پرشر سوئیچ چیست؟ طرز کار، کاربرد و نکات کلیدی
آنچه در این مطلب میخوانید:
پرشر سوئیچ یک دستگاه کنترلی است که تغییرات فشار را در محیط یا مخزن زیر نظر می‌گیرد و مدار الکتریکی را در یک نقطه از پیش تنظیم‌شده باز یا بسته می‌کند.
ما در DSO به‌عنوان یکی از تامین‌کنندگان اصلی ابزارهای اندازه‌گیری فشار در سراسر کشور این مقاله را برای ارائه یک اطلاعات اولیه در مورد اینکه پرشر سوئیچ چیست؟ برای مبتدیان صنعت ایجاد کرده‌ایم. پس برای آشنایی با انواع مختلف پرشر سوئیچ، کاربردهای رایج، نحوه عملکرد آن‌ها و اصطلاحات کلیدی این مقاله را تا پایان مطالعه کنید.
پرشر سوئیچ چیست؟
در صنایع بزرگ و کوچک کنترل فشار در مخازن از اهمیت بالایی برخوردار است. سوئیچ فشار وسیله‌ای است سیستم یا مدار الکتریکی را در یک نقطه خاص از فشار خاموش یا روشن می‌کند. در واقع سوئیچ فشار برای یک محدوده فشار خاص درجه‌بندی می‌شوند. هنگامی که فشار وارد شده به کلید به نقطه تنظیم رسید، مدار الکتریکی باز یا بسته می‌شود. از این ابزار در کاربردهای مختلفی مانند ماشین‌آلات صنعتی، تجهیزات پزشکی و لوازم‌خانگی استفاده می‌شود. در ادامه، به بررسی اجزای اصلی و مراحل عملکرد این کلید می‌پردازیم.
اجزای اصلی و کلیدی و وظایف آن‌ها
حال که متوجه شدیم پرشر سوئیچ چیست بد نیست با اجزای اصلی تشکیل‌دهنده آن نیز آشنا شویم. با وجود سادگی ظاهری، سوئیچ‌های فشار عملکرد پیچیده‌ای دارند که بر اساس تشخیص تغییرات فشار و تبدیل آن به یک سیگنال الکتریکی استوار است. این وسیله از چهار جز اصلی تشکیل شده است:
- سنسور یا حسگر فشار: این المان، وظیفه تشخیص تغییرات فشار را بر عهده دارد. انواع متداول آن عبارتند از دیافراگم، پیستون، لوله بوردون و سنسورهای الکترونیکی.
- میکروسوئیچ: این قطعه حرکت ناشی از تغییر شکل سنسور فشار را به کمک مکانیزم‌های مختلفی مانند اهرم‌ها، فنرها و پیستون‌ها به کنتاکت‌های الکتریکی منتقل می‌کند. این باعث می‌شود بازوی داخلی از یکی از کنتاکت‌های داخلی حرکت کند و با کنتاکت دیگر متصل شود.
- پیچ تنظیم: با چرخاندن این پیچ، می‌توانید فشار مورد نظر برای فعال شدن سوئیچ را تغییر دهید.
- کنتاکت‌های الکتریکی: در پاسخ به حرکت مکانیزم انتقال، کنتاکت‌ها مدار الکتریکی را باز یا بسته می‌کنند.
در ادامه نحوه و مراحل عملکرد آن‌ها را هم بررسی خواهیم کرد.
نحوه عملکرد پرشر سوئیچ در سیستم
هنگامی که فشار سیال به مقدار مشخصی می‌رسد، حسگر یا سنسور شکلش تغییر می‌کند. در واقع این تغییر شکل به‌وسیله میکروسوئیچ به کنتاکت‌ها ارسال می‌شود. در نتیجه این حرکت، کنتاکت‌ها باز یا بسته می‌شوند. تغییر وضعیت کنتاکت‌ها باعث ایجاد یا قطع جریان الکتریکی در مدار می‌شود. این سیگنال الکتریکی می‌تواند برای کنترل دستگاه‌های دیگر، فعال کردن آلارم‌ها یا سایر اقدامات کنترلی استفاده شود.
به طور خلاصه می‌توان گفت که پرشر سوئیچ تشخیص تغییرات فشار و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی و امکان کنترل خودکار سیستم‌ها را فراهم می‌کند. این وسیله در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، آب و فاضلاب، سیستم‌های تبرید و تولید برق نیز کاربرد دارد.
مفاهیم و پارامترهای کلیدی
برای استفاده درست و اطمینان از عملکرد صحیح در سیستم‌های مختلف، درک مفاهیم کلیدی مرتبط با این ابزارها ضروری است. این مفاهیم به شما کمک می‌کنند تا بتوانید گزینه مناسب را انتخاب و آن را به‌درستی تنظیم و راه‌اندازی کنید. در ادامه، به معرفی مختصر برخی از این مفاهیم کلیدی می‌پردازیم.
- نقطه تنظیم (Set Point): مقدار فشار تنظیم‌شده‌ای است که در آن پرشر سوئیچ عمل کرده و مدار خاموش یا روشن می‌شود. نقطه تنظیم، پارامتر اصلی در تعیین عملکرد آن است. انتخاب صحیح نقطه تنظیم، تضمین می‌کند که دستگاه در فشار مورد نظر عمل کرده و سیستم کنترل یا هشدار را فعال کند.
- هیسترزیس (Hysteresis): به اختلاف بین فشار قطع (Reset Point) و فشار وصل مجدد (Set Point) کنتاکت‌ها اشاره دارد. پس از اینکه پرشر سوئیچ در نقطه تنظیم عمل کرد، فشار باید به میزان هیسترزیس کاهش یابد تا کنتاکت‌ها به حالت اولیه خود بازگردند. هیسترزیس از نوسانات سریع در سیستم جلوگیری می‌کند و باعث افزایش طول عمر دستگاه نیز می‌شود. به‌عنوان‌مثال، در یک سیستم کنترل پمپ، هیسترزیس مانع از روشن و خاموش شدن مکرر پمپ در نزدیکی نقطه تنظیم می‌شود.
- اختلاف فشار (Differential): این ویژگی به اختلاف بین دو نقطه تنظیم در دو خروجی کلید اشاره دارد. این ویژگی برای کنترل یک محدوده فشار خاص مفید است. این اختلاف فشار امکان کنترل یک بازه فشار خاص را فراهم می‌کند.
- Deadband:
محدوده فشاری است که در آن پرشر سوئیچ هیچ تغییری در وضعیت کنتاکت‌ها ایجاد نمی‌کند. یعنی تغییر فشار در این محدوده، با هیچ واکنشی از طرف دستگاه همراه نخواهد بود. از Deadband برای جلوگیری از نویز و نوسانات کوچک در سیستم استفاده می‌شود و از عملکرد ناخواسته کلید جلوگیری می‌کند.
- تکرار (Repeatability):
در واقع این ویژگی، توانایی تکرار عملکرد شرایط یکسان است. اگر فشار به طور مکرر به نقطه تنظیم برسد، باید هر بار عمل کند. این پارامتر برای اطمینان از دقت و عملکرد مجدد کلید، به‌خصوص در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق فشار دارند، طراحی شده است.
- زمان پاسخ (Response Time):
این پارامتر مدت زمانی است که پرشر سوئیچ برای تشخیص تغییر فشار و تغییر وضعیت کنتاکت‌ها نیاز دارد. این پارامتر در کاربردهایی که نیاز به پاسخ سریع دارند؛ مانند سیستم‌های ایمنی و حفاظتی، از اهمیت بالایی برخوردار است.
انواع پرشر سوئیچ
دو نوع اصلی پرشر سوئیچ وجود دارد:
- مکانیکی
- دیجیتالی
تشخیص فشار در نوع مکانیکی به‌وسیله دیافراگم یا پیستون و در نوع دیجیتالی توسط سنسور انجام می‌شود. اگر بودجه محدود، یا محیط کار سختی دارید، مکانیکی گزینه‌ای مناسب‌تر است. در عین حال اگر نیاز به دقت بالا، تنظیمات دقیق و امکانات پیشرفته دارید، دیجیتالی گزینه‌ای مناسب‌تر است.
مکانیکی؛ ساده اما قابل اعتماد
ساختار این مدل‌ها مبتنی بر قطعات مکانیکی مانند فنر، دیافراگم و میکروسوئیچ است. در حین کنترل فشار، با رسیدن به نقطه تنظیم، قطعات مکانیکی حرکت کرده و مدار الکتریکی را قطع یا وصل می‌کنند. از این تجهیزات در سیستم‌های ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر که نیاز به دقت بالا ندارند، مانند پمپ‌های آب خانگی استفاده می‌شود. سادگی، قیمت مناسب، عدم نیاز به برق خارجی، مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی از جمله مزایا این دستگاه‌ها هستند. اگر بخواهیم معایب این تجهیزات را هم بگوییم می‌توانیم به مواردی مانند دقت کمتر، نیاز به تنظیمات دستی و حساسیت به لرزش و ضربه اشاره کنیم.
دیجیتال؛ دقیق‌ترین کنترلر ممکن
این مدل‌ها دارای سنسور فشار الکترونیکی و مدار پردازش دیجیتال هستند. در هنگام رسیدن فشار به Set Point سنسور آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل و پردازش آن را به مدار دیجیتال می‌سپارد. بعد از پردازش و در صورت لزوم مدار قطع یا وصل خواهد شد. اگر بخواهیم به مزایای این دستگاه‌ها بپردازیم می‌توانیم به قابلیت تنظیم دقیق، نمایشگر دیجیتال، امکانات پیشرفته مانند تنظیم تاخیر زمانی و هیسترزیس اشاره کنیم. البته که نباید از معایبی مثل قیمت بالاتر، نیاز به برق و حساسیت بیشتر به نویز الکتریکی هم غافل شویم.
کاربردهای پرشر سوئیچ در صنایع مختلف
از این وسیله در صنایع و سیستم‌های مختلف برای کنترل و ایمنی استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای اصلی را در ادامه بررسی خواهیم کرد.
- کنترل پمپ‌ها
برای کنترل خودکار پمپ‌ها در سیستم‌های مختلف از پرشر سوئیچ استفاده می‌شود. به‌راحتی با تنظیم دستگاه روی یک فشار مشخص، پمپ در صورت کاهش فشار سیستم به زیر حد تنظیم‌شده روشن می‌شود و در صورت افزایش فشار به بالای حد تنظیم‌شده خاموش می‌شود. این مکانیزم از کارکرد خشک پمپ جلوگیری کرده و عمر آن را افزایش می‌دهد.
تصور کنید یک مخزن آب دارید که می‌خواهید سطح آب در آن همیشه بین دو حد مشخص باقی بماند. هنگامی که سطح آب به حد پایین می‌رسد و فشار داخل مخزن کاهش می‌یابد، سوئیچ فشار این تغییر فشار را تشخیص داده و یک سیگنال الکتریکی ارسال می‌کند تا پمپ آب را روشن کند. سپس، هنگامی که سطح آب به حد بالا می‌رسد، فشار افزایش می‌یابد هم می‌تواند پمپ را خاموش کند.
- سیستم‌های تهویه‌مطبوع و تبرید
در این سیستم‌ها، برای کنترل فشار مبرد (گاز خنک‌کننده) نیز از این ابزار استفاده می‌شود. در واقع با نظارت بر فشار مبرد، می‌توان در صورت نشتی یا افزایش غیرطبیعی فشار، سیستم را خاموش کرده و از آسیب به تجهیزات جلوگیری کند. در واقع در سیستم‌های تهویه‌مطبوع برای کنترل فشار مبرد در سیستم و اطمینان از عملکرد صحیح کمپرسور و همچنین در یخچال‌ها و فریزرها، برای کنترل فشار گاز مبرد و حفظ دمای مناسب استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک
در این سیستم‌ها، هم کنترل فشار سیال اصلی مثل روغن یا هوا اهمیت بالایی دارد. به همین دلیل هم با استفاده و تنظیم سوئیچ فشار روی یک عدد مشخص، می‌توان از عملکرد صحیح سیستم و جلوگیری از خرابی تجهیزات اطمینان حاصل کرد.
- صنایع نفت و گاز
در صنایع حساس نیز کنترل فشار در خطوط لوله، مخازن ذخیره‌سازی، تجهیزات فرایندی و سایر بخش‌های سیستم بسیار مهم است. در واقع با نظارت دائمی بر فشار می‌بایست در صورت بروز نشت یا افزایش غیرطبیعی فشار، سیستم را خاموش کرد و از بروز حوادث جلوگیری کنند. در واقع در خطوط لوله انتقال نفت و گاز استفاده از این کلیدها برای نظارت بر فشار و جلوگیری از افزایش فشار بیش از حد که می‌تواند منجر به انفجار شود، ضروری است.
- ماشین‌آلات صنعتی
در ماشین‌آلات صنعتی نیز کنترل فشار در سیستم‌های روغن‌کاری، خنک‌کننده و سایر سیستم‌ها بسیار مهم است. با نظارت دقیق بر فشار، می‌توان در صورت بروز مشکل در سیستم، ماشین را خاموش کرده و از آسیب به آن جلوگیری کنند.
مزایا و معایب پرشر سوئیچ
به‌صورت کلی پرشر سوئیچ به حفظ ایمنی، کارایی و صرفه‌جویی در انرژی در خانه‌ها و کارخانه‌ها کمک می‌کند. اما مانند هر ابزار دیگری نیز مزایا و معایب خاص خود را دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
در مورد مزایا اول باید این سوال را مطرح کنیم که چرا باید از پرشر سوئیچ استفاده کنیم؟ چون به‌راحتی از کارکرد بیهوده و هدر رفتن انرژی به‌سادگی جلوگیری می‌کند. مثلاً استفاده از آن در یک سیستم پمپ آب می‌تواند به صرفه‌جویی در مصرف انرژی کمک کند؛ چون پمپ فقط در صورت نیاز روشن می‌شود. در زیر لیست مزایای این کلیدها را مشاهده می‌کنید.
- امکان کنترل، تنظیم و حفظ دقیق فشار سیستم
- واکنش به تغییرات غیر عادی فشار
- جلوگیری از بروز حوادث و خسارات
- بهینه‌سازی عملکرد سیستم و کاهش مصرف انرژی
- ساختار ساده و آسانی نصب و راه‌اندازی
- دوام و طول عمر بالا
با وجود تمام این مزایا، این تجهیزات هم بی‌نقص نیستند و ممکن است به دلیل استفاده طولانی مدت یا قرار گرفتن در شرایط سخت محیطی، با ایراداتی همراه شوند که برخی از آن‌ها را در لیست زیر مشاهده می‌کنید.
- نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای برای حفظ دقت عملکرد
- احتمال کاهش دقت تاثیر تغییرات دما و رطوبت
- محدودیت در تشخیص تغییرات سریع فشار
- احتمال فرسایش و خرابی مکانیکی
بیشتر بخوانید :
نکات مهم و فاکتورهای انتخاب مناسب
انتخاب درست پرشر سوئیچ برای ادامه عملکرد صحیح و ایمنی سیستم حیاتی است. در ادامه به فاکتورهای مهم در هنگام خرید و همچنین بررسی برندهای معتبر می‌پردازیم.
- نوع سیال: سیال مورد استفاده (گاز، مایع، بخار) در انتخاب جنس بدنه و نوع سنسور
- محدوده فشار: تنظیم رنج عملکرد با حداکثر و حداقل فشار کاری سیستم
- دقت: تطبیق دقت مورد نیاز با کاربرد
- جنس بدنه: جنس بدنه باید با محیط کار و سیال سازگار باشد تا از خوردگی و آسیب جلوگیری شود.
- اتصالات: همخوانی نوع و سایز اتصالات باید با سیستم لوله‌کشی
- خروجی الکتریکی: سازگاری نوع سیگنال خروجی با سیستم کنترل
- شرایط محیطی: انتخاب نهایی بر اساس میزان دما، رطوبت، لرزش و سایر شرایط محیطی
- انتخاب از بین برندهای معتبر زیر:
- Danfoss
- Schneider Electric
- Ashcroft
- Wika-Cella
- UE
- Honeywell
- ABB
در نهایت باید بدانید که انتخاب نوع مناسب و توجه به نیازهای سیستم برای بهره‌برداری بهینه یک امر ضروری است. پس بهتر است برای بهترین انتخاب، با کارشناسان DSO مشورت کنید و نیازهای سیستم خود را به طور کامل شرح دهید.
نکات مهم در نگهداری و استفاده بهینه
توجه و نگهداری مناسب برای عملکرد بهینه و طول عمر بالا در هر ابزاری واجب است. از نصب درست گرفته تا شرایط نگهداری و سرویس دوره‌ای همگی از مواردی هستند که می‌توانند طول عمر این دستگاه را بالا ببرند.
مثلاً در هنگام نصب پرشر سوئیچ باید دقت کنید که دستگاه را در محل مناسب و با اتصالات صحیح قرار داده تا از نشت و آسیب جلوگیری شود. همچنین پس از نصب باید آن را کالیبره کنید تا در فشارهای مورد نظر با دقت بیش‌تری عمل کند. البته که کالیبراسیون فقط در هنگام نصب کافی نیست و بسته به نوع کلید و شرایط کاری، کالیبراسیون دوره‌ای برای حفظ دقت آن ضروری است.
تمیزکاری منظم را به‌هیچ‌وجه فراموش نکنید. گردوغبار و آلودگی‌ها می‌توانند بر عملکرد صحیح تاثیر بگذارند. از طرفی بررسی منظم اتصالات، سیم‌ها و بدنه دستگاه برای تشخیص هرگونه نشتی، خوردگی یا آسیب ضروری است. همچنین استفاده در فشارهای بالاتر از محدوده مجاز نیز می‌تواند به آن آسیب برساند.
البته مواردی هم هستند که منجر به تعویض کلید می‌شوند. باید حواستان باشد که اگر دستگاه به طور مکرر خراب می‌شود، ممکن است زمان تعویض آن فرا رسیده باشد. یا اینکه دیگر دقت لازم را ندارد و کالیبراسیون آن مشکل را حل نمی‌کند، باید تعویض شود. همچنین در صورت آسیب دیدن بدنه یا اتصالات، تعویض کلید ضروری است.
سخن پایانی
سعی کردیم در این مقاله از دقیق صنعت اوپاتان اینکه پرشر سوئیچ چیست و تمامی زوایای آن را بررسی کنیم تا نقطه مبهمی درباره این محصول مهم باقی نماند. امیدواریم که با خواندن این مقاله به جواب سوال‌های خود دررابطه‌با این کلید رسیده باشید. امیدواریم که این مقاله برای شما مفید بوده باشد.