-۱- فن ابزارهاي دقيق

سنجش عبارتست از مقايسه كميت هاي نامعلوم با كميت هاي حد نصاب و قراردادي، اين ايده موقعي به مرحله اجراء قرار مي گيرد كه لازم باشد كميت هاي فيزيكي و شيميائي معلوم و اندازه گيري شوند. عمل سنجش بهر صورت كه باشد در تغييرات و فعل و انفعالات مواد اوليه تمام صنايع جهان لازم و ضروريست. زيرا بدلائل زير حس هاي پنج گانه بشر فقط در حدي بسيار محدود در عمل اندازه گيري و سنجش قادر به معلوم تغييرات در اشياء مي باشند. بنابراين ناچار است از وسائلي استفاده كند كه بتواند بدون تماس مستقيم خود عمليات سنجش را با بكار بردن آن وسائل انجام دهد و حتي عمل كنترل را بانجام رساند.

۱-۲- لزوم كاربرد وسائل سنجش و كنترل در صنايع نفت و پتروشيمي

الف- كنترل كيفيت و كيفيت طبق طرح عمليات بهره برداري و مشخصات تعيين شده

ب- ايمن نگهداشتن واحدهاي صنعتي در شرائط خاص (از نظر خطرات انفجار وكليه حوادث ناشي از صحيح كار نكردن وسائل)

كنترل

بطور كلي در هر فرآيند توليدي صرف نظر از روش توليدي. نوع و حجم محصول و نياز به يك سيستم كنترل كننده داريم تا بطور اتوماتيك همواره روند توليد را تحت نظر داشته و عملكرد صحيح سيستم ها،دستگاهها و آلات و ادوات گوناگون را تضمين نمايد.

بعنوان مثال در يك كارخانه نوشابه سازي اعمالي از قبيل شستشوي بطري، ضد عفوني كردن آب، پر كردن، نصب تشتك سر بطري و غيره بايستي بطور منظم سريع و بدون خطا صورت گيرد و يا در يك نيرو گاه برق كنترل دور ژنراتورها، ميزان فشار و درجه حرارت در ديگهاي بخار و ساير عوامل بايد بطور دقيق و پيوسته تحت كنترل بوده و از انحراف آنها از مقدار مطلوب جلوگيري شود. هر سيستم كنترل ممكن است از يك يا ند حلقه كنترلي (Control Loop) تشكيل شده باشد. و هريك از اين حلقه هاي كنترل ممكن است.بطور مستقيم و يا در ارتباط با ساير حلقه ها عمل نمايند.

تعريف حلقه كنترل CONTROL LOOP

به مجموعه اي از آلات و ادوات ابزار دقيق( اعم از نشان دهنده ها، كنترل كننده ها، مبدل ها و ….) كه در ارتباط با يكديگر قرار داشته و مجموعاً عامي خاصي را تحت كنترل داشته باشند يك حلقه كنترل مي گوييم. مثلاً اگر يك سنسور حرارتي را طوري در ارتباط با يك كليد قرار دهيم كه در درجه حرارت معيني اين كليد وصل شده و در نقطه معين ديگري قطع نمايد. اين دو عنصر رويهم رفته تشكيل يك حلقه ساده كنترل حرارت مي دهند.

۱-۳- عوامل تحت كنترل

در هر فرآيند توليدي متغيرهاي زيادي وجود دارند كه بايستي تحت كنترل قرار گيرند اما چهار عاملي كه از اهميت بيشتري برخوردار بوده و در صنعت همواره با آنها برخورد خواهيم داشت عبارتند از:

۱- فشار PRESSURE

در مواردي كه با سيالات سروكار داريم (گازها، مايعات، بخار آب) فشار و تغييرات آن از عوامل عمده اي است كه بايستي تحت كنترل قرار گيرد.

۲- جريان سيال FLOW

كه به معني حجم جابجا شده در واحد زمان مي باشد و بخصوص در رابطه با سيلات عامل اصلي كنترل شونده بوده و غالباً با كنترل جريان مي توان ساير متغيرها را نيز كنترل نمود.

۳- سطح (ارتفاع) LEVEL

در رابطه با مخازن، انبارهاي محصول و موارد مشابه كه محصول در آنها ذخيره شده و يا از آنها برداشت مي شود كنترل سطح مطرح است.

۴- دما TEMPERATURE

تغييرات دما در هر فرآيندي و در رابطه با هر نوع ماده اي (بخصوص در صنايع پتروشيمي) وجود داشته و اگر عوامل بسيار مهمي است كه كنترل آن لازم است. براي اندازه گيري و كنترل هر يك از عوامل فوق آلات و ابزار و روشهاي خاصي وجود دارد كه بموقع خود با آنها آشنا خواهيم شد.

۱-۴- آشنايي با چند اصلاح رايج در ابزار دقيق

قبل از اينكه به بحث در مورد روشهاي اندازه گيري و كنترل بپردازيم بهتر است با چند اصطلاح كه بعد از اين مرتباً با آنها برخورد خواهيم داشت آشنا شويم.

۱- SETTOINT

به معني نقطه از پيش تعيين شده و يا مقدار مطلوب مي باشد و منظور از آن حالت يا مقداري است كه مي خواهيم عامل تحت كنترل را در آن حالت (يامقدار) ثابت نگهداريم. بعنوان مثال اگر بخواهيم دماي اطاق را روي ۲۵ ثابت نگهداريم مي گوييم

Point Set برابر ۲۵ است و يا اگر منظور اين باشد كه يك مخزن آب را طوري كنترل كنيم كه همواره باندازه نصف كل ظرفيتش آب داشته باشد بايستي Set Point برابر ۵۰% انتخاب گردد.

۲- MEASUREMENT

مقدار اندازه گيري شده (مقدار واقعي) عامل تحت كنترل را گوييم. در مورد مثال دماي اطاق كه مقدار مطلوب ۲۵ بود ممكن است دماي واقعي بيشتر و يا كمتر از اين مقدار باشد مثلاً   ۲۵ در اين حالت مي گوييم:

Set Point= 25

Measurement=22

۳- OFF SET

تفاوت بين مقدار مطلوب و مقدار واقعي عامل تحت كنترل ار Off Set مي گوييم. بنابراين براي مثال فوق خواهيم داشت:

Off Set=Set Point -Measured

۲۵-۲۲=۳

۴- SIGNAL

ارتباط بين اجزاء مختلف در يك حلقه كنترل از طريق علائمي كه بين آنها رد و بدل مي گردد برقرار مي شود اين علائم ممكن است الكتريكي الكترونيكي باشند. به اين علائم صرف نظر از نوع آنها سيگنال گفته مي شود.

۵- FEEDBACK

در يك حلقه كنترلي همواره سيگنالهايي از طرف كنترل كننده بطرف عامل تحت نترل جهت تصحيح وضعيت آن ارسال مي گردد. براي اطلاع از وضعيت عامل تحت كنترل نيز سيگنالهايي از طرف آن بسوي كنترل كننده برگشت داده مي شود.

۶- حلقه كنترلي باز و بسته OPENAND CLOSED LOOP

بطور كلي اگر در يك حلقه كنترلي مسير فيدبك برقرار بوده و ارتباط برگشتي ميان عامل تحت كنترل و كنترل كننده برقرار باشد اين حلقه يك حلقه بسته است. اما اگر سيگنال برگشتي وجود نداشته و اين مسير قطع باشد، حلقه كنترل را حلقه باز مي ناميم.

فصل دوم:

شناخت انواع كميت هاي مورد استفاده در سيالات

۲-۱ فشار (PERSSURE)

۱- فشار نسبي   GAUGE PRESSURE

اكثر فشار سنج ها تفاوت فشار سيال را از فشار اتمسفر نشان مي دهند كه اين تفاوت فشار را فشار نسبي گويند.

فشار اتمسفر- فشار مطلق سيال= فشار نسبي سيال

Gauge pressure =Absolute of Fluid -Pressure Of The Atmosphere

۲- فشار جو ATMOSPHERE PRESSURE

هوائي كه كره زمين را احاطه كرده است داراي وزن مي باشد كه آنرا فشار هوا گوئيم و مقدار آن بستگي به ارتفاع و درجه حرارت محيط دارد. تريچرلي براي اولين بار مقدار اين فشار را در كنار دريا بطريق ذيل اندازه گرفت. تستك پر از جيوه اي را در كنار درياي آزاد قرار داد. لوله شيشه اي را بطول يك متر كه به يك طرف آن بسته بود براي جيوه كرده و آنرا وارونه در تشتك قرار داد.

سپس مشاهده نمود كه سطح جيوه درون لوله رفته رفته پائين آمد و در ارتفاع ۳۰ اينچ كه مساوي ۷۶ سانتي متر است از سطح جيوه تشتك قرار گرفت.

علت قرار گرفتن سطح جيوه در اين ارتفاع وجود اختلاف فشار در قسمت بالاي لوله كه خلا مي باشد و فشار جو كه روي سطح جيوه است مي باشد.

تريچرلي از اين آزمايش نتيجه گرفت كه مقدار اين فشار در كنار سطح دريا برابر با    ۱۴/۷۰ پوند بر انيچ مربع است.

۲-۲- جريان سيال (دبي) FLOW

جريان يابده شاره (Q): اگر شاره اي كه لوله اي را پر كرده است. با سرعت متوسط v   در اين لوله جريان يابد جريان يا بده (دشارژ) آن . Q عباراست از:

O=Av

۲-۳- دما( درجه حرارت ) TEMPERATURE

حرارت يا گرما يكي از صورتهاي انرژي است كه در عمليات صنعتي از حساسيت زيادي برخوردار بوده و از جمله متغيرهائي است كه بايستي مورد اندازه گيري و كنترل قرار گيرد. اين انرژي نيز مانند ساير انواع انرژي ها قابل ذخيره شدن انتقال مصرف و نيز تبديل ب صورتهاي ديگر مي باشد. بعنوان مثال يك كتري محتوي آب را درنظر بگيريد كه روي بخاري قرار دارد. انرژي گرمايي از طريق جابجائي از بخاري به كتري آب منتقل شده و باعث گرم شدن آب درون آن مي گردد. (انرژي در آب ذخيره مي گردد) هر چه انرژي ذخيره شده در آب بيشتر باشد درجه حرارت آن دما بالاتر خواهد بود. حتماً در مواقعي كه آب درون كتري در حال جوشيدن است جابجا شدن در كتري را ديده ايد. در اينجا انرژي حرارتي قابل ذخيره شدن در هر ماده اي مي باشد ( هر جسمي قابل گرم شدن است ) مي دانيد كه اجسام مختلف صرف نظر از حالت فيزيكي كه دارند (جامد، مايع، گاز) از تعداد بسيار زيادي ملكول تشكيل شده اند، كه اين ملكولها همواره در حالت حركت و جنبش در جهات مختلف مي باشند. در جامدات ملكولها بسيار نزديك بهم قرار داشته و حركت آنها بسيار جزئي و محدود مي باشد. و همين امر باعث مي گردد كه اجسام داراي شكل مشخص بوده و به آساني تغيير حالت ندهد.

مايعات از ملكولهائي تشكيل شده اند كه با فاصله بيشتري نسبت بهم قرارگرفته و جنبش آنها نيز بسياربيشتر است همين فاصله زياد و جابجائي بيشتر باعث مي گردد كه جسم (مايع) شكل پذير بوده و به شكل ظرف خود درآيد. اگر فاصله ملكولها از هم و جنبش آنها باز هم بيشتر گردد ماده بصورت گاز در مي آيد كه نسبت به دو حالت قبل بسيار سبكتر بوده و قابليت انبساط و پخش شدن در فضاي اطراف خود دارد.

اعمال حرارت به هر يك از مواد فوق باعث تشديد حركت ملكولها گرديده( افزايش انرژي جنبشي آنها) و دماي جسم را بالا مي برد. اگر اين افزايش دما ادامه يابد. جسم ممكن است از حالت جامد به مايع (ذوب شدن يخ) و با از مايع به گاز (تبخير آب) تبديل گردد بطور كلي هر چه انرژي كه يك ملكول جذب كرده بيشتر باشد حركت آن سريعتر مي گردد و بالعكس اگر مقداري از انرژي آن را بگيريم حركتش كند تر خواهد شد. اين تغيير حركت ملكولها را بصورت تغيير دما مشاهده مي كنيم.

۱- تعريف حرارت

دما عبارت است از معياري براي اندازه گيري انرژي موجود در يك ملكولها در حال حركت واحدهاي مختلفي براي اندازه گيري دما داريم كه از جمله درجه سانتيگراد فار نهايت و كلوين را مي توان نام برد. واحدهاي فوق همگي قراردادي بوده و مبناهاي مختلفي دارند. مثلاً در درجه بندي سانتيگراد نقطه ذوب را برابر صفر (   ۰) و نقطة جوش آب را برابر صد ( !۰۰) در نظر گرفته و درجه بندي را بر اين مبنا انجام داده اند. در حالي كه صفر فرانهايت دماي پايين تري را بيان كرده و از نظر قدر مطلق نيز هر ۱۰۰ درجه سانتيگراد برابر با   ۱۸۰ درجه فاز نهايت مي باشد. جدول زير رابطة سه نوع درجه بندي مذكور را نشان مي دهد.مشاهده مي كنيد كه صفر كلوين بسيار پائين تر از صفر سانتي گراد است     (-۲۷۳) اين دما را اصطلاحاً صفر مطلق مي گوئيم با توجه به جدول فوق براي تبديل درجه سانتي گراد به فاز نهايت كافي است كه ابتدا آن را در عدد ۱/۸ ضرب و سپس مقدار ثابت ۳۲ را به آن اضافه كنيم.

TCo×۱۸+۳۲=TF                   (TF-32)/1.8= TCo

و بالاعكس مي توان:

۲- واحد هاي انرژي حرارتي

در سيستم متريك اين واحد كالري (Cal) مي باشد و آن عبارت است از مقدار گرمائي كه مي تواند يك سانتيمتر مكعب آب ( يك گرم) را باندازه يك درجه سانتي گراد افزايش دهد.

همين واحد در سيستم انگليسي BTU نام دارد كه بصورت زير تعريف مي شود: