گیج فشار چیست و چگونه کار می‌کند؟ همه چیزهایی که باید بدانید
آنچه در این مطلب میخوانید:
آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چگونه فشار مایعات و گازها را اندازه‌گیری می‌کنند؟ گیج فشار، ابزاری حیاتی است که در صنایع مختلف برای اندازه‌گیری و کنترل فشار استفاده میشود. در این مقاله، به شما خواهیم گفت گیج فشار چیست، چگونه کار می‌کند، چه انواعی دارد و در چه کاربردهایی استفاده میشود.
گیج فشار چگونه کار می‌کند؟ بررسی گام به گام
- اندازه‌گیری تغییرات فشار: گیج فشار تغییرات فشار در سیستم‌های لوله‌کشی یا مخازن را اندازه‌گیری می‌کند.
- نشان‌دادن تغییرات فشار: تغییرات فشار را با حرکت عقربه یا از طریق نمایش دیجیتال در صفحه نمایشگر نشان می‌دهد.
- مکانیسم لوله بوردون: ساده‌ترین مکانیسم گیج فشار لوله بوردون است که مبنای طراحی فشارسنج‌های مختلف محسوب میشود.
- سیستم‌های مختلف اندازه‌گیری: سیستم‌های مختلفی برای اندازه‌گیری فشار وجود دارد که هر کدام شیوه عملکرد خاص خود را دارند، اما نتایج مشابهی ارائه می‌دهند.
- واحدهای اندازه‌گیری: واحد استاندارد اندازه‌گیری فشار پاسکال است، اما واحدهایی مانند بار و psi نیز بسته به منطقه و کاربرد استفاده می‌شوند.
دلایل مهم استفاده از گیج فشار چیست؟
- ایمنی: گیج فشار به حفظ ایمنی سیستم‌ها و جلوگیری از انفجار یا آسیب به تجهیزات کمک می‌کند.
- کارایی: گیج فشار به بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌ها و کاهش مصرف انرژی کمک می‌کند.
- کنترل کیفیت: گیج فشار به اطمینان از کیفیت محصولات و فرآیندهای تولید کمک می‌کند.
- عیب‌یابی: گیج فشار به شناسایی و رفع مشکلات در سیستم‌ها کمک می‌کند.
- رعایت استانداردها: گیج فشار به رعایت استانداردهای ایمنی و عملکرد در صنایع مختلف کمک می‌کند.
موارد استفاده گیج فشار: از صنعت تا زندگی روزمره
گیج فشار، ابزاری حیاتی است که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف و حتی زندگی روزمره ما دارد. از اندازه‌گیری فشار تایر خودرو گرفته تا کنترل فرآیندهای پیچیده صنعتی، گیج فشار نقش کلیدی در ایمنی، کارایی و بهینه‌سازی ایفا می‌کند. در این بخش، به بررسی برخی از کاربردهای متنوع گیج فشار می‌پردازیم:
در صنعت:
- نفت و گاز: اندازه‌گیری و کنترل فشار در خطوط لوله، مخازن، پمپ‌ها و تجهیزات حفاری
- پتروشیمی: پایش فشار در راکتورها، برج‌های تقطیر، مبدل‌های حرارتی و سایر تجهیزات فرآیندی
- نیروگاه‌ها: کنترل فشار بخار در بویلرها، توربین‌ها و سیستم‌های خنک‌کننده
- آب و فاضلاب: اندازه‌گیری فشار آب در سیستم‌های توزیع، پمپاژ و تصفیه
- HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع): کنترل فشار مبرد در سیستم‌های تهویه مطبوع و سردخانه‌ها
- صنایع غذایی: پایش فشار در فرآیندهای تولید، بسته‌بندی و استریلیزاسیون مواد غذایی
- داروسازی: کنترل فشار در راکتورهای شیمیایی، تجهیزات استریلیزاسیون و سیستم‌های تزریق
- خودروسازی: اندازه‌گیری فشار روغن، سوخت و سیستم‌های هیدرولیک در خودروها
- هواپیما سازی: پایش فشار در سیستم‌های هیدرولیک، پنوماتیک و سوخت هواپیماها
در زندگی روزمره:
- اندازه‌گیری فشار خون: استفاده از گیج فشار در دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار خون برای پایش سلامت قلب و عروق
- تجهیزات پزشکی: استفاده از گیج فشار در دستگاه‌های تنفس مصنوعی، مانیتورهای بیمارستانی و سایر تجهیزات پزشکی
- لوازم خانگی: استفاده از گیج فشار در پمپ‌های آب خانگی، سیستم‌های آبیاری و برخی لوازم آشپزخانه
- تجهیزات ورزشی: استفاده از گیج فشار در توپ‌ها، تایر دوچرخه و سایر تجهیزات ورزشی
- خودروها: اندازه‌گیری فشار باد تایرها برای حفظ ایمنی و کارایی خودرو
همانطور که می‌بینید، گیج فشار ابزاری بسیار پرکاربرد است که در صنایع مختلف و زندگی روزمره ما نقش مهمی ایفا می‌کند. در ادامه این مقاله، به بررسی دقیق‌تر انواع گیج فشار، نکات مهم در انتخاب و استفاده از آن‌ها می‌پردازیم.
انواع گیج فشار (خشک و روغنی )
گیج فشار عقربه ای به دو دسته خشک و روغنی تقسیم میشود. هرکدام از آن‌ها ویژگی‌ها و مزایای مخصوص به خود را دارند که در ادامه توضیح می‌دهیم.
1.گیج فشار خشک
این مدل یکی از پرکاربردترین گیج‌های فشار در واحدهای صنعتی و تأسیساتی محسوب میشود. درون این گیج خالی است و میزان فشار سیال توسط عقربه نمایشگر مشخص میشود. این نکته را باید در نظر داشته باشید که این گیج‌ها در عملیات‌هایی که همراه با تولید لرزش هستند، ارتعاش در صفحه گیج را همراه خود دارند، به همین دلیل مقادیری که نشان می‌دهند، دقیق نیست.
در فضای نمایشگر آن‌ها نیز رطوبت ایجاد میشود. بنابراین، برای خواندن مقدار فشار در صفحه آن ممکن است که با مشکل مواجه شوید. این دستگاه برای اندازه‌گیری فشار در موارد مختلفی کاربرد دارد. ازجمله:
- کمپرسورهای هوا
- لوله و اتصالات
- مخازن تحت فشار
- ماشین‌آلات صنعتی
- پمپ‌ها
2.گیج فشار روغنی
پرشر گیج روغنی شبیه گیج فشار خشک است، با این تفاوت که درون آن گلیسیرین یا سیلیکون وجود دارد. روغن موجود در مخزن این دستگاه باعث حذف لرزش عقربه‌های نمایشگر آن میشود. در نتیجه عددی که نشان می‌دهد، دقیق‌تر است.
همچنین سیلیکون و گلیسرین موجود در گیج فشار روغنی با کاهش اصطکاک عقربه، راندمان و طول عمر فشارسنج را بالا می‌برند. جنس بدنه این دستگاه معمولا از استیل است، البته شاهد تولید گیج روغنی با کانکشن برنجی نیز هستیم. صفحه آن‌ها را نیز از شیشه یا طلق می‌سازند.
مکانیسم‌های مختلف سنجش در گیج فشار چیست؟
پرشر گیج‌ها با توجه به مکانیسم‌های اندازه‌گیری انواع مختلفی دارند که در ادامه انواع مختلف گیج‌های فشار را معرفی کرده و مزایا و کاربردهای هرکدام را بررسی می‌کنیم.
1. گیج فشار بوردون تیوب
گیج فشار بوردون تیوب از یک لوله خمیده (بوردون) ساخته شده است. فشار وارده باعث تغییر شکل لوله میشود؛ با اعمال فشار داخلی، لوله از حالت خمیده خارج و کشیده میشود.
با برداشتن فشار، لوله به حالت اولیه خود بازمی‌گردد. تغییر فشار باعث حرکت نوک لوله میشود. حرکت نوک لوله به یک نشانگر متصل است که مقدار فشار را نمایش می‌دهد.
این روش برای سنجش فشارهای گیج مثبت و منفی استفاده میشود. دقت این روش در شرایط خلاء کاهش می‌یابد. گیج‌های بوردون به علت حساسیت و دقت بالا کاربردهای زیادی در صنایع دارند.
مزایای فشارسنج بوردون تیوب
پرشر گیج بوردون تیوب مزیت‌های زیادی دارد. برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:
- حساسیت بالا
- رنج کاری گسترده
- قیمت مناسب
- پاسخ سریع
- اندازه‌گیری مستقیم فشار
2. گیج فشار دیافراگمی
دیافراگم یک دیسک منعطف مسطح یا مواج است که در موارد سخت و دقیق‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ازاینرو، مشکلات ناشی از اصطکاک و کالیبراسیون در آن بسیار کم است. از این گیج‌ها برای اندازه‌گیری فشار سیالات گازی استفاده میشود.
مزایای پرشر گیج دیافراگمی
از مزایای این گیج می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مناسب برای سنجش فشارهای پایین
- محدوده کاری گسترده
- قیمت مناسب نسبت به ترانسمیترها
- جداسازی سیال از فرایند
- قابل اطمینان و تاییدشده
- قابلیت اندازه‌گیری فشارهای مطلق و تفاضلی
فشارسنج دیافراگمی چه زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد؟
این فشارسنج برای اندازه‌گیری فشار سیالات در شرایط خاص ازجمله موارد زیر مناسب است:
- سیال‌های خورنده که به‌صورت مداوم نیاز به تعویض گیج دارند.
- اندازه‌گیری سیال‌های دارای ذرات معلق
- سیال‌هایی که احتمال یخ زدن یا جامد شدن دارند.
3. گیج فشار کپسولی
اگر در فرآیندی فشار سیال کم باشد، برای اندازه‌گیری دقیق‌تر از این نوع پرشر گیج استفاده میشود. این دستگاه از 2 دیافراگم دایره‌ای که با یک سیم به هم وصل شده‌اند، ساخته میشود. مکانیزم اندازه‌گیری این دستگاه شبیه به فشارسنج دیافراگمی است. در حقیقت اختلاف فشار محیط بیرونی و داخلی کپسول را اندازه‌گیری می‌کند.
شیوه کار پرشر گیج کپسولی به این صورت است که سیال از طریق ورودی به فضای داخلی کپسول وارد و اختلاف فشار آن با محیط دیگر کپسول منجر به انحنای دیافراگم آن میشود. با اندازه‌گیری میزان انحنای دیافراگم می‌توان مقدار فشار سیال نسبت به فشار مبنا را محاسبه کرد.
اصلی‌ترین دلیل انتخاب گیج فشار کپسولی سنجش فشارهای بسیار پایین است که استفاده از دیگر مدل‌های گیج فشار امکان سنجش آن وجود ندارد. همچنین این مدل برای سنجش فشار خلاء و منفی نیز توصیه میشود.
4. گیج اختلاف فشار
گیج اختلاف فشار برای سنجش میزان اختلاف فشار دو نقطه در یک سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرد. تفاوت این دستگاه با فشارسنج‌های معمولی این است که دو ورودی برای سیال دارد. این گیج، فشار را در نقاط ورودی اندازه گرفته و اختلاف آن‌ها را نشان می‌دهد. باید گفت بهترین پرشر گیج موجود در بازار متعلق به برند ویکا است.
از گیج فشار ویکا مدل اختلاف فشار بیشتر در سیستم‌های فیلتراسیون استفاده میشود. این مدل فیلتر ذرات ناخواسته در مایع یا گاز را جدا می‌کند. زمانی که فیلتر دچار گرفتگی شود، سیستم با افت فشار مواجه میشود. در این حالت از گیج اختلاف فشار می‌توان برای مونیتورینگ فشار ورودی و خروجی استفاده کرد. علاوه بر سیستم‌های فیلتراسیون از این گیج برای تشخیص سالم بودن سیستم‌های هیت اکسچنجر‌ها، ولوها و اواپراتورها استفاده میشود.
فشارسنج اختلاف فشار در شرایط زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- بررسی افت فشار در فیلترها و تعیین زمان تعویض آن‌ها.
- برای اندازه‌گیری اختلاف فشار در دو نقطه مختلف سیستم‌های تهویه.
- مانیتورینگ جریان سیالات از طریق اختلاف فشار در اوریفیس، ونتوری یا سایر دستگاه‌های جریان.
- اندازه‌گیری سطح مایعات در مخازن بسته.
5. گیج فشار دیجیتال
در این گیج‌ها فشار اندازه‌گیری‌شده به‌صورت دیجیتال نمایش داده میشود. این دستگاه هم برای اندازه‌گیری‌های نرمال و هم برای سیستم‌های کالیبراسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد. گیج‌های دیجیتال نسبت به گیج فشار عقربه‌ای دقت بالایی دارند و بسیار حساس هستند. این گیج‌ها در انواع تک ورودی، دو ورودی، مطلق و تابلویی ساخته می‌شوند. بیشترین کاربرد آن‌ها در صنایع نفت و گاز، کالیبراسیون، تجهیزات، تعمیرات و نگهداری است.
6. تست گیج
تست گیج فشار یکی از ابزارهای اندازه‌گیری فشار است که دقت بسیار بالایی دارد. ازاینرو، به‌عنوان مرجع و حتی منبعی برای سنجش عملکرد دستگاه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حقیقت کالیبراتور دستگاه‌های پرشر گیج محسوب میشود.
عملکرد این دستگاه مشابه با سیستم دیافراگمی یا انواع دیگر گیج فشار است و به صورت آنالوگ هم موجود است. اما معمولا بیشتر مدل‌های اون نوع، داده‌ها را به‌صورت دیجیتال نشان می‌دهد و کار مهندسین را بسیار راحت می‌کند.
این گیج در بالای کپسول اکسیژن قرار می‌گیرد و جریان خروجی که از کپسول خارج میشود را تنظیم می‌کند. در واقع این دستگاه است که باعث میشود مقدار مناسب اکسیژن به بیمار برسد. این دستگاه از جنس آلومنیوم و برنج است. به همین دلیل دوام و مقاومت بالایی در فشارهای بالا دارد. از آن در بیمارستان‌ها برای کاهش فشار گاز اکسیژن داخل کپسول را استفاده میشود.
8. مانومتر
مانومتر نیز دستگاهی U شکل است که از آن برای اندازه‌گیری فشار از ستون مایع استفاده می‌کنند. ارتفاع ستون نشان‌دهنده فشار است. اگر در آن مایع جیوه به‌کار رفته باشد، به آن مانومتر جیوه‌ای و درصورتی که مایع آن آب باشد، به آن فشارسنج آبی می‌گویند.
 
دسته بندی پرشر گیج بر اساس نوع فشار سنجش
یکی دیگر از مبناهای تقسیم‌بندی پرشر گیج‌ها، نوع فشاری است که اندازه‌گیری می‌کنند. بر این اساس می‌توان آن‌ها را به چهار دسته تقسیم کرد که عبارت‌اند از:
- گیج فشار مطلق
این سنسور فشار را بر مبنای خلاء اندازه‌گیری می‌کند و تحت‌تأثیر فشار اتمسفری قرار نمی‌گیرد. در این نوع پرشر گیج، آن قسمت از سنسور که در معرض رسانه و فشار آن قرار ندارد، در تماس با یک محفظه خلاء مطلق آب‌بندی‌شده است. خلاء آب‌بندی‌شده به‌عنوان نقطه صفر در نظر گرفته میشود. بنابراین تغییر شکل دیافراگم متأثر از فشار جو نیست. این سنسورها کاربردهای مختلفی دارند. ازجمله:
- استفاده در ماشین‌های بسته‌بندی صنعتی
- بسته‌بندی وکیوم تجهیزات پزشکی
- صنایع غذایی بسته‌بندی وکیوم
- آزمایش‌های علمی
- صنعت هواپیما
- فشار نسبی (گیج)
فشار نسبی به تفاوت فشار اندازه‌گیری شده نسبت به فشار محیط اطراف اشاره دارد. به عبارت دیگر، فشار نسبی میزان فشار بالاتر یا پایین‌تر از فشار جو (فشار محیطی) را نشان می‌دهد.
فشارسنج‌های نسبی معمولاً در صنایعی که فشار سیستم‌ها باید نسبت به فشار محیط اندازه‌گیری و کنترل شود، مانند سیستم‌های تهویه، مخازن تحت فشار و خطوط لوله، استفاده می‌شوند.
- فشار خلاء
فشار خلاء به شرایطی اطلاق میشود که فشار یک محیط کمتر از فشار جو باشد. به عبارت دیگر، فشار خلاء مقدار فشار منفی نسبت به فشار محیط است. این فشار معمولاً در صنایعی مانند بسته‌بندی، تولید الکترونیک، تحقیقات علمی و سیستم‌های خلاء مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار خلاء، مانند مانومترهای خلاء و گیج‌های خلاء، برای سنجش این نوع فشار به کار می‌روند. فشار خلاء می‌تواند از خلاء نسبی (نزدیک به فشار جو) تا خلاء بالا (بسیار پایین‌تر از فشار جو) متغیر باشد.
- فشار تفاضلی
فشار تفاضلی یا فشار دیفرانسیل به تفاوت فشار بین دو نقطه مختلف در یک سیستم اشاره دارد. این فشار معمولاً برای اندازه‌گیری جریان سیالات، کنترل فیلترها، و نظارت بر عملکرد پمپ‌ها و کمپرسورها استفاده میشود. در سیستم‌های تهویه مطبوع، فشار تفاضلی برای بررسی افت فشار در اجزای مختلف مانند فیلترها و مجاری استفاده میشود. ابزارهای اندازه‌گیری فشار تفاضلی می‌توانند شامل گیج‌های دیفرانسیل، ترانسدیوسرها و سنسورهای مختلف باشند که دقت بالایی در اندازه‌گیری تفاوت فشار بین دو نقطه فراهم می‌کنند.
جمع‌بندی
گیج فشار (پرشر گیج) یک دستگاه پرکاربرد ابزار دقیق است که برای اندازه‌گیری سیال‌های مایع یا گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ابزار اهمیت زیادی در حوزه صنعتی دارد و به کنترل فرآیندها کمک می‌کند. پرشرگیج‌ها باتوجه به نوع عملکردشان در انواع مختلفی ازجمله دیافراگمی، تست گیج، کپسولی و دیجیتال تولید و روانه بازار می شوند.
اینکه استفاده از کدام وسیله سنجش فشار برای فرآیند شما ضروری است بسته به نوع حساسیت عملیات شما و مقدار بودجه فرآیند دارد. شما همواره می‌توانید از کمک و اطلاعات فنی ما چه از طریق وبسایت دقیق صنعت اوپاتان و چه از طریق تماس با مشاوران فنی ما بهره‌مند شوید.
