گیج فشار چیست؛ نحوه عملکرد و اجزای داخلی آن

گیج فشار (Pressure Gauge) ابزاری برای اندازه‌گیری فشار مایعات و گازها در سیستم‌ هایی مثل:

• کمپرسور
• پمپ
• دیگ بخار
• خطوط لوله و تجهیزات صنعتی

است.

همان عقربه‌ ای که روی خیلی از مخازن و دستگاه‌ ها می‌بینیم و وظیفه‌ اش این است که قبل از فاجعه به بشر هشدار بدهد.

گیج فشار خط لوله

پیامد نبودن گیج فشار (منظور از فاجعه چیست؟)

خود گیج فشار معمولا فشار را کنترل نمی کند؛ فقط آن را اندازه گیری و نمایش می دهد.

مثلا اگر فشار داخل یک مخزن 6 بار باشد، گیج عدد 6 bar را نشان می دهد و اپراتور می تواند بفهمد وضعیت طبیعی است یا نه.

اگر فشار داخل یک سیستم بیش از حد بالا یا پایین برود، ممکن است دستگاه آسیب ببیند، لوله یا مخزن دچار نشتی شود، شیر ایمنی عمل کند یا در شرایط شدید حتی ترکیدگی اتفاق بیفتد.

مکانیزم عملکرد گیج فشار

کار اصلی گیج فشار این است که فشار سیال، یعنی گاز یا مایع، را دریافت کند و آن را به یک عدد قابل مشاهده تبدیل کند.

در گیج عقربه ای، فشار باعث تغییر شکل یک قطعه داخلی می شود و این تغییر شکل عقربه را حرکت می دهد.

مکانیزم عملکرد گیج فشار

مثلا روی کمپرسور اگر محدوده مجاز بین 6 تا 8 بار باشد و گیج 10 بار نشان دهد، یعنی فشار از محدوده مناسب بالاتر رفته است.

خود گیج معمولا کاری برای کم کردن فشار انجام نمی دهد؛ این وظیفه بر عهده تجهیزاتی مثل شیر اطمینان، رگلاتور فشار یا سیستم کنترل است.

رفع ابهام درباره شیر اطمینان، رگلاتور فشار و رگلاتور

• گیج فشار = فشار را می سنجد و نشان می دهد.
• رگلاتور = فشار را تنظیم می کند.
• شیر اطمینان = در فشار خطرناک از سیستم محافظت می کند.

کاربرد های عمومی و تخصصی

گیج فشار در هر سیستمی که کنترل فشار مایعات یا گازها اهمیت داشته باشد استفاده می شود.

1-کمپرسورها و سیستم های هوای فشرده:

برای نمایش فشار مخزن و خطوط هوای فشرده از گیج فشار استفاده می شود.

مثلا در کارخانه تولید قطعات خودرو. در آنجا هوای فشرده برای راه اندازی جک های پنوماتیک، آچار بادی، شیرهای کنترلی و دستگاه های اتوماتیک استفاده می شود.

گیج فشار در خودرو سازی

2-پمپ ها

گیج فشار بیشتر برای پمپ های آب، پمپ های سانتریفیوژ، بوستر پمپ ها، پمپ های آتش نشانی، پمپ های هیدرولیک و پمپ های صنعتی استفاده می شود؛ مخصوصا جاهایی که کنترل فشار خروجی پمپ مهم است.

اینجاست که گیج های فشار در نقش های بسیار حیاطی تر وارد می شوند :

در بوستر پمپ آتش نشانی گیج فشار روی خط خروجی نصب می شود تا اپراتور ببیند پمپ هنگام کار فشار لازم برای شبکه اطفای حریق را تامین می کند یا نه.

گیج فشار بوستر آتش نشانی

3-دیگ بخار و بویلرها

در یک دیگ بخار صنعتی، گیج فشار روی بدنه یا خط بخار نصب می شود تا فشار بخار خروجی بررسی شود. اگر فشار بیش از حد بالا برود، می تواند نشانه مشکل در کنترل بویلر یا شیر اطمینان باشد.

4-خطوط لوله (مهمترین کاربرد)

یکی از کاربردهای مهم گیج فشار در خطوط لوله، تشخیص گرفتگی یا افت فشار غیرعادی است. با مقایسه فشار در دو نقطه از خط می توان فهمید آیا مسیر دچار انسداد، نشتی یا افزایش مقاومت جریان شده است.

اینجا گیج های فشار در نقش عیب یاب هم ظاهر می شوند نه فقط اندازه گیری فشار مایعات و سیالات!

مثلا در خط لوله انتقال آب یک کارخانه، اگر فشار بعد از فیلتر خیلی کمتر از قبل از آن باشد، احتمال دارد فیلتر گرفته باشد.

5-کاربرد در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

تقریبا در اکثر پالایشگاه های پتروشیمی از گیج های فشار استفاده می شود.

اما نه لزوما فقط به گیج فشار عقربه ای. همه پالایشگاه ها باید فشار گاز را در نقاط مهم فرایند کنترل کنند، چون فشار مستقیما با ایمنی و عملکرد تجهیزات مرتبط است.

این پایش ممکن است با گیج فشار محلی، ترانسمیتر فشار یا سنسورهای متصل به اتاق کنترل انجام شود.

بنابراین نیاز به اندازه گیری فشار قطعی است، ولی ابزار اندازه گیری در همه نقاط یکسان نیست.

7-کاربرد در سیستم های پنوماتیک

یکی از کاربرد های اصلی گیج فشار در سیستم هایی است که با استفاده از هوای فشرده کار می کنند.

برای کنترل فشار هوای مورد استفاده در جک ها، شیرها و تجهیزات بادی از گیج فشار در این سیستم ها استفاده می شود.

8-کاربرد در تاسیسات ساختمانی

در تاسیسات ساختمان، گیج فشار برای بررسی فشار آب یا سیال در بخش هایی مثل موتورخانه، سیستم گرمایش، چیلر، پکیج و بوستر پمپ استفاده می شود.

مثلا در یک موتورخانه، پایین بودن فشار مدار گرمایش می تواند نشانه کمبود آب، نشتی یا وجود مشکل در عملکرد تجهیزات باشد.

9-کاربرد در صنایع غذایی و دارویی

مثلا در مخزن پخت یا پاستوریزه کردن شیر، گیج فشار می تواند روی خط بخار ورودی به جداره مخزن نصب شود تا فشار بخار کنترل شود.

این کار کمک می کند دمای فرایند یکنواخت بماند و از افزایش بیش از حد فشار در سیستم گرمایشی جلوگیری شود.

مثلا در مخزن تحت فشار تولید داروهای مایع یا محلول های استریل، اگر فشار اندازه گیری نشود و بیش از حد بالا برود، ممکن است به مخزن، اتصالات یا فرایند تولید آسیب برسد و حتی ایمنی خط تولید هم به خطر بیفتد.

10-کاربرد در تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی

در تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی، کاربرد گیج فشار فقط این نیست که «فشار را کنترل کند». چند کاربرد ملموس تر و متفاوت تر دارد:

• کپسول اکسیژن پزشکی: گیج روی رگلاتور نشان می دهد فشار داخل کپسول چقدر است و تقریبا چه مقدار اکسیژن تحت فشار باقی مانده است. بدون آن ممکن است کپسول در زمان نامناسب تمام شود.

• اتوکلاو آزمایشگاهی و پزشکی: گیج فشار نشان می دهد محفظه هنگام استریل کردن به فشار مناسب بخار رسیده یا نه. فشار غیرعادی می تواند نشانه مشکل در تولید بخار، نشتی یا عملکرد دستگاه باشد.
• سیستم های خلأ آزمایشگاهی: در دستگاه هایی مثل فیلتر خلأ یا خشک کن خلأ، گیج مشخص می کند خلأ لازم ایجاد شده است یا خیر. اگر عدد مناسب ایجاد نشود، ممکن است سیستم نشتی داشته باشد.
• رگلاتور گازهای آزمایشگاهی: هنگام استفاده از گازهایی مثل نیتروژن یا اکسیژن، گیج فشار کمک می کند فشار خروجی رگلاتور متناسب با دستگاه آزمایشگاهی تنظیم شود.

11-کاربرد در صنایع خودرو و ماشین آلات

در خودروها و ماشین آلات، گیج فشار برای بررسی فشار روغن موتور، روغن هیدرولیک، باد تایرها و مدارهای پنوماتیک استفاده می شود. مثلا در یک ماشین راهسازی، افت فشار روغن هیدرولیک می تواند باعث ضعیف شدن عملکرد جک ها یا فرمان شود و گیج فشار کمک می کند این مشکل زودتر تشخیص داده شود.

انواع گیج های فشار

گیج های فشار بر اساس مکانیزم اندازه گیری و نوع کاربرد به چند گروه اصلی تقسیم می شوند.

انتخاب نوع مناسب، به رنج فشار، نوع سیال و شرایط محیط نصب بستگی دارد.

انواع گیج های فشار

راهنمای انتخاب گیج فشار مناسب

برای انتخاب گیج فشار فقط نباید به اندازه صفحه یا قیمت آن توجه کرد. نوع سیال، محدوده فشار، دما، لرزش، جنس اتصال و دقت مورد نیاز همگی در انتخاب مدل مناسب تاثیر دارند. انتخاب اشتباه ممکن است باعث نمایش نادرست فشار، کاهش عمر گیج یا حتی آسیب دیدن آن شود.

1- محدوده فشار را مشخص کنید

ابتدا باید بدانید فشار عادی سیستم چقدر است و حداکثر فشار تا چه مقدار بالا می رود. بهتر است فشار کاری معمول سیستم دقیقا در انتهای رنج گیج قرار نگیرد. برای مثال اگر فشار عادی یک خط حدود 6 bar است، انتخاب گیج 0 تا 6 bar معمولا انتخاب مناسبی نیست و مدلی با رنج بالاتر فضای ایمن تری برای نوسانات فشار ایجاد می کند.

2- نوع سیال را در نظر بگیرید

گیجی که برای آب استفاده می شود لزوما برای اسید، مواد شیمیایی، بخار یا سیالات خورنده مناسب نیست. جنس قسمت هایی که با سیال تماس دارند باید با آن سازگار باشد. برای سیالات خورنده معمولا از متریال مقاوم تر مانند استنلس استیل یا از دیافراگم سیل استفاده می شود.

3- دمای سیال و محیط را بررسی کنید

اگر گیج روی خط بخار، روغن داغ یا تجهیزات با دمای بالا نصب می شود، باید مدلی انتخاب شود که تحمل دمای مورد نظر را داشته باشد. در بعضی خطوط بخار نیز از تجهیزاتی مانند سیفون گیج فشار استفاده می شود تا حرارت مستقیم بخار به مکانیزم گیج آسیب نزند.

4- به لرزش و ضربه توجه کنید

در پمپ ها، کمپرسورها، ماشین آلات و خطوطی که لرزش زیادی دارند، گیج معمولی ممکن است عقربه ناپایداری داشته باشد یا زودتر خراب شود. در چنین شرایطی استفاده از گیج روغنی یا گلیسیرینی انتخاب مناسب تری است، زیرا مایع داخل گیج حرکت عقربه را آرام تر و تجهیزات داخلی را در برابر ارتعاش محافظت می کند.

5- دقت مورد نیاز را مشخص کنید

برای یک سیستم عمومی تاسیساتی ممکن است دقت بسیار بالا ضروری نباشد، اما در تجهیزات آزمایشگاهی، کالیبراسیون، فرایندهای حساس صنعتی یا بعضی خطوط تولید، اختلاف کوچک فشار هم اهمیت دارد. در این شرایط باید به کلاس دقت گیج توجه شود و مدلی متناسب با حساسیت فرایند انتخاب شود.

6- نوع و اندازه اتصال را بررسی کنید

قبل از خرید باید مشخص شود اتصال گیج از زیر یا پشت است و چه سایز و رزوه ای دارد. برای مثال ممکن است سیستم به اتصال 1/4 اینچ یا 1/2 اینچ نیاز داشته باشد. انتخاب اشتباه این بخش یعنی گیجی که از نظر فشار کاملا مناسب است، ولی عملا به تجهیز شما وصل نمی شود؛ شاهکار کلاسیک خرید صنعتی.

7- قطر صفحه را متناسب با محل نصب انتخاب کنید

اگر گیج در ارتفاع یا فاصله ای قرار دارد که اپراتور باید عدد را از چند متر دورتر بخواند، صفحه بزرگ تر انتخاب بهتری است. برای تجهیزات کوچک یا تابلوهای فشرده، گیج با قطر کمتر فضای کمتری اشغال می کند.

8- شرایط محیطی را در نظر بگیرید

در محیط های مرطوب، خورنده، پرگرد و غبار یا فضای باز باید بدنه و درجه حفاظت گیج مناسب محیط باشد. برای صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و محیط های خورنده نیز معمولا گیج های تمام استیل انتخاب مطمئن تری هستند.

برای چه شرایطی چه گیجی انتخاب کنیم؟

در نهایت، برای انتخاب گیج فشار مناسب باید به صورت همزمان رنج فشار، نوع سیال، دما، لرزش، دقت، جنس بدنه و اتصال بررسی شوند.

به همین دلیل دو گیج که از نظر ظاهر کاملا شبیه هستند، ممکن است برای دو کاربرد صنعتی کاملا متفاوت طراحی شده باشند.

واحدهای اندازه گیری فشار در گیج فشار

فشار در گیج های مختلف ممکن است با واحدهایی مانند bar، psi، kPa و MPa نمایش داده شود.

انتخاب واحد معمولا به نوع صنعت، کشور سازنده تجهیزات و محدوده فشار سیستم بستگی دارد.

برای مثال، bar در بسیاری از تجهیزات صنعتی و تاسیساتی رایج است، در حالی که psi بیشتر در تجهیزات با استاندارد آمریکایی دیده می شود. kPa و MPa نیز در سیستم SI و کاربردهای مهندسی استفاده می شوند.

برای درک بهتر رابطه این واحدها می توان گفت:

مثلا اگر گیج فشار یک سیستم عدد 6 bar را نشان دهد، فشار آن تقریبا برابر با 87 psi، 600 kPa یا 0.6 MPa است.

اجزای گیج فشار

اجزاء گیج فشار