راهنمای کامل بسیاری از انواع فشار سنج در صنعت

فشارسنج ها چیست و چرا اهمیت دارند؟

گیج‌های فشار ابزار ضروری هستند که در طیف وسیعی از صنایع - از نفت و گاز گرفته تا فرآوری مواد غذایی، داروسازی، سیستم‌های HVAC و تصفیه آب استفاده می‌شوند. آنها فشار گازها یا مایعات را در یک سیستم اندازه گیری می کنند و داده های حیاتی را ارائه می دهند که ایمنی عملیاتی، کارایی فرآیند و حفاظت از تجهیزات را تضمین می کند. بدون اندازه‌گیری دقیق فشار، سیستم‌ها ممکن است از کار بیفتند، محصولات در معرض خطر قرار گیرند و پرسنل در معرض خطر قرار گیرند. شناخت انواع گیج های فشار موجود در صنعت اندازه گیری اولین گام برای انتخاب ابزار مناسب برای کار مناسب است.

گیج های فشار در اصول کار، مصالح ساختمانی، محدوده اندازه گیری و کاربردهای مورد نظر به طور قابل توجهی متفاوت هستند. چه با سیستم های هیدرولیک پرفشار سر و کار داشته باشید یا با نظارت بر جریان هوای فشار پایین حساس، یک سنج به طور خاص برای این کار طراحی شده است. این مقاله مروری جامع از رایج ترین و تخصصی ترین انواع گیج فشار، نحوه کار آنها و بهترین کاربرد آنها را ارائه می دهد.

گیج فشار لوله بوردون

گیج فشار لوله بوردون بسیار پرکاربردترین نوع در تنظیمات صنعتی است. این گیج که توسط یوژن بوردون در قرن نوزدهم اختراع شد، بر اساس یک اصل مکانیکی ساده کار می‌کند: یک لوله فلزی منحنی و توخالی زمانی که فشار داخلی افزایش می‌یابد، صاف می‌شود. این حرکت مکانیکی از طریق یک سیستم چرخ دنده و اتصال به یک سوزن خواندن روی صفحه تبدیل می شود.

گیج های لوله بوردون در سه پیکربندی اصلی موجود هستند:

• نوع C (منحنی): رایج ترین شکل، به شکل حرف C، مناسب برای اندازه گیری فشار همه منظوره.
• نوع حلزونی: این لوله در یک مارپیچ پیچیده شده است که حساسیت بالاتری را ارائه می دهد و برای اندازه گیری فشارهای بسیار بالا مناسب است.
• نوع مارپیچ: لوله در یک صفحه مسطح مارپیچی می شود، در جاهایی که برای محدوده های فشار کم نیاز به انحراف بیشتر است استفاده می شود.

این گیج ها قوی، مقرون به صرفه و در طیف وسیعی از مقیاس های فشار موجود هستند، که آنها را برای خطوط بخار، کمپرسورها، سیستم های هیدرولیک و خطوط لوله صنعتی عمومی ایده آل می کند.

گیج فشار دیافراگم

گیج های فشار دیافراگمی از یک غشای انعطاف پذیر - دیافراگم - استفاده می کنند که در پاسخ به فشار اعمال شده منحرف می شود. سپس انحراف به صورت مکانیکی یا الکتریکی به یک خروجی قابل خواندن تبدیل می شود. این گیج ها در کاربردهایی که شامل فشارهای کم، محیط های چسبناک یا مواد خورنده هستند، برتری دارند، زیرا دیافراگم را می توان از مواد مختلف از جمله فولاد ضد زنگ، Hastelloy، Monel و فلزات پوشش داده شده با PTFE ساخته شد.

گیج های دیافراگمی به ویژه در صنایع شیمیایی، مواد غذایی و آشامیدنی و داروسازی که بهداشت و مقاومت در برابر رسانه های تهاجمی از اهمیت بالایی برخوردار است، مورد علاقه است. آنها همچنین در محیط هایی که ضربان های فشار یا ارتعاشات وجود دارد عملکرد خوبی دارند، زیرا دیافراگم برخی از این تنش های مکانیکی را جذب می کند.

فشار سنج کپسولی

گیج های کپسول به طور خاص برای اندازه گیری فشارهای بسیار کم، معمولاً در محدوده 0 تا 600 میلی بار طراحی شده اند. آنها از دو دیافراگم دایره ای تشکیل شده اند که در حاشیه خود به یکدیگر جوش داده شده و یک کپسول را تشکیل می دهند. هنگامی که فشار اعمال می شود، کپسول منبسط می شود و این حرکت نشانگر گیج را به حرکت در می آورد.

این گیج ها به طور گسترده در سیستم های تامین گاز، کاربردهای HVAC و محیط های آزمایشگاهی که در آن خوانش دقیق فشار پایین مورد نیاز است استفاده می شود. اندازه جمع و جور و حساسیت آنها آنها را به انتخابی ارجح برای اندازه گیری فشار گاز در سیستم های مدیریت مشعل و فشار هوا در اتاق های تمیز تبدیل می کند.

گیج های فشار دیفرانسیل

برخلاف گیج‌های استاندارد که فشار را نسبت به فشار اتمسفر یا خلاء اندازه‌گیری می‌کنند، گیج‌های فشار دیفرانسیل تفاوت بین دو نقطه فشار را در یک سیستم اندازه‌گیری می‌کنند. این باعث می شود آنها برای نظارت بر شرایط فیلتر، نرخ جریان و اندازه گیری سطح در مخازن بسته بسیار ارزشمند باشند.

یک کاربرد رایج نظارت بر افت فشار در یک فیلتر است: با مسدود شدن فیلتر، فشار دیفرانسیل افزایش می‌یابد و نیاز به تعمیر و نگهداری را نشان می‌دهد. گیج های فشار دیفرانسیل در انواع مکانیکی و الکترونیکی وجود دارند و به طور گسترده در تصفیه خانه های آب، سیستم های HVAC و صنایع فرآیندی استفاده می شوند.

فشارسنج های دیجیتال

گیج های فشار دیجیتال نشان دهنده تکامل مدرن فناوری اندازه گیری فشار هستند. آنها از حسگرهای فشار الکترونیکی - معمولاً پیزومقاومتی یا خازنی - برای تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی استفاده می کنند که سپس به عنوان یک بازخوانی دیجیتال نمایش داده می شود. این گیج ها چندین مزیت نسبت به همتایان آنالوگ خود دارند:

• دقت و وضوح بالاتر، اغلب به 0.1٪ یا بهتر
• نمایشگرهای خوانا با صفحه نمایش با نور پس زمینه
• قابلیت ثبت داده و خروجی (4-20 میلی آمپر، RS485، HART)
• واحدهای اندازه گیری قابل انتخاب (PSI، bar، kPa، MPa، و غیره)
• آلارم ها و نقاط تنظیم قابل برنامه ریزی

گیج‌های فشار دیجیتال به طور فزاینده‌ای در آزمایشگاه‌های کالیبراسیون، تولید دقیق و سیستم‌های کنترل فرآیند خودکار که در آن یکپارچه‌سازی داده‌ها و قابلیت ردیابی مورد نیاز است، استفاده می‌شود.

انواع فشار گیج مطلق، گیج و مهر و موم شده

فراتر از طراحی فیزیکی یک گیج، درک مرجع فشار مورد استفاده نیز به همان اندازه مهم است. این اساساً بر نحوه تفسیر خواندن تأثیر می گذارد:

انتخاب نوع مرجع فشار صحیح بسیار مهم است. استفاده از ابزاری از نوع سنج در جایی که به قرائت مطلق نیاز است - مانند تقطیر در خلاء - می تواند منجر به خطاهای اندازه گیری قابل توجه و شکست فرآیند شود.

انواع پیزومتر و مانومتر

یکی از قدیمی ترین و ساده ترین ابزارهای اندازه گیری فشار، مانومترها هستند. مانومتر از ستونی از مایع - معمولاً جیوه یا آب - برای تعادل و اندازه گیری فشار استفاده می کند. ارتفاع ستون مایع به طور مستقیم با فشار اعمال شده مطابقت دارد. مانومترهای لوله U، مانومترهای شیبدار و مانومترهای نوع چاه همه بر اساس این اصل عمل می کنند.

در حالی که مانومترها تا حد زیادی در تنظیمات صنعتی با گیج‌های مکانیکی و الکترونیکی جایگزین می‌شوند، اما به دلیل سادگی و مستقیم بودن، مانومترها در کالیبراسیون آزمایشگاهی، اندازه‌گیری گاز فشار پایین و نمایش‌های آموزشی ارزشمند باقی می‌مانند. پیزومترها، زیرمجموعه ای از مانومترها، برای اندازه گیری فشار مایع ساکن و سطح آب زیرزمینی در مهندسی عمران و برنامه های کاربردی هیدرولوژی استفاده می شوند.

گیج های خلاء

گیج های خلاء فشار زیر فشار اتمسفر را اندازه گیری می کنند. آنها در صنایعی مانند ساخت نیمه هادی، خشک کردن انجمادی، گاز زدایی و بسته بندی خلاء ضروری هستند. چندین زیرگروه تخصصی بر اساس محدوده خلاء وجود دارد:

• گیج های پیرانی: اندازه گیری هدایت حرارتی گازها برای تعیین فشار در محدوده خلاء متوسط.
• یونیزاسیون سنج: برای خلاء فوق العاده بالا، اندازه گیری جریان های یونی تولید شده توسط مولکول های گاز باقیمانده استفاده می شود.
• مانومترهای ظرفیت: بسیار دقیق در طیف وسیعی از خلاء، ایده آل برای کنترل فرآیند در تولید نیمه هادی.

انتخاب گیج خلاء مناسب به شدت به محدوده فشار مورد نیاز و ترکیب گاز در سیستم بستگی دارد.

نحوه انتخاب فشار سنج مناسب

با انواع مختلف موجود، انتخاب گیج فشار مناسب نیاز به بررسی دقیق چندین عامل کلیدی دارد:

• محدوده فشار: محدوده مقیاس کامل گیج باید تقریباً دو برابر فشار کاری معمولی باشد تا از دقت و طول عمر اطمینان حاصل شود.
• سازگاری رسانه: قطعات خیس شده باید از نظر شیمیایی با سیال یا گاز فرآیند سازگار باشند.
• شرایط محیطی: درجه حرارت شدید، ارتعاش، رطوبت، و قرار گرفتن در معرض احتمالی در جوهای خورنده را در نظر بگیرید.
• الزامات دقت: گیج‌های صنعتی معمولاً دقت 1-2% را ارائه می‌دهند، در حالی که گیج‌های دقیق می‌توانند به ± 0.1% یا بهتر برسند.
• الزامات خروجی: اگر ثبت اطلاعات یا نظارت از راه دور مورد نیاز است، یک سنج دیجیتال با خروجی سیگنال ضروری است.
• استانداردهای نظارتی: در صنایع خاص، گیج ها باید با استانداردهایی مانند ASME B40.100، EN 837 یا معیارهای طراحی بهداشتی خاص مطابقت داشته باشند.

وقت گذاشتن برای ارزیابی این پارامترها قبل از خرید می تواند از اشتباهات پرهزینه، آسیب به تجهیزات و حوادث ایمنی در این زمینه جلوگیری کند.

نتیجه گیری

صنعت اندازه گیری طیف گسترده ای از فشارسنج ها را ارائه می دهد که هر کدام برای شرایط و کاربردهای خاص مهندسی شده اند. از سادگی ناهموار گیج لوله بوردون گرفته تا دقت ابزارهای دیجیتال و خلاء، درک آنچه هر نوع ارائه می دهد برای تصمیم گیری آگاهانه در طراحی فرآیند، نگهداری و مدیریت ایمنی ضروری است. همانطور که سیستم‌های صنعتی پیچیده‌تر و مبتنی بر داده‌ها رشد می‌کنند، نقش فناوری اندازه‌گیری فشار همچنان در حال گسترش است و شناخت ابزارهایی که در اختیار شماست بیش از هر زمان دیگری مهم‌تر می‌شود.