لا يوجد عدد ثابت وموحّد لحساسات الحرارة الليفية الضوئية يناسب كل المحوّلات. ويتوقف عدد الحساسات المطلوب لمراقبة حرارة الملفات على عدد المواضع المادية المستقلة التي يجب قياسها مباشرةً، لا على كمية قياسية تنطبق على جميع التصاميم.
في القياس النقطي القائم على الفلورة، تتطلب كل نقطة قياس محددة عادةً مسبار حرارة بالألياف الضوئية موصولاً بقناة مراقبة فعالة واحدة. وتمثل هذه العلاقة — نقطة قياس محددة واحدة، ومسباراً واحداً، وقناة فعالة واحدة — نقطة البداية لتخطيط عدد المستشعرات في أي مشروع لمراقبة حرارة ملفات المحول.
يتحدد عدد الحساسات بمزيج من العوامل: عدد الأطوار المطلوب تغطيتها ومواضع الملفات المهمة وما إذا كانت المواقع الحرجة حراريًا معروفة مسبقًا وعدد قنوات المراقبة الفعّالة المتاحة في الجهاز. وتشمل التهيئات النموذجية المحوّلات المغمورة بالزيت والجافة.
يقيس المستشعر الواحد موضعاً محدداً واحداً في الملف
يقيس الحساس النقطي الواحد موضعًا ماديًا محددًا واحدًا. ويعرض مجس الحرارة الليفي الضوئي الفلوري درجة الحرارة عند موضع تركيب طرف الاستشعار، ولا يقيس ما وراءه.
لذلك يتناسب عدد الحساسات مباشرةً مع عدد المواضع المستقلة المطلوب قياسها. فإذا تطلب المشروع القياس في ثلاثة مواضع مستقلة، فإنه يحتاج عادةً إلى ثلاثة مجسّات وثلاث قنوات مراقبة فعّالة على الأقل. وإذا تطلب ستة مواضع مستقلة، فإنه يحتاج عادةً إلى ستة مجسّات وست قنوات فعّالة على الأقل.
هذه مستشعرات الحرارة بالألياف الضوئية هذه حساسات نقطية، وليست أجهزة قياس موزع لدرجة الحرارة (DTS). كما أن توصيل مجموعة من المجسّات النقطية بجهاز واحد لا يحوّلها إلى نظام قياس مستمر أو موزّع؛ بل تظل مجموعة قياسات نقطية مستقلة في المواضع المختارة.
ما الذي يحدد عدد الحساسات؟
تحدد عوامل عدة عدد المجسّات التي يحتاج إليها مشروع مراقبة ملفات محوّل معين فعليًا.
تغطية الأطوار
قد يتطلب المشروع مراقبة طور واحد فقط أو الأطوار الثلاثة أو المقارنة بين الأطوار. وإذا كان الهدف مقارنة الحرارة بين الأطوار A وB وC، فيُختار عادةً موقع قياس واحد على الأقل في كل طور خاضع للمراقبة.
تغطية الملفات
قد يراقب المشروع منطقة واحدة من الملف أو يحتاج إلى نقاط مستقلة متعددة في الملف نفسه، مثل مواضع محورية مختلفة أو أقسام متعددة من الملف. ويضيف كل موضع مستقل مجسًا إلى التهيئة.
المواضع الحرارية المعروفة
إذا كانت بيانات التصميم الحراري أو اختبارات المصنع أو التحليلات الهندسية السابقة قد حددت مواقع بعينها، فعادةً ما تُركّب المجسّات في تلك المواضع المعروفة ذات الأهمية الحرارية، لا في نقاط عشوائية.
هدف القياس
يتطلب التحقق عند نقطة واحدة عددًا مختلفًا من الحساسات مقارنةً بمراقبة متعددة النقاط طويلة الأمد لتتبع سلوك الحرارة في مواضع عدة طوال عمر المحوّل.
المقارنة بين المواضع
إذا كان الهدف مقارنة الحرارة بين أطوار أو ملفات أو مواضع محورية مختلفة، فيلزم لكل موضع مقارن مجسه وقناته الفعّالة. ولا يمكن لمجس واحد تمثيل أكثر من موضع تركيبه.
سعة قنوات المراقبة
يجب أن يتطابق عدد الحساسات مع عدد قنوات المراقبة. وينبغي أن يوفر جهاز المراقبة قنوات فعّالة متوافقة بعدد المجسّات المطلوب قياسها باستقلال على الأقل.
أمثلة على أعداد المستشعرات لمراقبة حرارة ملفات المحول
يعرض الجدول أدناه أمثلة للتهيئة، لا قواعد تصميم عامة للمحولات.
| هدف المراقبة | ترتيب نموذجي | العدد المعتاد للمجسّات | الحد الأدنى للقنوات الفعّالة |
|---|---|---|---|
| نقطة واحدة محددة في الملف | موقع مختار واحد (1) | 1 | 1 |
| نقطة واحدة في كل طور | 3 أطوار × 1 موضع | 3 | 3 |
| نقطتان مختارتان لكل طور | 3 أطوار × موقعين (2) | 6 | 6 |
| ثلاث نقاط مختارة لكل طور | 3 أطوار × 3 مواضع | 9 | 9 |
هذه أمثلة لتهيئات محتملة وليست قواعد عامة لتصميم المحولات. فقد يحتاج محول معين إلى مواقع أقل أو أكثر وفق ترتيب ملفاته وهدف المراقبة.
كم مستشعراً يُستخدم في المحولات المغمورة بالزيت؟
في المحولات المغمورة بالزيت، تُركب المجسات في مواضع مختارة من الملفات داخل الخزان، ويوجه الليف من كل طرف استشعار إلى فتحة عبور في الخزان حيث يتصل بجهاز المراقبة الخارجي.
ينبغي عادةً التخطيط لتركيب المجسّات أثناء التصنيع أو في مرحلة صيانة مناسبة، لأن أطراف الاستشعار ومسار الليف الداخلي يوضعان داخل بنية الملفات. ويُخطط لعدد المجسّات مع عدد القنوات الفعالة في جهاز المراقبة، لضمان توفر قناة لكل مسبار مركّب.
تشمل المنتجات ذات الصلة حساس حرارة ليفي ضوئي لملفات محوّلات مغمورة بالزيت و نظام مراقبة حرارة المحولات المغمورة بالزيت بالألياف الضوئية. وتندرج معدات اختراق الخزان وتوجيه الألياف ضمن مكونات تركيب الألياف الضوئية للمحوّل.
كم حساسًا يُستخدم في المحوّلات الجافة؟
في المحولات الجافة، يعتمد عدد المستشعرات على هندسة الملف وعدد الأطوار والمواضع المختارة للقياس المباشر. كما تؤثر مساحة التركيب المتاحة داخل الملفات وحولها ومسار الليف المطلوب في العدد الممكن تركيبه عمليًا.
إذا كان هدف المراقبة مقارنة درجات الحرارة بين الأطوار أو مواضع مختلفة من الملفات، فيحتاج كل موضع إلى مجس مستقل. وكما في المحوّلات المغمورة بالزيت، ينبغي أن يطابق إجمالي عدد المجسّات عدد نقاط القياس المستقلة المطلوبة فعلًا، لا افتراضًا ثابتًا عن عدد الملفات.
يبدأ اختيار المجسّات للمحولات الجافة من المبادئ نفسها مستشعرات الحرارة بالألياف الضوئية المستخدمة في تطبيقات القياس النقطي. وللحصول على منظومة مراقبة متكاملة، راجع نظام مراقبة حرارة ملفات المحول الجاف بالألياف الضوئية.
للاطلاع على كيفية تكامل مراقبة حرارة الملفات مع قياسات أخرى للمحول، مثل حرارة الزيت العلوي أو قراءات WTI/OTI، راجع مراقبة حرارة المحوّلات.
هل تعثر المستشعرات الإضافية تلقائياً على النقطة الساخنة في المحول؟
لا. تزيد المجسّات الإضافية عدد المواضع المادية الخاضعة للمراقبة، لكنها لا تحدد تلقائيًا نقطة ساخنة مجهولة في الملف.
تُختار مواقع القياس عادةً بالاستناد إلى بيانات التصميم الحراري وهندسة الملفات والتحليل الهندسي أو نتائج اختبارات سابقة تشير إلى مناطق معروفة الأهمية الحرارية. ويعطي المسبار المركب عند موضع نقطة ساخنة مختار قراءة ذلك الموقع تحديداً؛ لكنه لا يمسح الملف ولا يبحث تلقائياً عن النقطة الأعلى حرارة.
تزيد المجسّات عدد المواضع المراقبة، لكنها لا تحدد تلقائيًا نقطة ساخنة مجهولة. ولمعرفة كيفية اختيار مواضع النقاط الساخنة وقياسها مباشرةً، راجع مراقبة النقاط الساخنة في المحوّل مباشرةً.
كيف يحدد عدد المستشعرات عدد قنوات المراقبة؟
يرتبط عدد الحساسات وعدد قنوات المراقبة الفعّالة ارتباطًا وثيقًا في أنظمة الاستشعار النقطي. ففي الاستشعار النقطي الفلوري، يحتاج كل مجس مستقل عادةً إلى قناة مراقبة فعّالة متوافقة.
- 3 مجسّات تتطلب عادةً 3 قنوات فعّالة على الأقل
- تتطلب 6 مجسّات عادةً 6 قنوات فعالة على الأقل
- تتطلب 9 مجسات عادةً 9 قنوات فعالة على الأقل
تُستخدم الأجهزة ذات القنوات الأكثر عندما يتطلب المشروع نقاط قياس مستقلة إضافية. وينبغي اختيار عدد قنوات الجهاز ليتوافق مع عدد المجسّات المخطط لها، لا العكس. تشمل خيارات الأجهزة مرسلات حرارة بالألياف الضوئية ووحدات مراقبة رئيسية وكذلك نظامًا كاملًا أنظمة مراقبة الحرارة بالألياف الضوئية.
كيفية الاختيار بين المراقبة ذات 3 أو 6 أو 9 قنوات
ينبغي اختيار عدد القنوات بحسب عدد المواقع المادية المستقلة التي يلزم قياسها مباشرةً وبالتزامن.
- تهيئة من 3 قنوات: تدعم ما يصل إلى ثلاثة مستشعرات نقطية مراقبة بشكل مستقل إذا وفر الجهاز المختار ثلاث قنوات فعالة. ومن أمثلة ذلك اختيار موقع واحد لكل طور في نظام ثلاثي الأطوار.
- تهيئة 6 قنوات: تدعم حتى ستة مستشعرات نقطية مراقبة بصورة مستقلة، إذا وفر الجهاز المختار ست قنوات فعالة. ويُعد قياس موضعين مختارين لكل طور مثالًا ممكنًا لنظام ثلاثي الأطوار.
- تهيئة من 9 قنوات: تدعم حتى تسعة حساسات نقطية مستقلة المراقبة، عندما يوفر الجهاز المختار تسع قنوات فعّالة. وثلاثة مواضع مختارة لكل طور مثال ممكن لنظام ثلاثي الأطوار.
هذه أمثلة للتهيئة وليست قواعد صناعية ثابتة للمحولات.
يعتمد التوافق الدقيق والوظائف المتاحة على جهاز المراقبة المختار. وعدد القنوات المناسب هو ما يطابق نقاط القياس التي يحتاج إليها المشروع فعلًا، مع إضافة سعة احتياطية مخطط لها عند الحاجة.
تخطيط الحساسات للمحوّلات المغمورة بالزيت والجافة
| بند التخطيط | محوّل مغمور بالزيت | محوّل جاف |
|---|---|---|
| مواضع المجسات | مواضع ملفات مختارة داخل الخزان | مواضع مختارة للملفات داخل بنية اللف |
| مسار توجيه الألياف | يمتد داخليًا من الملف إلى نقطة خروج من الخزان | موجّه على امتداد الملف وخارجًا إلى جهاز المراقبة |
| إمكانية الوصول إلى الداخل | يقتصر الوصول عادةً على مرحلة التصنيع أو الصيانة الشاملة | يعتمد الوصول على بنية الملف والمساحة المتاحة |
| متطلبات الاختراق عبر الخزان | يتطلب فتحة عبور أو اختراقاً في الخزان | لا ينطبق بالطريقة نفسها؛ فلا يوجد خزان محكم يتطلب اختراقًا |
| مرحلة التركيب | يُخطط للتركيب عادةً أثناء التصنيع أو الصيانة الشاملة المناسبة | يُخطط له عادةً أثناء التصنيع أو تجميع الملف |
| عدد نقاط القياس | يتحدد وفق مواقع الملفات المختارة وتغطية الأطوار | يُحدد وفق مواضع الملفات المختارة وتغطية الأطوار |
| تخطيط قنوات المراقبة | مطابق لعدد المجسات المركبة | مطابق لعدد المجسات المركبة |
قائمة تحقق لعدد مستشعرات المحول بالألياف الضوئية
- نوع المحول (مغمور بالزيت أو جاف)
- عدد الأطوار
- ترتيب الملفات
- مواقع القياس المستهدفة
- المواضع المعروفة ذات الأهمية الحرارية
- عدد النقاط المادية المستقلة
- بنية المجس
- مساحة التركيب المتاحة
- مسار الليف الداخلي
- متطلبات ممر الخزان، عند انطباقها
- عدد القنوات الفعّالة المطلوب
- متطلبات العرض المحلي
- متطلبات الإنذار
- متطلبات التكامل مع PLC / SCADA
في مشروع المحول، ينبغي تحديد عدد المستشعرات من ترتيب الملفات وعدد المواقع المادية المطلوب مراقبتها بشكل مستقل، لا من كمية معيارية ثابتة.