گیج فشار، فشارسنج یا مانومتر فشار، ابزاری مکانیکی است که برای اندازه‌ گیری شدت فشار در یک سیستم به کار می‌ رود. این دستگاه به‌ ویژه در صنایع مختلف برای اندازه‌ گیری فشار مایعات و گاز ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد و یکی از مهم‌ ترین ابزار های اندازه‌ گیری در این زمینه است.

در ادامه بیشتر به ارائه توضیحات در زمینه این تجهیزات اندازه گیری خواهیم پرداخت. با شهر پنوماتیک همراه باشید!

 

 

گیج فشار چیست؟

گیج یا مانومتر فشار وسیله ای است که برای اندازه گیری فشار از ستون مایع مورد استفاده قرار می گیرد. این مایع به طور معمول از آب و یا جیوه است و ارتفاع ستون مایع مقدار فشار را نمایش می دهد. در اصل این فشار سنج مانند عقربه های ساعت می باشد؛ به این صورت که عقربه های آن بر اساس فشار اعمال شده ای که بر روی آن ها وجود دارد، حرکت و انجام وظیفه می کنند. گزارش این وسیله به صورت داده های آنالوگ و یا دیجیتال می باشد. این ابزار از یک حسگر و نشانگر ساخته شده که تغییرات هر کدام از این قسمت ها باعث می شود که فشار نهایی ما یک عدد را نشان دهد. به عبارت دیگر گیج های فشار برای اندازه گیری فشار سیال ها در سیستم طراحی شده اند.

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 آمریکا 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 آلمان 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 مانومتر فشار عقربه ای به صورت خلاصه

گیج های فشار که به مانومتر، پیزومتر و … معروف اند، معمولا فشار مخزنی را که به آن ها 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 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. محدوده ی 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، آلیاژ های مس، فولاد زنگ زده و یا نیکل سخت می باشد. قابل ذکر است خاصیت فیزیکی که در این روش اندازه گیری به کار گرفته شده، استفاده از خاصیت ارتجاعی مواد در برابر فشار می باشد و به صورت اشکال مختلف ساخته می شود. به منظور اندازه گیری فشار های 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، 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 آن ها نیز از استیل باشد. قابل ذکر است که صفحه و یا لنز گیج های فشار می تواند از جنس شیشه یا طلق باشد.

 

انواع گیج های فشار

گیج ها به دو دسته گیج فشار خشک و گیج فشار روغنی تقسیم می شوند که در ادامه به آن ها می پردازیم :

گیج فشار خشک

این گیج های فشار خشک، یکی از رایج ترین فشارسنج ها در پروژه های تاسیساتی و صنعتی می باشند و در واحد های صنعتی اهمیت به خصوصی دارند. درون آن ها 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 به عنوان 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 آن ها از استیل، آلومینیوم یا کروم ساخته می شود اما معمولا جنس بدنه گیج های فشار خشک از آلومینیوم می باشد و در کمپرسور های هوا و مخازن تحت فشار، لوله و اتصالات، برخی پمپ ها و بسیاری از ماشین آلات صنعتی کاربرد دارند.

مشاهده مقالات مرتبط : سنسور فشار 

 

پرشر گیج 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 شوند. بیشتر گیج های روغنی از پورت برنجی ساخته می شوند و جنس بدنه گیج آب کروم استیل می باشد. لنز یا صفحه گیج های فشار روغنی دارای جنس های متفاوتی هستند و برای ساخت آن ها 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 آسانی 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 فشار های گیج مثبت و یا منفی قابل استفاده می باشد. اما باید توجه داشت که میزان دقت آن در شرایط خلا کاهش می یابد. گیج های فشار بردون یکی از پرکاربرد ترین گیج ها هستند؛ به این علت که حساسیت بالا و دقت بسیار خوبی دارند.

این نوع گیج های فشار کاربرد های زیادی دار د 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 فرآیند هایی 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 آن ها کاسته می شود.
• این نوع اندازه گیری در فرآیند هایی که ایجاد شوک وجود دارد به کار می روند و همچنین در فرآیند های سریع که دارای محدودیت می باشند.

 

گیج فشار دیافراگمی

این نوع از مانومتر فشار، از تغییر شکل یک غشاء قابل انعطاف به منظور اندازه گیری فشار استفاده می کند. 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 تر، 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 فشار های پایین مناسب است.
• قیمت مناسبی دارد.
• قابل اطمینان است.
• جداسازی سیال از فرآیند

کاربرد ها

• در مواردی که احتمال یخ زدن یا انجماد سیال وجود داشته باشد.
• برای فرآیند های 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 آن ها در سیستم های فیلتراسیون می باشد. هنگامی که فیلتر دچار گرفتگی می شود، فشار افت کرده و بازدهی پایین می آید. 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، ولو ها، 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 می دهند. 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. این گیج ها بسیار حساس بوده و نباید در شرایط نامساعد مورد استفاده قرار بگیرند. گیج فشار های دیجیتال در انواع مختلف تک ورودی، تفاضلی و یا دو ورودی، مطلق و تابلویی ساخته می شوند.

کاربرد ها

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

متریال به کار رفته در ساخت مانومتر های فشار

این تجهیزات در فرآیند های متفاوت و به منظور اندازه گیری سیالات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. بنابراین متریالی که در ساخت آن ها به کار رفته باید با شرایط محیطی و سیالی که با آن در تماس است از نظر شیمیایی مطابقت داشته باشد. محل اتصال گیج و صفحه مدرج گیج می تواند متریال های متفاوتی داشته باشد. توجه نمودن به فرآیند و شرایط شیمیایی آن در انتخاب گیج مناسب بسیار حائز اهمیت می باشد و می تواند از آسیب رساندن به آن و در برخی موارد از تحمیل هزینه های اضافی به سیستم جلوگیری کند. بدنه این وسیله می تواند از جنس 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، استفاده کرد. مواردی مانند :

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

و …

نکات مهم در انتخاب مانومتر فشار

 

• جنس بدنه مانومتر

به طورکلی در فشارسنج های رایج سه نوع جنس بدنه داریم :

1) بدنه آلیاژ آلومینیومی 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. به عنوان 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 در واقع 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، احتمال دارد سیال 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 با گلیسیرین 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. به عنوان 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 های 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. در واقع 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 هستند. لازم به ذکر است که در مکان هایی که 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 شود که جلوی نوسانات فشار را بگیرد و منجر به خواندن یک فشار متوسط شود. این کار با حذف نوسانات فشار، موجب افزایش طول عمر گیج فشار می شود.

 

مراحل استفاده از یک گیج فشار

استفاده از گیج فشار به طور کلی شامل چند مرحله‌ ی کلیدی است. در ادامه، روش‌ های استفاده از گیج فشار را توضیح خواهیم داد :

1. آماده‌ سازی

• بررسی سلامت گیج : قبل از استفاده، مطمئن شوید که گیج فشار آسیب‌ دیده نیست و عقربه یا نمایشگر آن به درستی کار می‌ کند.
• تنظیم گیج : در صورت لزوم، ابتدا گیج را به صفر تنظیم کنید تا از دقت اندازه‌ گیری اطمینان حاصل شود.

2. نصب گیج

• اتصال به سیستم : گیج فشار را به پورت مناسب در سیستم یا تجهیزاتی که می‌ خواهید فشار آن را اندازه‌ گیری کنید، وصل کنید. اطمینان حاصل کنید که اتصالات محکم و بدون نشتی باشند.
• پیش‌ بینی خطرات : در صورت کار با مواد تحت فشار، حتماً از تجهیزات حفاظت شخصی مانند عینک و دستکش استفاده کنید.

3. اندازه‌ گیری فشار

• خواندن نتایج : پس از اتصال گیج، مقدار فشار را از روی صفحه نمایشگر بخوانید. توجه داشته باشید که بعضی از گیج‌ ها فشار مطلق را نشان می‌ دهند و برخی دیگر فشار گیج.
• تست‌ های مکرر : برای دقت بهتر، ممکن است بخواهید چند بار اندازه‌ گیری کنید و میانگین بگیرید.

4. پایان کار

• جداسازی گیج : پس از اتمام کار، گیج را با احتیاط از سیستم جدا کنید.
• تمیز کردن و نگهداری : گیج را تمیز کنید و در یک مکان خشک و ایمن نگهداری کنید تا از خرابی آن جلوگیری شود.

 

نکات ایمنی

• همواره از گیج فشار مناسب برای نوع سیال یا گاز استفاده کنید.
• مطمئن شوید که گیج متناسب با فشار کاری مورد نظر است.

 

 

 

 

جهت مشاهده مقاله شیر انگل کلیک کنید.

جهت مشاهده مقاله سنسور جک کلیک کنید.