استفاده از ابزار دقیق در صنعت نفت

در ابتدا باید تعریفی از ابزار دقیق را ارائه دهیم تا با مفهوم آن آشنا شویم. منظور از ابزار دقیق، وسایل و تجهیزاتی هستند که در یک سیستم کنترلی و اتوماسیونی به کار گرفته می­شوند تا پارامترهای مورد نظر را با دقت زیاد و کمترین خطا اندازه­ گیری نمایند. ابزار دقیق کاربردهای زیادی دارد که یکی از آنها استفاده از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد.

نکاتی در مورد ابزار دقیق در صنعت نفت

  • ابزار دقیق در صنعت نفت بر حسب نوع عملکرد می­توان به وسایلی تقسیم بندی کرد که عمل کنترل دما، فشار، رطوبت، سطح و … را انجام می­دهند که به آن­ها کنترلر می­گویند
  • ابزار دقیق در صنعت نفت بر حسب نوع عملکرد دارای ترانسمیتر است که کار انتقال اطلاعاتِ مقادیر اندازه­گیری شده را به صورت جریان الکتریکی استاندارد که از قبل تعریف شده و در بازه­ی ۴ تا ۲۰ میلیمتر روی یک جفت سیم، برای کمیت­های مورد نظر انجام می­دهد
  • ابزار دقیق در صنعت نفت بر حسب نوع عملکرد دارای نمایشگر یا ایندیکِیتور است که کار نمایش مقادیر اندازه­گیری شده را انجام می­دهد
  • ابزار دقیق در صنعت نفت بر حسب نوع پارامتری که بر روی آن کار انجام می­دهند دارای بخش­های مختلفی است مثلا برای دما شامل کنترلر دما، ترانسمیتر دما و ترمومتر می­باشد و همینطور در مورد فشار و سطح نیز دارای چنین بخش­هایی می­باشد
  • اجزای ابزار دقیق در صنعت نفت شامل: سنسور، ترنسدیوسر یا مبدل، ترنسمیتر، کنترلر یا کنترل کننده، عنصر نهایی، رکوردر و ایندیکیتور یا نمایشگر می­باشد
  • ابزار دقیق در صنعت نفت باید طبق استاندارد ایرانی IPS و استانداردهای بین المللی API و ISA ساخته شده باشد.

اجزای ابزار دقیق در صنعت نفت:

یکی از صنایع مرتبط با تجهیزات ابزار دقیق، صنعت نفت می­باشد به این دلیل که در این صنعت از سیالات بسیار متنوعی استفاده می­شود که قرار است از طریق یک سری خطوط و لوله از جایی به جای دیگر انتقال یابند یا در مخازن کوچک و بزرگ ذخیره شوند در نتیجه نیاز به تجهیزات ابزار دقیق در بخش­های مختلف آن احساس می­شود. در اینجا به معرفی دقیق تجهیزات ابزار دقیق در صنعت نفت می پردازیم که شامل:

  1. سنسورها: به طور کلی به هر دستگاهی اطلاق می­شود که وظیفه­ی آن تبدیل نمودن کمیت فیزیکی مورد نظر به یک سیگنال الکتریکی در دستگاه­های الکتریکی یا تبدیل نمودن کمیت فیزیکی مورد نظر به یک سیگنال نیوماتیکی را در دستگاه­های نیوماتیکی به عهده دارد. سنسورهای مورد استفاده در صنعت نفت شامل: سنسورهای دمایی، فشار، سطح و جریان می­باشند که به معرفی هر یک می­پردازیم.
    1. سنسورهای دمایی: به دو روش غیر الکتریکی و الکتریکی عمل می­کنند که هر کدام ابزار دقیق خاص خود را دارد.
      1. غیر الکتریکی: به شیوه­های انبساط مایعات و فلزات انجام می­گیرد . در شیوه­ی انبساط مایعات، ترمومتر استفاده می­شود نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت است که جهت اندازه­گیری دما، دریافت سیگنال کنترلی از آن و سوئیچ به کار می­رود. شیوه­ی عملکرد آن بدین صورت است که در اثر افزایش حرارت محیط اطراف، حجم مایع افزایش یافته و مقدار دما از روی لوله­ی شیشه­ای آن که مدرج است خوانده می­شود. در شیوه­ی انبساط فلزات از ابزار دقیق بیمتال استفاده می­گردد. بیمتال از ۲ فلز ساخته شده­ که هر کدام ضریب حرارتی مختلفی داشته که یک طرف این دستگاه را به محلی نصب یا درون لوله­های انتقال نفت درون ترمووِل قرار می­دهند و طرف دیگر آن که آزاد هست را به عقربهی دستگاهی که مدرج می­باشد وصل می­کنند. هنگام اتصال این دو و گرفتن حرارت، فلز با ضریب حرارتی بالاتر به سمت فلز با ضریب حرارتی پایین­تر خم می­شود، این حرکت خمش به عقربه منتقل و درجه حرارت را نشان می­دهد.
      1. الکتریکی: از ترموکوپل، ترمیستور، RTD و سنسورهای IC استفاده می­گردد.

۱-۱-۱-۲- ترموکوپل: روش کار آن بدین صورت است که رو انتهای سیم غیر هم جنس را به هم وصل، نقطه­ اتصال را حرارت داده، اختلاف پتانسیل حاصل شده را به یک میلی ولت متر و سپس آن را متناسب با حرارت درجه بندی می­کنند.

۲-۱-۱-۲- ترمیستور:خود به دو نوع PTC (با افزایش حرارت مقاومت آنها افزایش می­یابد) و NTC (با افزایش حرارت مقاومت آنها کاهش می­یابد) تقسیم می­شود. این نوع ابزار دقیق در صنعت نفت جهت اندازه گیری دما در محل­های مختلف به کار می­رود.

۳-۱-۱-۲- RTD: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد که در واقع نوعی ترمومتر با تغییر مقاومت الکتریکی فلزات است که این مقاومت الکتریکی در اثر تغییر دما، کم و زیاد می­شود. برخی فلزات بکار رفته در RTDها شامل نیکل، مس و پلاتینیوم می­باشند. RTDها موقعی در صنعت نفت به کار می­روند که دقت اندازه گیری دما زیاد و محدوده­ی اندازه گیری کم می­باشد. همچنین مواقعی که در صنعت نفت بخواهند محدوده­ی دمایی خاصی را اندازه گیری کنند از RTDها استفاده می­شود.

۴-۱-۱-۲- سنسورهای IC: به­صورت مجتمع در مدار قرار می­گیرند و در مقایسه با دیگر سنسورهای دمایی ابزار دقیق الکتریکی که بیان شد، دارای سیگنال خروجی بالا و تغییرات خطی هستند. استفاده از این نوع سنسور در صنعت نفت مقرون به صرفه نیز هست.

۲-۱- سنسورهای فشار: توسط دو نوع ابزار دقیق در صنعت نفت، که سنسور می­باشند می­توان فشار را اندازه گرفت که شامل مانومترها و بردن تیوب­ها هستند.

۱-۲-۱- مانومترها: از مانومترها در صنعت نفت برای اندازه گیری فشارهای کم استفاده می­گردد که شیشه­ای محکم و مدرج بوده و مایع درون آن جیوه یا آب می­باشد و به سه نوع یک شاخه­ای، دو شاخه­ای و  مورب تقسیم می­شود.

۲-۲-۱- بردن تیوپ: از جنس برنز یا نیکل سخت هستند و به انواع: C شکل، فانوسی، حلقوی، حلزونی، دیافراگمی و کپسولی تقسیم بندی می­شود. این فشار سنج­ها از طریق تغییر شکل مکانیکی، فشار را اندازه می­گیرند.

۳-۱- سنسورهای جریان سنج: یکی از کاربردهی ابزار دقیق در صنعت نفت، اندازه­گیری میزان جریان سیالات است که به ۳ نوع تقسیم می­شوند: با صفحه­ی سوراخدار، توربینی و مغناطیسی.

۱-۳-۱- با اُریفیس یا صفحه­ی سوراخدار: روش آن بر مبنای اختلاف فشار در دو طرف این صفحه است که خود به سه نوع: صفحه­ی اریفیس متحدالمرکز، خارج از مرکز و قطعه­ای یا نیم دایره­ای شکل تقسیم بندی می­گردد.

۲-۳-۱- توربینی: از تجهیزات ابزار دقیق در صنعت نفت است که براساس مقداری که سیال عبور نموده، پره­های توربین آن به حرکت درآمده و در اثر آن تعدادی پالس تولید می­شود که بوسیله­ی سنسور بر حسب متر مکعب در واحد زمان سنجیده می­شود. دارای انواع دیجیتال، آب، استیل و با خروجی پالس می­باشد.

۳-۳-۱- مغناطیسی: با کمک قانون القای فارادی، جهت تعیین شدت جریان سیال، در صنعت نفت مورد استفاده قرار می­گیرد.

۴-۱- سنسور­های سطح سنج: نوعی ابزار دقیق در صنعت نفت است که در مخازن برای اندازه­گیری سطح مایعات مورد استفاده قرار می­گیرند. سنسورهای سطح سنج به انواع مختلف: عمق سنج­ها (مورد استفاده در مخازن نفت سرباز)، شناور یا فلوتر، فشار سنج ارتفاع مایعات (مورد استفاده در مخازن نفت سرباز و سربسته)، مجهز به خاصیت دیافراگمی، مجهز به خاصیت شناوری، شیشه­ای تقسیم بندی می­شوند.

  • ترنسدیوسرها یا مبدل­ها: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت است که وظیفه­ی آن تبدیل سیگنال الکتریکی خروجی از سنسور به یک سیگنال الکتریکی است که از طریق سیم­های فلزی قابل انتقال به مدارهای الکترونیکی باشد. ترنسدیوسرهای مورد استفاده در صنعت نفت ۴ نوع هستند که شامل:
    • ترنسدیوسر کمیت غیر الکتریکی به الکتریکی: وظیفه­ی آن تبدیل تغییرات کمیت­های مختلف مانند درجه حرارت و ... به تغییرات علائم الکتریکی یعنی از ۴ تا ۲۰ میلی آمپر می­باشد.
    • ۲-۲-       ترنسدیوسر کمیت فیزیکی به علائم نیوماتیکی: وظیفه­ی آن تبدیل تغییرات کمیت­های مختلف به تغییرات فشار یعنی از ۳ تا ۱۵ Psi می­باشد.
    • ترنسدیوسر علائم نیوماتیکی به علائم الکتریکی: وظیفه­ی آن تبدیل علائم نیوماتیکی یعنی فشار هوا به علائم الکتریکی می­باشد.
    • ترنسدیوسر علائم الکتریکی به نیوماتیکی: وظیفه­ی آنتبدیل علائم الکتریکی با کمک خاصیت الکترومغناطیسی به یک حرکت مکانیکی است و سپس تبدیل آن به علائم نیوماتیکی یعنی فشار هوا می­باشد.
  • ترنسمیترها یا انتقال دهنده­ ها: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد که خود به سه بخش حس کننده، مبدل و تقویت کننده تقسیم می­گردد که وظیفه­ی آن اندازه­گیری و حس کردن یک کمیت فیزیکی مانند دما، فشار، سطح و جریان توسط حس کننده و سپس تبدیل آن به یک کمیت الکتریکی یا نیوماتیکی توسط بخش مبدل و سپس تقویت آن توسط تقویت کننده­ی الکتریکی یا نیوماتیکی می­باشد که آن را در نهایت از طریق سیم یا لوله به اتاق کنترل انتقال می­دهد. در تمامی ترنسمیترهای مورد استفاده در صنعت نفت تنها بخش حس کننده متفاوت است.
    • ترنسمیتر درجه حرارت: به دو نوع: نیوماتیکی (افزایش درجه حرارت باعث افزایش فشار شده که این فشار به بلوز انتقال یافته که این حرکت مکانیکی توسط مبدل به نیوماتیکی تبدیل می­شود­ و از آنجا توسط بخش تقویت کننده به اتاق کنترل ارسال می­شود) و الکترونیکی (ولتاژ تولید شده توسط حرارت در انواع سنسورهای دمایی بعد از تقویت به اتاق کنترل می­رود) تقسیم می­شود.
  • ترنسمیتر فشار: به سه نوع: نیوماتیکی (فشار فرایند را اندازه­گیری و سپس به فشار هوای ۳ تا ۱۵ Psi تبدیل می­کند که متناسب با مقدار متغیر است و سپس به اتاق کنترل هدایت می­کند)، کپسول­دار (بر اساس فشاری که به کپسول این ترنسمیتر وارد می­شود فشار هوایی معادل ۳ تا ۱۵ Psi تولید کرده که در نهایت به اتاق کنترل انتقال می­دهد) و اختلاف فشار از نوع نیوماتیکی (همانند نوع کپسول دار است اما بجای یک فشار، دو فشار از طرف نفت به دو طرف کپسول آن وارد و سپس فشار هوایی معادل ۳ تا ۱۵ Psi را تولید می­کند و در نهایت به اتاق کنترل انتقال می­دهد در نتیجه جهت اندازه­گیری اختلاف فشار در صنعت نفت به کار می­رود) تقسیم می­شود.
  • ترنسمیتر جریان: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد که کار آن انتقال سیگنال­های الکتریکی تولید شده از انواع سنسورهای جریان سنج می­باشد که پرکاربردترین آن نوع توربینی است.
  • ترنسمیتر سطح: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد که جهت انتقال تغییرات سطح نفت از محل فرایند به اتاق کنترل به کار می­رود که مشتمل بر سه نوع است: با کمک دستگاه انتقال دهنده­ی فشار و اختلاف فشار، با استفاده از قانون ارشمیدس و الکترونیکی.
  • کنترلر: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد که خروجی ترنسمیتر وارد آن شده تا براساس توابعی که برای کنترل کننده تعریف شده، تصمیمات لازم جهت عکس العملی که مورد نیاز می­باشد را اتخاذ کند. در واقع سیگنال خروجی را با مقدار مطلوب آن مقایسه و محاسبات مربوطه انجام می­شود تا مقادیر متغیرهایی که باید تنظیم شوند را معین سازد.
  • عنصر نهایی: نوعی از ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد و تصمیماتی که توسط بخش کنترل کننده گرفته شده، توسط آن عملی می­شوند.
  • رکوردر: نوعی ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشد که به نام­های ثبات و نمایشگر نیز می­شناسند. وظیفه­ی آنها ثبت تغییرات و رفتار فرایندها در این صنعت به صورت شبانه روزی می­باشد.
  • ایندیکیتور: نوعی ابزار دقیق در صنعت نفت می­باشند که جهت نمایش عددی یک پارامتر در اتاق کنترل استفاده می­شود.

مزایا و نکات مثبت تجهیزات ابزار دقیق

مزیت­های تجهیزات ابزار دقیق سبب شده تا به وسایل پرکاربردی تبدیل شوند که برخی از آنان شامل:

  1. کارایی عملکردی را افزایش و احتمال ایجاد اشتباهات پرهزینه را کاهش می­دهند
  2. عملیات بطور خودکار انجام شده و در نتیجه هزینه­های نیروی کار کاهش می­یابند
  3. راندمان بالقوه­ی دستگاه­ها را افزایش می­دهند
  4. در ارتباط با خطاها و آلارم­ها واکنش به مراتب سریع­تری دارند
  5. به دلیل خودکار بودن و توانایی کنترل از راه دور خود تجهیزات ابزار دقیق یا به عبارت دیگر مجازی سازی، نیاز به وجود سخت افزار را کاهش می­دهند
  6. عملکرد عالی کنترل­ها و محصول نهایی را تضمین می­کنند
  7. استحکام و ثبات عملکردی دستگاه­ها را افزایش می­دهند
  8. کیفیت کار انجام شده را به شدت بالا می­برند به این دلیل که نسبت مواد اولیه، دما، فشار و … را کنترل می­کنند که بدون کنترل دقیق این پارامترها به همراه کمترین خطا، عملکرد کلی کیفیتی نخواهد داشت
  9. به دلیل کاهش هزینه­ها به شما این امکان را می­دهند تا بر روی تکنولوژی­های دیگر نیز تمرکز کنید
  10. برخی از تجهیزات ابزار دقیق مانند سنسورهایی که ذکر شده­اند نیاز به کالیبراسیون ندارند

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.