نحوه عملکرد گیج فشار به چه صورت است؟
آنچه در این مطلب میخوانید:
گیج فشار جزو تجهیزات مهم و ضروری بسیاری از صنایع است که برای اندازه‌گیری فشار سیالات به کار برده می‌شود. این وسیله از نظر کاربرد، نوع سیال و زمینه استفاده، انواع متفاوتی دارد و با توجه به شیوه اندازه‌گیری فشار به مدل‌های دیافراگمی، بوردون تیوب، اختلاف فشار، حلزونی، دیجیتال، مطلق، روغنی و اسپیرال تقسیم می‌شود. در ادامه نحوه کارایی هرکدام از این مدل‌ها و مزایا و معایب آن را توضیح می‌دهیم.
گیج فشار چیست؟
صنایع مختلف برای اندازه‌گیری فشار مایع و گاز از انواع گیج فشار استفاده می‌کنند. بدنه گیج‌های فشار از آلومینیوم، کروم، چدن، برنج، پلی‌پروپیلن، فولاد ضد زنگ، رزین فئولیک و استیل ساخته می‌شود. هرکدام از این جنس‌ها، در محیط خاصی کاربرد دارند. برای مثال، از گیج‌هایی با جنس بدنه استیل در محیط‌های خورنده استفاده می‌کنند.
در ادامه گیج‌های فشار خشک و روغنی را معرفی می‌کنیم.
گیج فشار خشک چیست؟
در پروژه‌های صنعتی و تأسیساتی، این وسیله کاربرد بسیار زیادی دارد. در پروژه‌های صنعتی، گیج‌های فشار خشک بسیار مهم و پر استفاده هستند. مدل خشک در ماشین‌آلات صنعتی، لوله و اتصالات، مخازن تحت فشار، کمپرسورهای هوا و بعضی پمپ‌ها به‌کار برده می‌شود. جنس بدنه مدل خشک، معمولا از آلومینیوم است.
در این مدل درون آن خالی بوده و میزان فشار سیال با عقربه نمایشگر نشان داده می‌شود. گیج‌های فشار خشک دارای مزایا و معایبی هستند، مزیت آن، قیمت مناسب و مقرون‌به‌صرفه بودنشان و معایب آن عبارت‌اند از:
- این وسیله به‌دلیل اینکه به لوله‌های دستگاه‌های مکانیکی وصل می‌شود، ممکن است دچار نوسان شود و در آن صورت نمی‌تواند مقدار دقیق فشار سیال را نشان دهد.
- درون دستگاه‌های مدل خشک، احتمال ایجاد رطوبت وجود دارد و در صورت بخار کردن شیشه خواندن و مشاهده میزان فشار را دشوار میکند.
گیج فشار روغنی چه کاربردی دارد؟
گیج فشار روغنی مدل تکامل‌یافته گیج فشار خشک است. داخل محفظه این دستگاه را با گلیسیرین یا سیلیکون که خاصیت ویسکوزیته قوی دارند، پر می‌کنند و پورت آنها می‌تواند از استیل یا آلیاژ برنج باشد.
جنس بدنه گیج روغنی نیز معمولا از استیل است. جنس صفحه آنها متفاوت بوده و به‌وسیله طلق و شیشه ساخته میشوند. استفاده از گلسیرین و سیلیکون در محفظه گیج‌های فشار روغنی باعث شده عقربه‌ها ارتعاش و لغزش نداشته باشند و عددی که نشان می‌دهند، دقیق باشد.
گیج‌های فشار روغنی عملکرد دقیق‌تری نسبت به گیج‌های فشار خشک دارند. از مزایای دیگر این گیج‌ها، اصطکاک پایین حرکت عقربه‌ها، بازدهی بالا و طول عمر و دوام بیشتر است.
گیج‌های فشار به چند نوع تقسیم میشوند؟
گیج‌های فشار براساس تکنیک اندازه‌گیری فشار به چند دسته تقسیم میشوند. هریک از این مدل‌ها ساختار متفاوتی دارند و دارای نقاط قوت و ضعفی هستند. در ادامه گیج‌های فشار بوردون تیوب، حلزونی، دیافراگمی، دیجیتال، مطلق، اسپیرال و اختلاف فشار را معرفی می‌کنیم.
ویژگی‌های گیج فشار بوردون تیوب چیست؟
کاربرد گسترده و عملکرد دقیق بارزترین ویژگی گیج‌های فشار بوردون تیوب است. از این دستگاه برای اندازه‌گیری فشارهای مثبت و منفی استفاده می‌کنند. این دستگاه از رنج صفر تا 0.6 یا صفر تا 1600 بار با سطح دقت یک الی 4 طراحی و ساخته میشوند. لوله بوردون دارای 3 نوع Cشکل، حلقوی و حلزونی است که ساختار متفاوتی دارند.
در ساخت این دستگاه از لوله خمیده بوردون استفاده می‌کنند که به‌شکل C بوده و خاصیت ارتجاعی دارد. زمانی که لوله بوردون تحت فشار خارجی و داخلی قرار می‌گیرد، شکل آن تغییر میکند.
میزان لوله بوردون زمانی که تحت فشار داخلی قرار بگیرد، از فرم خمیده به کشیده تغییر میکند و هنگامی که فشار قطع شود، به حالت قبلی خود برمی‌گردد. میزان کشیدگی لوله بوردون به شدت فشار سیال بستگی دارد. تغییر فشار داخلی، نوک لوله را به حرکت در می‌آورد. اگر انتهای لوله بوردون به یک عقربه نمایشگر به‌وسیله یک چرخ‌دنده وصل شود، می‌توان میزان فشار سیال را اندازه‌گیری کرد.
اجزای تشکیل‌دهنده این دستگاه، محل اتصال، بخش آببند، صفحه نمایش، بخش مدرج، قطعه متحرک، رینگ دور بدنه، لوله بوردون، عقربه، قطر صفحه، بخش اضطراری سرریز و بدنه هستند.
سیستم اندازه‌گیری این دستگاه درصورتی‌که برای گاز کالیبره شده باشد، باید برای گاز یا بخار استفاده شود و اگر برای مایع کالیبره شده، باید برای مایع به کار برده شود.
نکات مثبت گیج فشار بوردون تیوب عبارت‌اند از:
- میزان فشار را به‌صورت مستقیم اندازه‌گیری میکند.
- حساسیت و دقت بسیار مطلوبی دارند.
- پاسخ‌دهی سریع (عمدتا در مدت 0.1 ثانیه) در تمام رنج‌ها دارند.
- دارای قیمت مناسب و به‌صرفه هستند.
موارد زیر، نقاط ضعف گیج‌های فشار بوردون تیوب هستند:
- دقت آن در شرایط خلاء کاهش پیدا میکند.
- حدودا 0.5درصد در تمام رنج‌ها غیر خطی هستند که به‌صورت الکترونیکی یا مکانیکی اصلاح می‌شود.
- فشار را فقط به‌صورت محلی (Local) نمایش می‌دهد.
- برای اندازه‌گیری پروسه‌های دارای شوک و عملیات‌های سریع، محدودیت دارد.
- در پروسه‌های دارای فشار تناوبی، 0.2 الی 0.5 هیسترزیس وجود دارد. این میزان هیسترزیس، به‌وسیله تدبیر حرارتی اصلاح و ترمیم می‌شود.
- درصورتی‌که در معرض شوک و ارتعاش قرار بگیرد، طول عمر مفید آن کاهش پیدا میکند.
- در برابر تغییرات دما حساس هستند.
مشخصات گیج فشار حلزونی چیست؟
لوله بورودن در فشارسنج حلزونی، به‌صورت حلزونی-فنری به دور خود چرخیده است. عقربه گیج حلزونی می‌تواند 360درجه بچرخد و فشار بالا را اندازه‌گیری کند. فشارسنج حلزونی نسبت به گیج شکل C، دقت و حساسیت بیشتری دارد.
فشارسنج حلقوی چه کاربردی دارد؟
فشارسنج حلقوی دقت و حساسیت بالا و اصطکاک کمی دارد. این دستگاه، دارای یک نوار توخالی با یک گام طولی است که درصورت ورود فشار، تغییر شکل می‌دهد. از گیج‌های فشار دارای لوله بوردون حلقوی، برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار زیاد تا بالای 600 بار استفاده می‌کنند.
آشنایی با اجزا و نحوه عملکرد گیج فشار دیافراگمی
گیج‌های فشار دیافراگمی با استفاده از دیافراگم ساخته میشوند. دیافراگم یک غشاء است که خاصیت انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارد. از این نوع گیج، برای اندازه‌گیری فشار سیالات به شدت خورنده استفاده می‌کنند.
کار دیافراگم، جداسازی بخش ورودی سیال به گیج از بخش داخلی آن است. اگر سیال با فشار به دیافراگم نیرو وارد کند، باعث می‌شود غشاء به‌سمتی که فشاری کمتری وجود دارد، خم شود. میزان خمیدگی و قوس غشاء با میزان فشار سیال واردشده ارتباط مستقیم دارد. میزان انحنا غشاء را به وسیله عقربه‌های نمایشگر دستگاه گیج می‌توان مشاهده کرد.
در گیج فشارهای پیشرفته، به‌دلیل استفاده از دیافراگم‌ها و لوازم پیشرفته و هوشمند، امکان بروز خطاهایی مانند هیسترزیس، کالیبراسیون و اصطکاک بسیار کمتر است.
گیج‌های فشار دیافراگمی را در رنج فشار صفر تا 0.6 بار یا صفر تا 600 میلی‌بار و با کلاس دقت 0.1 و 2.5 می‌سازند. گیج‌های دیافراگمی به 2 شکل ساخته میشوند، در برخی مدل‌های آن گیج و دیافراگم در کنار یکدیگر تعبیه شده‌اند و در مدل دیگر آن، دیافراگم با استفاده از یک وسیله، به گیج وصل می‌شود. مدل دوم بست دیافراگمی (Diaphragm Seal) نامیده می‌شود.
از گیج دیافراگمی به‌دلیل مزایای متعدد آن مانند کاربرد وسیع، برخورداری از تائیدیه، انواع سیستم آببند ، تفکیک فرایند از سیال، دقت بالا و قابل اعتماد بودن، قابلیت اندازه‌گیری فشار مطلق، گیج و تفاضلی، مناسب‌بودن برای اندازه‌گیری فشار پایین و قیمت معقول در حوزه‌های مختلف استفاده می‌کنند.
زمانی که احتمال انجماد و یخ‌زدگی سیالات وجود داشته باشد، همچنین سیالات دارای ذرات معلق و جامد باشند، از گیج فشار دیافراگمی استفاده می‌کنند. علاوه‌بر این، هنگامی که سیال مورد نظر فرایندی خورنده است و گیج باید مدام عوض شود، گیج‌های فشار دیافراگمی بسیار مناسب و کاربردی هستند.
از گیج‌های فشار دیافراگمی اغلب در سیستم‌ها و حوزه‌های زیر استفاده می‌شود:
- سیستم پنوماتیک فشار پایین
- پمپ‌های وکیوم
- دریچه‌های تنفس
- مانیتورینگ افزایش فشار
- صنایع بهداشتی و غذایی
گیج فشار دیجیتالی چگونه کار میکند؟
در این مدل گیج‌ها، میزان فشار به‌صورت دیجیتال برروی صفحه نمایشگر دستگاه ظاهر می‌شود. این نوع گیج، برای اندازه‌گیری نرمال در سیستم‌های کالیبراسیون یا صنایع خاص به‌کار می‌رود.
گیج‌های فشار دیجیتالی در انواع تک‌ورودی، 2 ورودی، تابلویی و مطلق طراحی و تولید میشوند. از مشخصات این دستگاه، باید به دقت بسیار بالای آن 0.05 درصد اشاره کرد.
گیج‌های دیجیتال ساختار بسیار حساسی دارند و باید به‌درستی و در شرایط مطلوب از آنها استفاده کرد. گیج دیجیتال در کالیبراسیون، صنایع نفت و گاز و تجهیزات، تعمیرات و نگهداری کاربرد دارد.
گیج فشار مطلق چه مزایا و معایبی دارد؟
نقطه مرجع فشار مطلق، صفر مطلق است که تغییرات دمای محیط و فرایند، نمی‌تواند آن را عوض کند و این فشار، دقیق و درست باقی می‌ماند. زمانی دستگاه فشار مطلق به کار برده می‌شود که می‌خواهند فشار چیزی را اندازه‌گیری کنند که تغییرات دما در آن اثر نمی‌گذارد.
این دستگاه از یک حفره مرجع مهروموم‌شده که در آن خلا کامل به کار رفته، تشکیل شده که از کاربردهای این دستگاه، تست، فشار باروماتیک، تجزیه و تحلیل گاز، تست نشتی نگهدارنده غیرقابل انعطاف، ارتفاع‌سنج (آلتیمتر)، عملکرد موتور، سیستم‌های TPMS تایر و تحقیقات آموزشی را می‌توان نام برد.
گیج فشار اسپیرال
لوله بوردون گیج‌های فشار اسپیرال، به‌شکل مارپیچ است. نوک لوله‌های بوردون این دستگاه، حرکت بیشتری نسبت به لوله‌های Cشکل دارند. این دستگاه مانند دستگاه بوردون تیوب کار میکند اما هنگامی که به آن فشار وارد شود، لوله‌های مارپیچ باز میشوند.
در واقع، یک طرف لوله مهروموم است و فشار از طرف دیگر وارد شده و لوله را صاف میکند. میزان صاف‌شدن پیچ لوله‌ها به شدت فشار وارده بستگی دارد. افزایش حرکت نوک لوله باعث شده تقویت مکانیکی لازم نباشد. به‌دلیل اینکه اهرم‌ها، پیوندها و چرخ‌دنده‌ها سفت یا شل نیستند، حرکات دستگاه هدر نمی‌رود و دقت و حساسیت آن افزایش پیدا میکند.
گیج‌های فشار اسپیرال برای اندازه‌گیری فشار تا بازه 28000 کیلو پاسکال به‌کار برده میشوند. این نوع گیج‌ها بسیار دقیق و حساس هستند و قیمت گرانی دارند. اگر فشار فرایند تغییر کند، مشکلاتی را در افزایش اندازه سیم‌پیچ ایجاد میکند.
گیج اختلاف فشار چگونه کار میکند؟
با استفاده از گیج اختلاف فشار می‌توان تفاضل فشار بین 2 نقطه را اندازه‌گیری کرد. این مدل گیج، مانند گیج‌های معمولی که یک ورودی برای سیال دارند، نیست. گیج‌های ختلاف فشار دارای 2 ورودی برای سیال هستند تا بتوانند اختلاف میان 2 نقطه را اندازه‌گیری کنند. میزان اختلاف، برروی صفحه نمایشگر نشان داده می‌شود.
مهم‌ترین حیطه کاربرد این گیج‌ها در سیستم فیلتراسیون است، زیرا این دستگاه به‌دلیل اینکه ذرات مایع و گاز را جدا میکند، احتمال دارد فیلترهای آن توسط ذرات مسدود شوند و افت فشار رخ دهد.
در این شرایط، دستگاه، تفاوت فشار ورودی و خروجی را نشان می‌دهد و براساس آن می‌توان انسداد را تشخیص داد. با دستگاه اختلاف فشار می‌توان وضعیت کندانسورها، ولوها و اوپراتورها را نیز بررسی کرد.
گیج فشار چگونه نصب می‌شود؟
گیج‌های فشار دارای شیوه اتصالات مختلفی هستند و قابلیت اتصال به‌صورت عمودی و افقی در سیستم را دارند. انواع اتصال پرشرگیج ها به‌صورت زیر است:
- اتصال فلنجی: در محل اتصال، یک فلنج وجود دارد.
- اتصال رزوه‌ای استاندارد: این اتصال دارای یک کانکشن (نر) پیچی است.
- اتصال رزوه‌ای مادگی: محل اتصال به‌شکل مادگی پیچی است.
انواع گیج فشار در چه سایز هایی تولید میشوند؟
گیج‌های فشار در قطرهای مختلفی ساخته میشوند. سایز گیج‌ها را با میلی‌متر تعیین می‌کنند. براساس استاندارد EN 837، گیج‌های فشار در ابعاد 40، 50، 63، 80، 100، 160 و 250 میلی‌متر ساخته میشوند.
انواع دستگاه‌های گیج، معمولا فشار را به‌صورت بار و میلی‌بار نشان می‌دهند. بر روی این دستگاه‌ها 2 واحد مدرج وجود دارد که برروی آن می‌توان واحد psi و واحد bar را نیز مشاهده کرد. البته بسیار از گیج‌ها نیز به صورت تک رنج هستند و فقط مقدار فشار را بر حسب یک کمیت نشان می‌دهند.
درصورتی‌که فردی بخواهد از گیج با واحدهای اندازه‌گیری دیگری استفاده کند، می‌تواند واحد مورد نظر خود را سفارش داده و فروشنده مطابق با خواسته او، دستگاه را درجه‌بندی و کالیبره میکند.
میزان کلاس دقت گیج های فشار چقدر است ؟
کلاس دقت، نشان‌دهنده حداکثر خطای قابل قبول در دستگاه‌های گیج است. برای مثال، اگر کلاس دقت گیج فشار 4 باشد، میزان فشاری که دستگاه نشان می‌دهد، با شدت فشار واقعی، 4درصد اختلاف دارد.
سطح دقت اندازه‌گیری و حد مجاز خطای دستگاه‌های گیج به‌شکل زیر است:
- کلاس دقت 0.1، حد مجاز خطا 0.1درصد
- کلاس دقت 0.25، حد مجاز خطا 0.25درصد
- کلاس دقت 0.6، حد مجاز خطا 0.6درصد
- کلاس دقت یک، حد مجاز خطا یک درصد
- کلاس دقت 1.6، حد مجاز خطا 1.6درصد
- کلاس دقت 2.5، حد مجاز خطا 2.5درصد
- کلاس دقت 4، حد مجاز خطا 4درصد
جمع‌بندی
گیج فشار برای اندازه‌گیری فشار سیالات در صنایع و سیستم‌های مختلف به کار برده می‌شود. گیج‌ها انواع مختلفی مانند بوردون تیوب، حلزونی، روغنی، خشک، تفاضلی یا اختلاف فشار، حلزونی، اسپیرال، ديجيتال و مطلق دارند.
جنس بدنه گیج ها با مواد مختلفی مانند آلومینیوم، استیل، چدن، برنج، پلی‌پروپیلن و مواد دیگر ساخته می‌شود. هرکدام از دستگاه‌های گیج میزان دقت، حساسیت و کاربرد خاصی دارند. گیج‌های فشار ازنظر قیمت نیز متفاوت هستند.
گیج‌های فشار دیافراگمی، حلزونی و دیجیتالی دقت بالا و قیمت نسبتا مناسبی دارند. این دستگاه‌ها در سیستم‌های فیلتراسیون، تجزیه و تحلیل گاز، دریچه‌های تنفس، صنایع بهداشتی و غذایی و بسیاری از صنایع دیگر استفاده میشوند.
اگر همچنان بعد از مطالعه کامل این مقاله دچار سردرگمی در تصمیم‌گیری هستید و نمی‌توانید گیج فشار مخصوص فرآیند خود را انتخاب کنید، با مشاوران ما در تماس باشید.
