آن می توان یکبار کامل اعمال فشار نمود سپس تخلیه کرد و عقربه را روی صفر توسط پیچ تنظیم یا در صورت نداشتن پیچ تنظیم با عقربه کش تنظیم کرده و عملیات تست مجدد صورت پذیرد.

خطای ثابت:

در تمام نقاط یک مقدار خطای یکسان بصورت کم یا زیاد وجود دارد که بهترین روش این است که این خطا را در صفر یا پنجاه درصد رنج تنظیم و رفع نماییم .در صورتی که خطای ما از نوع کم نشان دادن باشد می توان در صفر یا پنجاه درصد فشار واقعی اعمال نمود و عقربه روی عدد فشار واقعی اعمال شده تنظیم شود. و در همه نقاط تست صورت گرفت در صورت رفع خطا گیج مورد کالیبره و تست قرار گیرد.

خطای زاویه ای:

گیج در نقاط ابتدا و انتها رنج عملکرد مناسب دارد .ولی در نقاط میانی خطا دارد توسط نفر تنظیم کننده ابتدا نقاط مختلف همانند صفر و پنجاه درصد گیج با مارکر روی قاب بدنه علامت گذاری شود. و سپس صفحه مدرج و عقربه باز شود. پنجاه درصد فشار را اعمال نمود و در این حالت می بایست سکتورو بازوی ارتباطی می بایست با هم زاویه نود تشکیل داده در غیر این صورت با تغییر طول بازوی رابط این کار صورت گرفته و سپس گیج در نقاط دیگر هم مورد تست قرار گیرد. در صورت نداشتن خطای غیر مجاز تجهیزمورد تایید می باشد.

خطای ضربی:

در این نوع خطا با افزایش فشار خطا به صورت تصاعدی یا نامنظم کاهش یا افزایش می یابد. برطرف کردن این روش برخلاف تئوری ها ذکر شده در کتب بصورت تجربی بوده .که نفر کالیبره کننده می بایست با دور کوتاه یا بلند کردن بازو تاثیرات را روی خطا مشاهده نموده و جهت رفع آن اقدام نماید.

کالیبراسیون سوئیچهای فشار PSH-PSL

Pressure Switch

تجهیزی مکانیکی یا مکانیکی الکترونیکی می باشد که جهت نشان دادم نقطه یا نقاطی از فشار مورد استفاده قرار می گیرد که متناسب با نوع کاربرد در مشخصه نمادی PSL-PSLL-PSH-PSHH معرفی می شود.
Sp set point نقطه تنظیم مطلوب
Dead band: میزان تغییرات ورودی که اثری در خروجی ندارد (در سوییچ ها فاصله بین set و reset) در دیتا شیت یا روی تجهیز و یا با توجه به مدل تجهیز می بایست از کاتالوگ استخراج شود.

تجهیزات لازم جهت کالیره کردن:

ولت متر-هند پمپ یا ترازوی فشار هیدرولیکی (DWT) متناسب با فشار-منبع تغذیه (در صورتی که نوع تجهیز از نوعی باشد که نیاز بهروشن شدن داشته باشد (Active))

کالیبره PSH-PSHH

جهت کالیبراسیون سوئیج های فشار طبق روال می بایست دیتا شیت با تجهیز مطابقت داده شده و مواردی چون TAG NO-MODEL NO-S/N-SET POINT-Adjustable range-DEAD BAND و نوع کانکتور و جنس بدنه و … چک شود. یکی از مهمترین مشخصات که باید در دیتا شیت چک کردنرمال فشار پروسه می باشد. که تجهیز می بایست نصب گردد. نوع پروسه مهم بوده بطور مثال تجهیزات که روی دستگاههای شامل اکسیژن نصب می شود هرگز نباید در کالیبراسیون با کالیبراتور هیدرولیکی (روغنی) کالیبره شود. (در نظر داشتن ایمنی)

برای کالیبره ابتدا می بایست هندپمپ را اتصال داده و از عدم نشتی مسیر مطمئن شد و روی کنتاکت های تجهیز مولتی متر را بصورت موازی قرار داده و در حالت بیزر (بوق) قرار داده ,و سپس فشار گیری نموده تا به نقطه تنظیم شده رسید در این موقع می بایست در خروجی تغییر وضعیت کنتاکت داشته باشیم (کنتاکت باز بسته شود و بالعکس) و سپس از دریافت آلارم به آهستگی فشار را کاهش داده تاکنتاکتهای خروجی به حالت اولیه یا نرمال برگردد.

نقطه رفت SET و نقطه نرمال شدن RESET یادداشت شده و فاصله این دو باند مرده (DEAD BAND) می باشد که در صورتی که REST, SET درست باشد و DEAD BAND در محدوده مجاز ذکر شده توسط دیتا شیت و یا کاتالوگ تجهیز باشد یک بار دیگر عملیات تکرار پذیری را انجام داده اگر به مقادیر مشابه رسیدیم تجهیز کالیبره می باشد. در صورتی که تجهیز تنظیم نباشد فشار گیری کرده تا به نقطه SET رسیده سپس با مطالعه کاتالوگ تجهیز در صورت داشتن پیچ های تنظیم یا دکمه تنظیم، آنها را چرخانده تا در خروجی تغییر وضعیت بدهیم .(بطور مثال چرخش پیچ تنظیم بصورت چپ گرد یا راست گرد برای بالا و پایین بردن نقطه SET) و سپس فشار را آهسته پایین آورده تا خروجی نرمال شود نقاط را ثبت و عملیات تکرارپذیری صورت گیرد .

در صورت تنظیم بودن SET-RESET-DEAD BAND عملیات کالیبراسیون اتمام می پذیرد. بعضی از تجهیزات دارای پیچ تنظیم DAED BAND هم می باشند که می توان تغییرات در این زمینه را ایجاد کرد. کلیه کنتاکت های باز و بسته هم در مرحله آلارم هم در مرحله نرمال می بایست سلامت و تغییر و ضعیت آنا چک شود و پس از اتمام مراحل، تخلیه فشار نموده و برچسب کالیبره می زنیم. و می بایست تجهیز تظنیف شود و مجرای ورودی سلول در صورت داشتن در پو بسته شود که از ورود اشیا خارجی به سل جلوگیری شود.