تاریخچه گیج فشار

در سال 1849 میلادی گیج فشار توسط ایگنه بوردون در کشور فرانسه ثبت گردید و هم اکنون نیز به دلیل ویژگی هایی مانند حساسیت بالای آن و عملکرد خطی و درستی آن برای اندازه گیری فشار مورد استفاده قرار می گیرد.در سال 1852 میلادی در امریکا شخصی به نام اشکرافت ثبت اختراع بوردون را خریداری کرده و به بزرگ ترین سازنده فشارسنج نیز تبدیل شد.همچنین در سال 1849 میلادی برنادر شائفر در ماگدبرگ المان فشارسنج دیافراگمی را با موفقیت به ثبت رسانید.و سرانجام در سال 1875 میلادی پس از پایان ثبت اختراع بوردون،شرکت شائفر و بودنبرگ نیز فشارسنج های بوردونی را تولید کردند.

نحوه عملکرد گیج فشار عقربه ای به طور خلاصه

گیج های فشار که به مانومتر،پیزومتر و.. معروفند معمولا فشار مخزنی را که به آنها متصل شده می سنجند.فشار اعمالی از مخزن تحت فشار به یک المان محرک وارد می شود و موجب حرکت این المان می شود.المان محرک نیز به یک عقربه متصل شده است که بر روی یک صفحه مدرج نصب شده است.در این نوع گیج ها یک لوله با انتهای بسته وجود دارد که زاویه ای حدود 250 درجه دارد.هنگامی که لوله سیال با فشار وارد می شود به علت اختلاف اندازه محیط بیرونی و درونی،لوله تمایل به راست شدن پیدا می کند.قابل ذکر است که تغییر وضعیت لوله با فشار مورد اندازه گیری متناسب است.باز و جمع شدن لوله بین 25 تا 4 اینچ می باشد.

مکانیزم لوله بردون

بردون نام دانشمندی است که این وسیله را اختراع کرد.جنس لوله های بردون به طور معمول از برنز،برنج،آلیاژهای مس فولاد زنگ زده و یا نیکل سخت می باشد.قابل ذکر است خاصیت فیزیکی که در این روش اندازه گیری به کار برده شده استفاده از خاصیت ارتجاعی مواد در برابر فشار می باشد و به صورت اشکال مختلف ساخته می شود.به منظور اندازه گیری فشارهای زیاد از فشارسنج بوردون استفاده می شود که در داخل آن لوله ای خمیده وجود دارد که یک انتهای آن بسته و سر دیگر آن به سیالی که اندازه گیری فشار آن مدنظر می باشد وصل شده است.

جنس بدنه

جنس بدنه آن می تواند از آلومینیوم و یا استیل یا آب کروم استیل باشد.گیج های روغنی معمولا پورت برنجی و بدنه آب کروم استیل دارند. و گیج های خشک به طور معمول آلومینیومی و رنگ بدنه ای مشکی دارند.هر دو مورد ذکر شده نیز می توانند تمام استیل باشند و تمام اجزاء از استیل باشد.قابل ذکر است که صفحه و یا لنز گیج های فشار می تواند شیشه یا طلق باشد.

انواع گیج فشار

این وسیله به دو دسته گیج فشار خشک و گیج فشار روغنی تقسیم می شوند که در ادامه به آنها می پردازیم.

گیج فشار خشک

یکی از رایج ترین فشارسنج ها در پروژه های تاسیساتی و صنعتی می باشند.و در واحدهای صنعتی اهمیت به خصوصی دارند.درون آن خالی است و عقربه نمایشگر نشانگر میزان فشار سیال می باشد.به علت لرزش دستگاه های مکانیکی و همچنین لوله هایی که به فشارسنج متصل هستند،فشارسنج های خشک همیشه مرتعش اند و نمی توانند مقدار دقیق فشار سیال را نمایش دهند. فشار سنج های خشک بعنوان یکی از تجهیزات اندازه گیری فشار به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه هستند. در این فشارسنج ها به علت ایجاد رطوبت درون محیط نمایش دهنده فشار،خواندن میزان و مقدار فشار دشوار است.بدنه آنها از استیل،الومینیوم یا کروم ساخته می شود.اما معمولا جنس بدنه گیج های فشار خشک از الومینیوم می باشد.و در کمپرسور های هوا و مخازن تحت فشار،لوله و اتصالات،برخی پمپ ها و بسیاری از ماشین الات صنعتی کاربرد دارند.

مشاهده مقالات مرتبط: سنسور فشار 

گیج فشار روغنی

گیج فشار روغنی نیز همانند گیج فشار خشک است که داخل محفظه آن توسط گلیسیرین یا سیلیکون پر شده است.قابل ذکر است که گلیسیرین و سیلیکون دارای ویسکوزیته بالایی هستند و می توانند ارتعاش عقربه فشارسنج را دفع کنند و همچنین می توانند حرکت عقربه درون محوطه را کاهش دهند و موجب افزایش راندمان و طول عمر فشار سنج می شوند.بیشتر گییج های روغنی از پورت برنجی ساخته می شوند و جنس بدنه گیج اب کروم استیل می باشد.لنز یا صفحه گیج های فشار روغنی دارای جنس های متفاوتی هستند و برای ساخت آنها از شیشه یا طلق استفاده می شود.

انواع مانومتر فشار (بر اساس روش اندازه گیری فشار)

گیج فشار بردون تیوب

این نوع گیج فشار از یک لوله خمیده به نام بردون تشکیل شده است هنگامی که این لوله در معرض فشار داخلی و یا خارجی قرار می گیرد،تغییر شکل می دهد.وقتی فشار به صورت داخلی اعمال شود لوله از حالت خمیدگی به حالت کشیدگی تغییر شکل می دهد و هنگامی که فشار برداشته شود به وضعیت اولیه خود باز می گردد.نوک لوله با تغییر فشار داخلی حرکت می کند و به اسانی می توان آن را توسط یک نشانگر یا عقربه به نمایشگر تبدیل کرد.ویژگی بسیار مهم لوله های بردون محدوده کاری وسیع آن است.این روش اندازه گیری برای اندازه گیری فشارهای گیج مثبت و یا منفیقابل استفاده می باشد.اما میزان دقت آن در شرایط خلا کاهش می یابد.گیج های فشار بردون یکی از پرکاربردترین گیج ها هستند به این علت که حساسیت بالا و دقت بسیار خوبی دارند.

این نوع گیج های فشار کاربردهای زیادی دارد و بین رنج های 0 تا 0/6 بار و یا 0 تا 1600 بار در کلاس های دقت 1 تا 4 ساخته می شوند.

مزایا

• حساسیت بالا
• پاسخ سریغ که معمولا 0/1 ثانیه برای تمامی رنج ها می باشد.
• رنج کاری وسیع
• قیمت مناسب
• اندازه گیری مستقیم فشار

معایب

• فقط برای نمایش فشار به صورت محلی قابل استفاده است.
• در تمامی رنج ها حدود 0/5 درصد غیر خطی می باشند که می تواند به طور مکانیکی یا الکترونیکی جبران شود.
• در فرایندههایی که فشار به صورت تناوبی اعمال می شود هیسترزیس حدود 0/2 تا 0/5 دارد،که این محدوده هیسترزیس با تدابیر حرارتی قابل جبران است.
• هنگامی که در معرض شوک یا لرزش قرار می گیرند از عمر مفید آنها کاسته می شود.
• این نوع اندازه گیری در فرایندهایی که ایجاد شوک وجود دارد و در فرایند های سریع دارای محدودیت می باشد.

گیج فشار دیافراگمی

این نوع از مانومتر فشار  از تغییر شکل یک غشاء قابل انعطاف به منظور اندازه گیری فشار استفاده می کنند.دیافراگم قسمت ورودی سیال به گیج را از بخش داخلی گیج جدا می کند.دیافراگم یک دیسک قابل انعطاف بوده که می تواند به صورت مسطح و یا موج های متحدالمرکز باشد.در طرح های مدرن،دیافراگم ها همراه با تجهیزات هوشمند به کار گرفته می شوند به همین علت مشکلات ناشی از هیسترزیس،اصطکاک و کالیبراسیون ناچیز است.از این نوع گیج ها به منظور اندازه گیری دقیق فشار در سیالات گازی استفاده می شود.استفاده از این گیج ها در سیستم های پنوماتیک فشار پایین،دریچه های تنفس و پمپ های وکیوم رایج می باشد.

گیج های دیافراگمی در رنج های فشار 0 تا 0/6 بار و یا 0 تا 600 میلی بار و در کلاس های دقت 0/1 و 2/5 ساخته می شوند. گیج های دیافراگمی به گونه ای ساخته شده اند که دیافراگم دقیقا در کنار گیج قرار گرفته اما نوع دیگری هم از این گیج ها وجود دارد که در آن دیافراگم را از طریق یک واسطه به گیج وصل می کنند که به آن ها بست دیافراگمی می گوییم.

مزایا

• برای فشارهای پایین مناسب است.
• قیمت مناسبی دارد.
• قابل اطمینان و تایید شده است.
• جداسازی سیال از فرایند

کاربردها

• در واردی که احتمال یخ زدن یا انجماد سیال وجود داشته باشد.
• برای فرایندهای صنایع بهداشتی و غذایی
• هنگامی که سیال فرایندی خورنده باشد و نیاز به تعویض مکرر گیج باشد.
• وقتی که سیال مورد اندازه گیری دارای ذرات جامد است.

گیج اختلاف فشار

این نوع گیج ها به منظور اندازه گیری اختلاف فشار دو نقطه در سیستم استفاده می شوند. برخلاف گیج های فشار معمولی که یک ورودی برای سیال دارند،گیج های اختلاف فشار دارای دو ورودی برای سیال هستند. که فشار را در دو نقطه ورودی اندازه گیری می کنند و اختلاف آن ها را در صفحه نمایش نشان می دهند.بیشترین کاربرد آنها در سیستم های فیلتراسیون می باشد.هنگامی که فیلتر دچار گرفتگی می شود فشار افت کرده و بازده پایین می اید. با استفاده از این وسیله امکان مونیتورینگ فشار ورودی و خروجی و در نتیجه مونیتورینگ گرفتگی فیلتر وجود دارد. علاوه بر فیلترها موارد دیگری هم در صنعت وجود دارند که توسط گیج اختلاف فشار نیز می توان سالم بودن آن ها را بررسی کرد.که از جمله آن ها می توان به سیستم هایی مانند هیت اکسچنجرها،ولوها،پمپ ها،کندانسورها و.. اشاره کرد.

گیج فشار دیجیتال

این نوع از گیج ها فشار اندازه گیری شده را به صورت دیجیتال روی صفحه نمایش خود نشان میدهند.گیج های فشار دیجیتال هم برای اندازه گیری نرمال در فیلد و هم در سیم های کالیبراسیون استفاده می شوند.گیج های فشار دیجیتال دقت بسیار بالایی حدود 0/05 % دارند. بسیار حساس بوده و نباید در شرایط نامساعد مورد استفاده قرار بگیرد گیج فشارهای دیجیتال در انواع مختلف تک ورودی،تفاضلی و یا دو ورودی،مطلق و تابلویی ساخته می شوند.

کاربردها

• صنایع نفت و گاز
• کالیبراسیون
• تجهیزات،تعمیرات و نگهداری

متریال مانومتر فشار

این وسیله در فرایندهای متفاوت و به منظور اندازه گیری سیالات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.بنابراین متریالی که از آن ساخته شده باید با شرایط محیطی و سیالی که با آن در تماس است از نظر شییایی مطابقت داشته باشد.محل اتصال گیج و صفحه مدرج گیج می تواند متریال های متفاوتی داشته باشد.توجه نمودن به فرایند و شرایط شیمیایی آن در انتخاب گیج مناسب بسیار دارای اهمیت می باشد و می تواند از اسیب زساندن به آن و در برخی موارد از تحمیل هزینه های اضافی به سیستم جلوگیری کند.بدنه این وسیله می تواند از مواد زیر باشد:

• فولاد کششی
• چدن
• برنج
• آلومینیوم
• پلیپروپیلن
• رزینی نولیک

کاربرد ها

از فشارسنج یا مانومتر فشار می توان در تمام جاهایی که نیاز به اندازه گیری فشار دارد نیز استفاده کرد مانند:

• اندازه گیری فشار آب
• فشار هیدرولیکی
• اندازه گرفتن فشار پنوماتیک
• انداره گیری فشار اکسیژن و فشار گازها

نکات مهم در انتخاب مانومتر فشار

جنس بدنه مانومتر

به طورکلی در فشارسنج های رایج سه نوع جنس بدنه داریم 1) بدنه آلیاژ الومینیومی معمولی با بوردون برنجی  2) بدنه استیل با بردون برنجی 3) بدنه و بردون استیل

فشار خطی

در انتخاب فشارسنج برای خط باید به این نکته توجه کنیم که بازه فشار خط چقدر است بعنوان مثال زمانی که طبق محاسبات می دانیم فشار خط مابین 3 تا 8 بار است باید گیج 0 تا 10 بار را برای اندازه گیری استفاده کنیم.

وجود فشار ناگهانی اولیه و لرزش

فشار ناگهانی اولیه درواقع مقدار تجاوز سیستم از مقدار نهایی می باشد که به سیستم اعمال می شود.به عبارت دیگر زمانی که در لحظه اول سیستم باز می شود سیال احتمال دارد در اثر عوامل مختلفی مانند فشار اولیه پمپ پافشاری بالاتر از فشار محاسبه شده به سیستم وارد شود. گاهی اوقات هم لرزش موجود در سیستم موجب تخریب گیج فشار خواهد شد که در این موارد داخل محفظه گیج ها را باگلیسیرین پر می کنند که از آسیب رسیدن به بردون جلوگیری شود.

نوع سیال

مهم ترین بخش انتخاب مانومتر،نوع سیال موجود در سیستم می باشد.بعنوان مثال گاهی اوقات سیال ما خورندگی روی برنج دارد که در چنین مواردی ما نمی توانیم از گیج با بوردون برنجی استفاده کنیم.

ایمنی و طول عمر

طبق استاندارد EN837-2 جهت ایمنی گیج فشار،رنج اندازه گیری آن باید به گونه ای انتخاب شود که برای فشار ثابت ماکزیمم فشارکاری سیال بیش از 75% رنج اندازه گیری گیج فشار نباشد.درواقع می توان گفت گیج فشار 25% بالاتر از ماکزیمم فشار سیال انتخاب شود.این عدد برای فشار چرخشی 35% بالاتر از فشار سیال می باشد.

هنگامی که قرار است فشار سیالاتی را اندازه گیری کنیم که در دسته بندی مناطق خطرناک می باشد لازم است گیج های فشار را انتخاب کنیم که مناسب این شرایط می باشد.لازم به ذکر است که در مکان هایی فشار به سرعت افزایش می یابد مانند گیج هایی که بر روی پمپ های رفت و برگشتی نصب می شوند،از یک اریفیس محدود کننده استفاده می شود که جلوی نوسانات فشار را بگیردو منجر به خواندن یک فشار متوسط شود.این کار با حذف نوسانات فشار،موجب افزایش طول عمر گیج فشار می شود.

جهت مشاهده مقاله شیر انگل کلیک کنید.

جهت مشاهده مقاله سنسور جک کلیک کنید.