اجزای تشکیل دهنده یک دستگاه گیج فشار
آنچه در این مطلب میخوانید:
گیج فشار یک دستگاه اندازه‌گیری معمولی است که برای نظارت بر فشار در خطوط لوله و اطمینان از حرکت ایمن گازها، سیالات و بخار استفاده میشود. عملکرد پمپ‌ها، سیستم‌های انتقال و انواع مختلف نازل‌ها با استفاده از فشارسنج‌ها ارزیابی می‌شوند. هدف اصلی فشارسنج‌ها ارائه اطلاعات در مورد وضعیت یک سیستم و جلوگیری از آسیب به تجهیزات و نشتی است. یک گیج فشار با کیفیت بالا که به درستی نصب شده باشد، در زمان و هزینه‌ها نیز صرفه جویی می‌کند. آشنایی با اجزای تشکیل دهنده این دستگاه می‌تواند درک بهتری از نحوه کارکرد آن بدهد. در این مطلب سعی میشود که به صورت کلی به ساختار یک دستگاه فشار سنج نگاهی بیندازیم. از آنجایی که انواع زیادی از فشارسنج‌ها وجود دارد، توصیف ساخت هر نوع غیرممکن است؛ برای اختصار، این بحث بر روی ساخت گیج فشار لوله بوردون متمرکز خواهد شد.
برای آشنایی بیشتر با معروفترین برند این حوزه و اطلاعات کاربردی آن می‌توانید به مقاله مقررات و ملاحظات کاربردی کاتالوگ گیج ویکا مراجعه کنید.
اجزای داخلی گیج فشار
کیس (Case)
کیس‌های فشار سنج از پلاستیک، فولاد، برنج یا معمولاً فولاد ضد زنگ ساخته شده‌اند. فنولیک یکی دیگر از متریال‌هایی است که برای ساخت بدنه کیس از آن استفاده میشود، رزینی که از فنل‌ها و آلدئیدها ساخته میشود و در محیط‌های اسیدی و مضر مانند محیط‌های تولید مواد شیمیایی و پتروشیمی استفاده میشود. به طور کلی پیچیدگی و نوع کیس به خوبی نشان دهنده گرانی گیج است. روکش‌های لاستیکی گیج نیز برای محافظت از بدنه گیج از آسیب ضربه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
عنصر اندازه گیری (Element)
عنصر اندازه‌گیری گیج فشار معمولاً شامل یک ممبران حساس به فشار است. این ممبران معمولاً به شکل دایره‌ای یا استوانه‌ای طراحی شده و از موادی مانند فلزات نرم، استنلس استیل یا سیلیکون تشکیل شده است. زمانی که فشار به عنصر اندازه‌گیری وارد میشود، ممبران شکل خود را تغییر می‌دهد و این تغییر در شکل به صورت داده فشار گزارش میشود.
عناصر اندازه‌گیری مورد استفاده در گیج‌های فشار می‌توانند شامل موارد زیر باشند:
1.عنصر بوردن
2.عنصر دیافراگم
3.عنصر پیزوالکتریک
هرکدام از این انواع عناصر اندازه‌گیری به دلیل خصوصیات مختلف خود در شرایط محیطی و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. پرکاربرد ترین بین این عناصر فشار، عنصر فشار دیافراگمی است که در مقاله تشریح عناصر اندازه‌گیری گیج فشار دیافراگم ویکا به طور کامل معرفی شده است.
سوکت یا کانکشن (Socket)
سوکت اولین قسمت گیج فشار است که با سیال تحت فشار تماس می‌گیرد. گیج‌های ارزان قیمت دارای یک سوراخ در محل اتصال خروجی هستند، در حالی که گیج‌های گران قیمت دارای اتصال رزوه‌ای برای دهانه گیج هستند. قرار دادن یک روزنه محدودکننده از ورود ذرات به گیج و مسدود شدن گیج جلوگیری می‌کند. یک انتهای لوله بوردون در جایی که با سوکت در تماس است جوش داده میشود.البته باید خاطر نشان کرد که در گیج‌هایی که از انواع مختلف سیستم آببند استفاده می‌کنند جایگیری سوکت یا کانکشنی که قرار است با سیال در ارتباط باشد پایینتر از دیافراگم است.
اشاره گر (Pointer)
نشانگرها با توجه به انواع تنظیمات و پیچیدگی نشانگر، متفاوت هستند. عقربه‌های پیچیده‌تر و دقیق‌تر، امکان تنظیم تغییرات در ارتفاع یا سایش ناشی از ضربان و ارتعاش را فراهم می‌کنند.
نمایشگر (Display)
اعداد خروجی گیج فشار می‌تواند در یک صفحه نمایش آنالوگ مدرج یا توسط یک صفحه نمایش دیجیتال نشان داده شود. انواع نمایشگرها بسته به نوع و طراحی گیج فشار متفاوت است. مقیاس صفحه گیج فشار معمولا بر اساس طراحی و نوع گیج فشار کالیبره میشود. انواع نمایشگر آنالوگ و دیجیتال در ادامه توضیح داده میشود.
- گیج فشار آنالوگ: نمایشگر یک گیج فشار آنالوگ را می‌توان به سه بخش تقسیم کرد که بخش اول و سوم کمترین دقت و بخش میانی یا دوم دقیق ترین بخش است. هنگام انتخاب انواع گیج فشار عقربه ای، باید فشار معمولی در قسمت میانی صفحه قرار گیرد. اگرچه وسط صفحه دقیق ترین خوانش فشار را دارد، فشار سنج‌هایی وجود دارند که دقت بالایی در کل مقیاس صفحه دارند.
- فشار سنج دیجیتال: یک گیج فشار دیجیتال، فشار را بر روی صفحه نمایش LCD نشان می‌دهد و از مبدلی استفاده می‌کند که مقدار فشار را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. انواع مختلفی از طرح‌ها و سبک‌های فشارسنج دیجیتال وجود دارد که شما می‌توانید قیمت گیج فشار دیجیتال قابل حمل برای آزمایش میدانی و انواعی که روی خط لوله نصب می‌شوند را استعلام کنید. یکی از نیازهای فشارسنج‌های دیجیتال منبع تغذیه است که معمولاً باتری است. گیج‌های فشار آنالوگ به صورت مکانیکی بدون نیاز به منبع تغذیه کار می‌کنند.
صفحه (Window)
نمای جلو یا صفحه گیج فشار از مکانیزم داخلی در مقابل عوامل محیط بیرونی محافظت می‌کند. صفحه نمایش می‌تواند از شیشه سکوریت یا پلاستیک ساخته شود. صفحه‌های ساخته شده از پلاستیک نرم، برای جبران دماهای ناگهانی منعطف می‌شوند و اجازه می‌دهند گلیسیرین یا سیلیکون پر شده بدون نشتی عمل کند. صفحه به عنوان یک غشای شفاف عمل می‌کند که به کاربر اجازه می‌دهد تا اطلاعات گیج را ببیند و داده‌ها را بخواند.
سه نوع اصلی صفحه‌های فشارسنج عبارتند از: شیشه، پلی‌کربنات و اکریلیک. شیشه را می‌توان سکوریت و لمینیت کرد؛ این بدان معنی است که برای دوام و جلوگیری از شکستگی سخت شده و سفت میشود. پلی کربنات 250 برابر قوی تر از شیشه، 30 برابر قوی تر از اکریلیک است و می‌تواند هر گونه فشار و تنش احتمالی را تحمل کند. اکریلیک همچنین از شیشه قوی تر است، در برابر تنش مقاوم است و خرد نمی‌شود.
واحدهای اندازه گیری فشار
در نگاهی به ظاهر انواع فشار سنج‌ها متوجه می‌شویم که نمایشگر این تجهیزات در واحدهای مختلفی از فشار ارائه می‌شوند. در زیر به انواع واحدهای استفاده شده در انواع فشارسنج‌ها اشاره می‌کنیم:
- پاسکال (Pa): واحد فشار یا تنش اعمال شده توسط نیروی یک نیوتنی در مساحت یک متر مربع. پاسکال به عنوان واحد پایه فشار برای سیستم بین المللی واحدها (SI)، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- بار(Bar): یک واحد متریک فشار است که برابر با 100000 Pa است.
- اتمسفر (atm): واحد اندازه گیری است که برابر با میانگین فشار هوا در سطح دریا در دمای 15 درجه سانتیگراد یا 59 درجه فارنهایت است. یک اتمسفر 1013 میلی بار یا 760 میلی متر جیوه است.
- تور(Torr): یک واحد اندازه گیری است که به نام اوانجلیستا توریچلی، مخترع فشارسنج، نامگذاری شده است. یک Torr 322/133 Pa است.
- پوند بر اینچ مربع (psi): واحد اندازه گیری است که بر حسب پوند نیرو بر اینچ مربع مساحت بیان میشود که برابر با 6894 Pa یا 007/0atm یا 175/51 torr است. PSI بر اساس سیستم اندازه گیری avoirdupois است که از پوند و اونس به عنوان واحد اندازه گیری استفاده می‌کند.
- میلی متر جیوه (mm Hg): واحد اندازه‌گیری است که نشان دهنده فشار ایجاد شده توسط یک میلی متر جیوه خواهد بود. این یک واحد SI نیست اما در صنایع خاص و مطالعات علمی استفاده میشود. یک mm Hg برابر با 322/133 Pa و یا برابر با یک Torr است.
- اینچ آب (in H2O): واحد اندازه گیری گیج فشار آب است که با فشار اعمال شده در پایه ستونی از سیال به ارتفاع یک اینچ و چگالی سیال 0045/1 گرم بر سانتی متر مکعب در مکانی با شتاب گرانش 806/9 متر بر ثانیه است.
جمع بندی
در این مقاله به بررسی دقیق ساختار داخلی گیج فشار پرداختیم. گیج فشار یک ابزار حیاتی در صنایع مختلف است که از تنظیمات پیچیده و حساسیت بالایی برخوردار است. این ابزار شامل قسمت‌های اصلی مانند لوله‌ها، فلزات حساس به فشار و نمایشگرهای دقیق است. هر یک از این قسمت‌ها یک نقش مشخص و حیاتی در عملکرد گیج دارند. این مقاله نشان داد که درک عمیق از ساختار داخلی گیج فشار، اساسی برای بهبود عملکرد و دقت این تجهیزات حیاتی می‌باشد.
به طور کلی، آشنایی با اجزای مختلف گیج فشار و نحوه سازوکار آنها، به مهندسان، تکنسین‌ها و علاقه‌مندان در زمینه‌های مرتبط کمک خواهد کرد. همچنین تلاش برای بهبود پایداری سیستم‌ها و دقت در اندازه‌گیری فشار، بدون شک با داشتن اطلاعاتی کامل‌تر میسر خواهد شد.
