تجهیزات ابرار دقیق ای شاپ صنعت

گیج فشار

ابزار دقیق ای‌شاپ صنعت

گیج فشار چیست ؟

گیج فشار یا پرشر گیج به وسیله ای می گویند که برای اندازه گیری فشار از ستون مایع مورد استفاده قرار می گیرد که این مایع معمولا از آب یا جیوه است و ارتفاع ستون آن هم مقدار فشار را نمایش می دهد. در واقع گیج فشار یک دستگاه صنعتی است که در یک مخزن، سیستم لوله کشی، محیط واکنش و مخزن دفن شده در زمین یا زیر دریا قرار گرفته است. این فشار سنج در اصل مانند عقربه های ساعت است به این صورت که حرکت عقربه های آن بر اساس فشار اعمال شده ای که روی آن ها وجود دارد انجام می گردد. قابل ذکر است که گزارش این وسیله به صورت داده های آنالوگ یا دیجیتال است. این ابزار از یک قسمت حسگر و یک قسمت نشانگر ساخته شده است که تغییرات هرکدام از این قسمت ها باعث می شود فشار نهایی ما یک عدد را نشان دهد و ما این تغییرات را باید به صورت تغییرات فشار گزارش کنیم.

به فرض مثال، اگر شما لوله ای پلاستیکی در دست خود بگیرید که انعطاف بالایی داشته باشد، زمانی که شما در آن لوله بدمید لوله به شکل سفت و غیر منعطف در می آید که اگر فشار خود را برای دمیدن کم کنید درابتدا خمیده می شود و در نهایت به صوت خوابیده در می آید. این اصول اولیه برای طراحی گیج فشار است که در سال 1849 طراحی و اختراع شد.

عملکرد گیج فشار تا حدودی مانند گیج اختلاف فشار است با این تفاوت که در گیج اختلاف فشار اختلاف بین دو نقطه نشان داده می شود در حالی که پرشر گیج یا گیج فشار برای اندازه گیری فشار یک نقطه نسبت به حالت مبنا و استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به اینکه انقباض و انبساط تمامی سیالات با تغییر دما تغییر می کنند باید در صورت نیاز به دقت زیاد همه فشارهایی که به دست آمده اند به وسیله مانومتر ها برای انحراف درجه حرارت تصحیح شوند.

فناوری به کار رفته در گیج های فشار بیش از یک قرن است که وجود دارد و فشار سنج هم یکی از رایج ترین روش های اندازه گیری فشار امروزه است. اکثر دستگاه های فشارلوله، سوکت و حرکت دنده Bourdon را همراه با یک نشانگر و شماره گیری برای نشان دادن فشار فرآیند در اختیار دارند.

برای اندازه گیری فشار مایعات و فشار گاز می توان از دستگاه های فشار از جمله هیدرولیک و پنوماتیک، پزشکی، پمپ ها و کمپرسورها، کنترل های برودتی، آب و برق و کنترل گاز استفاده کرد. علاوه بر نشانگر فشار بصری، برخی از فشارسنج ها برای تهیه خروجی الکتریکی و نظارت بر متغیرهای دیگر مانند دما تنظیم شده اند.

تاریخچه گیج فشار

این دستگاه در سال 1849 میلادی توسط آقای ایگنه بوردون در کشور فرانسه ثبت گردید و در حال حاضر به دلیل ویژگی هایی مانند حساسیت بسیار بالای آن، عملکرد خطی و درستی آن جهت اندازه گیری فشار مورد استفاده قرار می گیرد.

در سال 1852 میلادی در کشور آمریکا شخصی به نام اشکرافت ثبت اختراع ایگنه بوردون را خریداری کرد و به بزرگترین سازنده فشار سنج مبدل گردید.

همچنین نیز در سال 1849 میلادی در شهری به نام ماگدبرگ در کشور آلمان فشارسنجی دیافراگمی را با عنوان اختراع ثبت کرد که این فشارسنج ها علاوه بر فشارسنج های بوردونی در اندازه گیری فشار در صنعت انقلابی به وجود آوردند.

در نهایت در سال 1875 میلادی پس از پایان اختراع بوردون نیز شرکت شائفر و بودنبرگنیز فشارسنج های بوردنی را تولید کردند.

انواع مختلف گیج فشار

گیج های فشار را می توان به سه دسته تقسیم کرد که در این قسمت توضیح مختصری در این زمینه می دهیم : 

گیج فشار دیافراگمی (Diaphragm)

دیافراگم به پوسته ای می گویند که ارتجاعی است و به محض وارد شدن فشار به آن کشیده می شود. دیافراگم در واقع یک ورق است که در صورتی یک کپسول را تشکیل می دهد که کشیده شود و به دو دیافراگم دیگر بپیوندد تا این اتفاق بیفتد. میزان حساسیت گیج با افزودن کپسول های بیشتر به دیافراگم افزایش می یابد. به نحوی که وقتی به دیافراگم فشار می آید منجر به خم شدن آن می شود و این حرکت از طریق پیوندی که با عقربه دارد به آن می رسد. پس از آن عقربه حرکت می کند و میزان فشار به دیافراگم را نشان می دهد و تا زمانی که این فشار وجود داشته باشد دیافراگم در موقعیت اصلی خود می ماند. گیج فشار دیافراگمی در اندازه گیری دقیق فشار در سیالات گازی مورد استفاده قرار می گیرد. این گیج ها معمولا در سیستم های پنوماتیک که فشار پایینی دارند، دریچه های تنفس، مونیترینگ افزایش فشار و پمپ های وکیوم بسیار زیاد دیده می شود. مزایای گیج فشار دیافراگمی • جدا کردن سیال از فرایند • گزینه مناسب برای فشارهای بسیار پایین • قیمت مناسب نسبت به کارایی بالا • قابل اطمینان و مورد تایید • قابلیت اندازه گیری در فشارهای گیج و تفاضلی و مطلق کاربرد گیج فشار دیافراگمی • در صورتی که سیال فرایند از نوع خورنده باشد و نیاز به تعویض مجدد داشته باشد. • وقتی سیال مورد اندازه گیری شامل ذرات معلق و جامد باشد. • احتمال اینکه سیال یخ بزند یا جامد شود. • مورد استفاده در فرایندهای صنایع غذایی و بهداشتی نحوه قرار گرفتن گیج های دیافراگمی به نحوی است که دیافراگم در کنار گیج قرار می گیرد. در صورتی که یک نوعی از گیج نیز وجود دارد که دیافراگم را به وسیله یک واسطه به گیج اتصال می دهد که به آن ها بست دیافراگمی گفته می شود.

Pressure gauge
Differential flowmeter

فلومتر فشار تفاضلی

یکی از پرکاربردترین روش های صنعتی، اندازه گیری دبی سیال با استفاده از محاسبه افت فشار به وجود آمده در مقطع لوله است. یک نمونه از فلومتر فشار تفاضلی وجود دارد که مبنای کار آن تجهیز محاسبه فشار است. از فلومتر تفاضلی بیشتر در اندازه گیری دبی طیف گسترده ای از مایعات، گازها و بخار استفاده می شود و حدود یک پنجم از بازار جهانی را شامل می شود که موارد استفاده آن در صنایع نفت و گاز و HVAC، آب، دارو، معدن، کاغذ و برنامه های کاربردی شیمیایی است. در قرن هجدهم میلادی فردی به نام برنلی موفق شد که بین فشار استاتیک و دینامیک ارتباط پیدا کند. این فلومتر زمانی که در مسیر سیال یک محدود کننده قرار گیرد منجر به افت فشار می گردد که با افزایش دبی افت فشار هم بیشتر می شود. صفحه اوریفیس و لوله ونتوری از عوامل محدود کننده هستند.

کاربرد گیج فشار

گیج فشار در صنایع مختلف کاربردهای فراوانی دارد که از جمله مهم ترین آن ها می توان موارد زیر را نام برد :

صنایع شیمیایی، پتروشیمی، لاستیک سازی، خودروسازی، حفاری، غذایی، بهداشتی، تهویه مطبوع، تولید برق، نیروگاه ها، تجهیزات آزمایشگاهی، تجهیزات پنوماتیک و هیدرولیک، شناسایی نشتی و …

نکات مهم در انتخاب گیج فشار 

در هنگام انتخاب فشارسنج برای یک برنامه باید چندین فاکتور در نظر گرفته شود.

اولین نکاتی که باید مورد توجه قرار گیرد مهندسی و طراحی سیستم مورد نیاز از جمله فاکتورهای هزینه و ایمنی و همچنین میزان دقت لازم است. گیج های فشار با دامنه های مختلف دقت از 25/0 ، 5 5 ، 1 ± ، 1.5 ± و 2 تا 2.5 درصد در دسترس هستند. گزینه های مقیاس های مختلف برای بسیاری از محدوده های مقیاس تک و دو وجود دارد. سطح دقت لازم برای سیستمهای تازه طراحی شده ممکن است متفاوت از اجزای جایگزین باشد.

در مورد دقت گیج  فشار الزامات مهندسی نیز به کار می رود. دقت بالاتر اندازه گیری شماره گیری بزرگتر را برای نمایش افزایش مقیاس فشار کوچک و قابل خواندن نشان می دهد، بنابراین ممکن است فضا مورد توجه باشد. علاوه بر این ، توانایی کاربر یا اپراتور برای خواندن مقیاس از راه دور ممکن است عاملی باشد بسته به شرایط بدنی سیستم یا برنامه. انتخاب دامنه فشار سنج همچنین باید از مقیاس دیدنی موردنیاز، مقیاس قابل خواندن مطلوب را مجاز سازد.

برای انتخاب محدوده فشار صحیح برای سنج ، در آنجا فشار پویا با پالس و پتانسیل وجود دارد، یک فشار تمام عیار را انتخاب کنید که فشارعملیاتی در نیمه وسط (50 تا 75 درصد) از مقیاس رخ دهد تا فشار وارد شود. نوسانات به دلیل ضربان و فشار سنبله در سیستم است.

سایر ملاحظات مهندسی عبارتند از: شرایط فشار بیش از حد و از بین رفتن دقت سنجش. سیال های فرآیند عموماً از طریق سیستم لوله کشی با فشار نسبتاً بالایی جریان می یابند ، و اغلب گیج های فشار با فشار به آن فشار داده می شوند که نظارت بر روند کار انجام می شود. هنگام روشن یا خاموش شدن پمپ ها ، یا شیر ها باز یا بسته می شوند ، می تواند بروز کند و سیال از طریق لوله عبور کند و باعث ایجاد سنبله در فشارسنج شود ، که می تواند به گیج فشار آسیب برساند. برای جلوگیری از این امر ، باید از فشار سنج استفاده شود تا فشار و شوک  در سیستم را به خود اختصاص دهد. برای محافظت از شرایطی که احتمالاً شوک رخ می دهد ، می توان از محافظ های فشار بیش از حد مانند اسنابر یا ولو استفاده کرد.

دقت سنج نیز می تواند تحت تأثیر تغییرات دما باشد. به طور کلی، برای هر تغییر 18 درجه فارنهایت (10 درجه سانتیگراد) در دمای که درجه سنج از آن کالیبره شده است ، کاربر می تواند 0.4٪ error خطای اضافی را تجربه کند. علت آن تغییر در خاصیت ارتجاعی یا میزان بهار عنصر لوله بوردون با درجه حرارت است. در حالی که دور زدن تأثیر دمای محیط کار دشوار است، می توان به تأثیر دمای فرایند پرداخت. در سرویس بخار، روش معمول نصب سیفون های سیم پیچ یا سیفون های رنگارنگ برای اتلاف گرمای فرایند است. روش معمول دیگر نصب یک مهر و موم دیافراگم با مویرگ برای جدا کردن سنج از منبع گرمای زیاد است. گزینه های بسیاری با مایع پر کردن در سیستم مهر و موم و مقاومت در برابر درجه حرارت تا 600 درجه فارنهایت موجود است. در شرایط محیطی بسیار سرد، بسیاری از کاربران برای گرم کردن سازهای ردیابی از طریق ردیابی برقی یا بخار انتخاب می کنند. فرآیند و دمای محیط هنگام انتخاب و استفاده از فشارسنج ها ملاحظات مهمی است. برای پرداختن به افراط های دما، گزینه های نصب بسته به دامنه دمای کارکرد ممکن است در نظر گرفته شود. از مهر و موم های دیافراگمی، مویرگ ها، عناصر خنک کننده و سیفون های بخار رنگدانه ای می توان برای اتلاف گرما و محافظت از ابزار استفاده کرد.

یکی دیگر از علل احتمالی خرابی سنج، خوردگی است. لوله سنج بوردون با استفاده از مواد شیمیایی خورنده در محیط  یا محیط می تواند تضعیف شود. این ممکن است به عنوان نشت سوراخ یا نارسایی زودرس خستگی به دلیل ترک استرس رخ دهد. بنابراین، آگاهی از سازگاری شیمیایی رسانه ها با مصالح سنج و مصالح ساختمانی بسیار مهم است. مهر و موم های دیافراگم همچنین می توانند برای محافظت از سنج از رسانه استفاده شوند.

لرزش می تواند تأثیر معنی داری بر عملکرد سنج داشته باشد. لرزش به دلیل پمپ ها ، موتورها و سایر تجهیزات چرخشی می تواند باعث سایش بیش از حد و خرابی زودرس احتمالی قطعات داخلی یک فشارسنج شود که شامل لوله بوردون و مکانیسم حرکت یا چرخ دنده می شود. لرزش همچنین در خواندن دقیق سنج به دلیل نوسان نشانگر باعث ایجاد مشکل می شود. یکی از شایع ترین دلایل خرابی فشار سنج ، قرار گرفتن در معرض لرزش مداوم است. بیشترین راه حل استفاده از دستگاه فشار مایع پر است. مایع پر انتخاب گلیسیرین یا سیلیکون است. سنجهای پر از مایع نه تنها نوسانات اشاره گر را نشان می دهند بلکه برای محافظت و روانکاری حرکت دنده داخلی نیز کمک می کنند.

دستگاه های فشار در انواع اتصالات فرآیند، اندازه و سبک های نصب کیس در دسترس هستند. اتصال فرایند مناسب بسته به نیاز سیستم و برنامه باید مشخص شود.

سوالات متداول گیج فشار

فشار سنج ها در طرح های بسیار متنوعی ارائه می شوند که هر کدام از آن ها کاربردها و صنایع خاصی را ارائه می دهند. مهم است که با عوامل موثر در انتخاب اندازه گیر مناسب برای سیستم خود را بدانید.

  • واحد فشار
  • رنج فشار
  • سایز صفحه
  • دقت اندازه گیری
  • متریال
  • انواع نصب و اتصال
  • ایمنی و طول عمر تجهیز

روش دقیق نصب از یک دستگاه به دستگاه دیگر متفاوت است. از آنجا که انواع مختلفی از گیج فشار موجود است، ابزار باید مطابق با دستورالعمل های سازنده برای آن سنج خاص نصب شود.

بسیاری از گیج های فشار معمولاً دارای یک پایه رزوه ای هستند. این باید بسته به نوع کاربرد و نوع اندازه گیری آن در یک منیفولد یا لوله قرار گیرد.

کالیبراسیون فشار سنج شامل آزمایش و اصلاح دقت دستگاه است. طبیعی است که با گذشت زمان به تدریج از دقت و صحت کاسته می شود. در نتیجه، کالیبراسیون برای اطمینان از ادامه اندازه گیری دقیق مهم است. این امر به ویژه برای کاربردها و صنایعی که اندازه گیری دقیق آنها ضروری است بسیار مهم است.