تُستخدم مجسات الضغط على نطاق واسع في الصناعات. فهي تساعد في حساب ضغط المائع المؤثر على سطح معين داخل منطقة ما. وتختلف الأنواع المختلفة من مجسات الضغط في وظائفها. ومن بين هذه المجسات، تُستخدم مجسات الضغط تحت سطح البحر على نطاق واسع في التطبيقات تحت سطح البحر.
أجهزة استشعار الضغط في أعماق البحار هذه متينة ويمكنها تحمل الضغط القاسي تحت الماء. وهي تساعد المشغلين على تحديد الضغط الدقيق، مما يجعل العمليات البحرية المختلفة أكثر أمانًا. تستفيد منها صناعة النفط والغاز البحرية في المقام الأول. في هذه المقالة، سأناقش كل ما يتعلق بمستشعرات الضغط تحت سطح البحر واختيارها.
ما هي مستشعرات الضغط تحت سطح البحر؟
هناك العديد من احتياطيات النفط والحياة البحرية تحت الماء، أليس كذلك؟ لذلك تقوم الشركات بعمليات التنقيب البحري، مثل استخراج النفط والغاز تحت الماء. وبدون معرفة الضغط الدقيق، قد لا يتمكنون من تنفيذ عملياتهم. وهنا يأتي دور مستشعرات الضغط تحت سطح البحر.
تقيس مجسات الضغط تحت سطح البحر، أو تحت الماء، الضغط في قاع المحيط. وهي تعمل بشكل موثوق حتى على أعماق بعيدة تصل إلى مئات الأمتار في البحر. والأفضل من ذلك كله، توفر أجهزة استشعار الضغط هذه قراءات ضغط دقيقة في الوقت الحقيقي في البحر أو في المحيط أو في أعماق تحت الماء. وبفضل أجهزة الاستشعار هذه، يمكن إجراء العمليات والأبحاث البحرية بأمان.
من الجدير بالذكر أن الضغط يزداد كلما تعمقت في البحر. لكل 10 أمتار من العمق، يزداد الضغط بمقدار ضغط جوي واحد تقريباً (ضغط جوي واحد). تضمن معرفة الضغط الصحيح في الأعماق المختلفة تحت الماء سلامة المعدات. هل تتساءل كيف تعمل أجهزة استشعار الضغط تحت سطح البحر أو تحت الماء؟
يشبه مبدأ عملها بشكل عام مبدأ عمل محولات الضغط العادية. تتميز أجهزة استشعار الضغط تحت سطح البحر هذه بغشاء خزفي رقيق يلعب دوراً رئيسياً في تشغيلها. ينحني هذا الحجاب الحاجز تحت الماء عند تعرضه لتغير الضغط. يتم توصيل الحجاب الحاجز بعنصر كهرضغطية. يكتشف هذا العنصر حركة الحجاب الحاجز الخزفي وينتج إشارات كهربائية.
يتم إرسال هذه الإشارات، بعد تضخيمها، إلى وحدة التحكم أو الشاشة. تقوم هذه الواجهة بمعالجة الإشارة الكهربائية وتظهر قراءة الضغط الدقيقة على الشاشة. يمكن أن ينحني الحجاب الحاجز إما أقل أو أكثر، اعتمادًا على الضغط في الجسم المائي. إذا كان الحجاب الحاجز ينحني قليلاً، فسترى قراءة ضغط أقل على الشاشة والعكس صحيح.
دليل تصنيف الأعماق في مجسات الضغط تحت سطح البحر
يُعد تصنيف العمق معيارًا أساسيًا يجب مراعاته عند اختيار ما تحت سطح البحر أو مجسات ضغط الغواصات.
يشير تصنيف العمق إلى أقصى عمق تحت الماء يمكن لجهاز الاستشعار تحت سطح البحر أن يعمل فيه بفعالية. على سبيل المثال، يمكن لمستشعر الضغط ذو تصنيف عمق 100 متر أن يعمل على عمق 100 متر فقط. ببساطة، يمكن لهذه المجسات أن تتحمل 10 ضغط جوي فقط. وبالمثل، يمكن لجهاز الاستشعار تحت سطح البحر الذي يبلغ تصنيفه 1000 متر أن يعمل على عمق 1000 متر (100 ضغط جوي).
كل مستشعر ضغط تحت الماء له تصنيف عمق محدد. تذكر أن الضغط يزداد كلما تعمقنا في المحيط. لذا فإن كل حساس له أقصى ضغط يمكنه تحمله. إذا تم استخدامه خارج هذا الحد، يمكن أن تتلف مجسات الضغط بسبب الضغط الزائد. والسبب هو أن مادة المستشعر لا يمكنها تحمل مثل هذا الضغط.
لن يصمد مجس الضغط تحت سطح البحر ذو تصنيف عمق 100 متر على عمق 150 مترًا. عند شراء مستشعرات الضغط تحت سطح البحر، من الضروري اختيار مستشعر ضغط تحت سطح البحر بتصنيف عمق مناسب. ما هو تصنيف العمق المناسب في مجسات الضغط؟ يعتمد ذلك على مدى العمق الذي ستستخدم فيه أجهزة الاستشعار في الماء. لنفترض أنك ستستخدم مستشعرًا على عمق 100 متر؛ سيكون شراء مستشعر بتصنيف عمق 200 متر مناسبًا.
مواد مستشعرات الضغط تحت سطح البحر
وكما قلت، تظل أجهزة الاستشعار تحت سطح البحر معرضة للضغط الشديد في الأعماق. وإذا لم تكن قوية، فقد تفشل في العمل وإعطاء قراءات دقيقة للضغط. في الواقع، يمكن أن تتدهور أجهزة الاستشعار المصنوعة من مواد منخفضة الجودة في ظروف الضغط العالي. لذا، ما هي المواد التي يجب تفضيلها عند اختيار مستشعرات الضغط تحت الماء؟
تستخدم مواد مختلفة لصنع مجسات الضغط. وبعض هذه المواد ليست قوية، ولكنها متاحة بسعر منخفض. ومع ذلك، أوصي باستخدام المواد التالية في أجهزة استشعار الضغط تحت سطح البحر:
- تيتانيوم
- الفولاذ المقاوم للصدأ (316)
- مادة السيراميك بالطلاء
التيتانيوم هو أحد أقوى المواد المستخدمة في صناعة مجسات الضغط هذه. يمكن أن تتحمل هذه المادة الضغط الشديد تحت الماء ويمكن استخدامها في الأعماق الشديدة. يجب أن تفضل أجهزة الاستشعار المصنوعة من التيتانيوم، على الرغم من أنها قد تكون أغلى قليلاً. كما أن الفولاذ المقاوم للصدأ مقاوم للتآكل، مما يوفر أداءً ممتازًا عند استخدامه في حساسات الضغط.
كيف تختار مجسات الضغط المناسبة تحت سطح البحر؟
لا تعطي مستشعرات الضغط منخفضة الجودة قراءات ضغط غير صحيحة فحسب، بل يمكن أن تتلف أيضًا بسبب الضغط العالي. لذلك، من الضروري اختيار مستشعرات الضغط التي توفر الأداء والمتانة على حد سواء. دعونا نناقش بعض العوامل الرئيسية التي من شأنها أن تساعدك على اختيار مستشعرات ضغط موثوقة تحت سطح البحر.
1- تصنيف العمق
العامل الأساسي الذي يجب مراعاته هو تصنيف العمق لأجهزة الاستشعار. فلكل عملية بحرية متطلبات مختلفة لتصنيف الأعماق. فبعض العمليات تُجرى في أعماق المحيط، على أعماق تزيد عن 800 متر. ومن ناحية أخرى، تجري بعض العمليات المتعلقة بالبحوث في القطاع البحري على أعماق ضحلة. يجب عليك اختيار أجهزة استشعار الضغط ذات تصنيف العمق المناسب لحالة الاستخدام الخاصة بك. من الأفضل اختيار مستشعر ضغط تحت سطح البحر بهامش أمان أعلى من عمق التشغيل الأقصى.
2- نطاق الضغط والأداء في الوقت الحقيقي
سترى حساسات ضغط ذات تصنيفات ضغط مختلفة. يمكن لبعضها تحمل 10 ضغط جوي من الضغط، في حين أن البعض الآخر مصنف لأكثر من 100 ضغط جوي. يجب أن تختار بعناية أجهزة الاستشعار التي تلبي ضغط حالة الاستخدام الخاصة بك. قد تتأخر بعض مستشعرات الضغط تحت سطح البحر منخفضة الجودة في تقديم قراءات الضغط في الوقت الفعلي. أوصي باختيار الحساسات التي توفر ضغطًا في الوقت الفعلي أثناء التواجد تحت الماء.
3- المتانة وطول العمر
يزداد الضغط في المحيط كلما تعمقت أكثر - كما ذكرنا أعلاه. وهذا يعني أن مستشعرات الضغط تحت الماء ستتعرض لقوة أكبر في الأعماق الأكبر. لذلك يجب عليك اختيار المواد المناسبة للمستشعر الذي يمكنه الصمود في هذه الظروف القاسية. يضمن اختيار مواد أقوى أيضًا طول عمر المستشعرات تحت سطح البحر. توفر مستشعرات الضغط المصنوعة من التيتانيوم متانة استثنائية حتى في الأعماق العالية.
4- الدقة والدقة
هامش الخطأ ضئيل للغاية في العمليات البحرية أو تحت الماء. يمكن أن يؤدي الضغط المرتفع قليلاً إلى تلف المعدات أو تعطلها. لذلك، من المهم البحث عن أجهزة استشعار تحت سطح البحر توفر قراءات ضغط دقيقة. وبهذه الطريقة، ستتمكن من اتخاذ قرار أفضل بشأن سلامة عملياتك. إذا ارتفع الضغط أكثر من اللازم، يمكنك التراجع وتجنب التعمق أكثر.
5- نطاق درجة الحرارة ومانع التسرب
درجة الحرارة تحت الماء منخفضة للغاية. في الواقع، تستمر درجة الحرارة في الانخفاض كلما تعمقت في المحيط. ولذلك، يجب أن تكون حساسات الضغط تحت سطح البحر مصنفة لدرجات الحرارة المنخفضة هذه. إذا لم تكن متوافقة مع درجات الحرارة المنخفضة، فسوف يتعطل المستشعر. يجب عليك التحقق من ختم المستشعر عند الشراء. من الناحية المثالية، تكون الحساسات المصنفة IP68 هي الأفضل، حتى تحت الضغط الشديد في أعماق المحيطات.
الخاتمة
أجهزة استشعار الضغط تحت سطح البحر ضرورية للعديد من العمليات البحرية وعمليات أعماق البحار. وتستخدمها شركات النفط والغاز أثناء عمليات الاستخراج البحري. فهي تساعد في معرفة القراءة الدقيقة للضغط تحت الماء. وبهذه الطريقة، يمكن للشركات مواصلة العمل في العمق وضمان سلامة المعدات. ناقشت في هذه المقالة كل شيء عن مستشعرات الضغط تحت سطح البحر. يضمن العمل الدقيق لهذه المستشعرات السلامة. لذلك، يجب ألا تختار أبدًا أجهزة استشعار منخفضة الجودة تحت سطح البحر من أجل توفير المال.