فشارسنج چیست؟ انواع، کار و کاربردها

فشارسنج چیست؟

یک تکنسین صفحه کلید را در یک خط تخلیه پمپ بررسی می کند تا تأیید کند که قرائت در محدوده ایمن است. این بررسی سریع بصری، که هزاران بار در روز تکرار می‌شود، به یکی از قدیمی‌ترین ابزار در صنعت متکی است: فشار سنج.

گیج فشار ابزاری است که فشار گاز یا مایع را در یک سیستم بسته اندازه گیری می کند و مقدار آن را روی صفحه صفحه یا صفحه دیجیتال نشان می دهد. بیشتر گیج‌های مکانیکی نیازی به نیروی خارجی ندارند: فشار خود نشانگر را در یک مقیاس کالیبره شده حرکت می‌دهد و آنها را به اقتصادی‌ترین راه برای نظارت بر فشار در تجهیزات صنعتی، تجاری و خانگی تبدیل می‌کند.

گیج فشار یک فرستنده نیست. یک سنج یک قرائت محلی را فراهم می کند. یک فرستنده فشار را به یک سیگنال الکتریکی مانند 4-20 میلی آمپر یا Modbus برای نمایشگر PLC یا از راه دور تبدیل می کند. بسیاری از سیستم ها از هر دو استفاده می کنند: یک سنج برای تأیید در محل و یک فرستنده برای کنترل خودکار.

رایج ترین پیکربندی، گیج آنالوگ و مستقیم با لوله بوردون و قطعات خیس شده برنجی یا فولادی ضد زنگ است. برای مثال ملموس، فشارسنج های همه منظوره معمولی مانند سری Y60 نقطه شروع معمولی برای تجهیزات OEM هستند.

فشارسنج چگونه کار می کند؟

در داخل یک گیج فشار، فشار فرآیند به یک عنصر حسگر انعطاف پذیر فشار می آورد و یک چرخ دنده آن حرکت را به چرخش اشاره گر تبدیل می کند.

عنصر حسگر فشار: لوله بوردون

لوله بوردون پرکاربردترین عنصر حسگر است. این یک لوله فلزی منحنی یا مارپیچ با سطح مقطع بیضی شکل است. وقتی فشار وارد می شود، سطح مقطع سعی می کند گرد شود و باعث می شود لوله کمی صاف شود. این جابه‌جایی کوچک، اغلب کمتر از یک میلی‌متر، پیوند متصل به حرکت را ایجاد می‌کند. لوله های بوردون دقیق، مستحکم و ارزان هستند و وسیع ترین محدوده، از 60 میلی بار تا چندین هزار بار را پوشش می دهند.

عناصر حسگر جایگزین: دیافراگم و کپسول

هر رسانه ای مناسب لوله بوردون نیست. عنصر دیافراگم یک دیسک فلزی نازک است که تحت فشار منحرف می شود. گیج های دیافراگمی فشارهای کمتری را اندازه گیری می کنند و با مهر و موم دیافراگم، می توانند مواد چسبناک، آلوده یا خورنده را کنترل کنند. یک عنصر کپسولی از دو دیافراگم موجدار ساخته شده است که به یکدیگر جوش داده شده اند و به اندازه کافی برای فشارهای بسیار کم مانند کشش کوره حساس است. انتخاب عنصر حسگر محدوده فشار قابل استفاده و رسانه ای را که گیج می تواند ایمن با آن تماس بگیرد را تعیین می کند.

مجمع جنبش و پرونده

حرکت، یک مجموعه دنده دقیق، انحراف را در چرخش اشاره گر تقویت می کند. کیس از مکانیسم محافظت می کند. لرزش یا ضربان مداوم نیاز به یک محفظه پر از روغن دارد که مایع میرایی آن نشانگر را ثابت می کند و چرخ دنده ها را روان می کند. اتصال فرآیند، معمولاً 1/4 اینچ NPT یا 1/2 اینچ BSP، به لوله، مخزن یا ماشین رزوه می‌شود.

فشار گیج در مقابل فشار مطلق در مقابل فشار دیفرانسیل

خوانش فشار همیشه به یک نقطه مرجع اشاره دارد و مرجع تعیین می کند که گیج چه چیزی را نشان می دهد.

فشار مطلق به خلاء کامل اشاره دارد. این فشار واقعی سیال است که توسط P به فشار اتمسفر مربوط می شود _{عضلات شکم} = پ _سنج P _{خودپرداز} . گیج های مطلق حاوی یک محفظه مرجع خلاء داخلی هستند، بنابراین خوانش ها با آب و هوا یا ارتفاع تغییر نمی کنند. کاربردهای معمولی: نظارت فشارسنجی و پوشش خلاء.

فشار گیج به فشار اتمسفر اشاره دارد. یک گیج استاندارد وقتی در اتمسفر باز است، صفر را نشان می دهد. صفحه فشار بالای محیط را نشان می دهد. اکثر گیج های صنعتی، از گیرنده های هوا گرفته تا پرس های هیدرولیک و پمپ های آب، فشار گیج را نمایش می دهند.

فشار دیفرانسیل تفاوت بین دو نقطه است. یک سنج دیفرانسیل دارای دو اتصال فرآیند است و تفاوت را مستقیماً نشان می دهد. کاربردهای متداول شامل نظارت بر گرفتگی فیلتر، سطح مایع در مخازن مهر و موم شده و جریان در یک صفحه روزنه است.

یک گیج مرکب هم فشار خلاء و هم فشار مثبت را در یک مقیاس می‌خواند و در وسط از صفر عبور می‌کند. فشار سنج تایر فشار سنج را نشان می دهد. خلاء مانیتورینگ گیج در محفظه بسته بندی نیاز به طراحی مطلق یا ترکیبی دارد.

واحدهای فشار رایج مورد استفاده در گیج ها

گیج های فشار بسته به استانداردهای منطقه ای با مقیاس های مختلف واحد ساخته می شوند. جدول زیر واحدهایی را که اغلب با آنها ملاقات می کنید فهرست می کند.

برای تبدیل سریع، 1 بار تقریباً 14.5 psi یا 100 کیلو پاسکال است و 1 مگاپاسکال برابر با 10 بار است. تجهیزات صادراتی اغلب از شماره گیری های دو مقیاس مانند psi و bar برای جلوگیری از خطا استفاده می کنند.

انواع اصلی فشار سنج

گیج های فشار را می توان بر اساس مرجع، عنصر حسگر و ساختار طبقه بندی کرد. این سه دیدگاه با شرایط کاری آن مطابقت دارد.

با مرجع: گیج، مطلق و دیفرانسیل

این طبقه بندی از مرجع توضیح داده شده در بالا پیروی می کند. اندازه گیری استاندارد نسبت به جو. یک گیج مطلق حاوی یک محفظه خلاء است. یک گیج دیفرانسیل دو پورت دارد و تفاوت را نشان می دهد.

توسط عنصر حسگر: لوله بوردون، دیافراگم، کپسول

گیج‌های لوله بوردون وسیع‌ترین محدوده را پوشش می‌دهند، از حدود 60 میلی‌بار تا هزاران بار، و برای اکثر وظایف عمومی مناسب هستند. گیج های دیافراگم فشار کمتری را تحمل می کنند و رسانه های کثیف یا تهاجمی را تحمل می کنند. گیج‌های کپسول برای فشارهای بسیار کم، معمولاً زیر 600 میلی‌بار، مانند بادکش کوره در نظر گرفته می‌شوند.

با ساخت و ساز ویژه: مهر و موم شده، مقاوم در برابر خوردگی، ضد ضربه، ضد انفجار

هنگامی که محیط فرآیند چسبناک است، ذرات را حمل می کند، یا تمایل دارد عنصر حسگر را مسدود کند، یک مهر و موم دیافراگمی قسمت های داخلی گیج را جدا می کند. در کارخانه‌های آب شهری و صنعتی، گیج‌های مهر و موم شده با دیافراگم که در خطوط تصفیه آب استفاده می‌شوند، لجن و جامدات معلق را از مسدود کردن عنصر جلوگیری می‌کنند و در عین حال یک قرائت پایدار ارائه می‌دهند.

هنگامی که محیط خورنده است، مانند کارخانه های شیمیایی یا سکوهای دریایی، ساختار فولاد ضد زنگ از قطعات خیس شده و بدنه محافظت می کند. تاسیسات پتروشیمی فولاد ضد زنگ را با کیس پر از روغن ترکیب می کند. گیج های فشار ضد ضربه پر از روغن برای مصارف پتروشیمی یک مشخصات استاندارد در پالایشگاه ها و ایستگاه های انتقال است.

برای گازهای قابل اشتعال یا گرد و غبار قابل احتراق، سنج های ضد انفجار با محفظه های سنگین و اتصالات ضد شعله از جرقه های داخلی از مشتعل شدن جو جلوگیری می کند.

گیج های ضد ضربه و پر از روغن نیز در تجهیزات سیار رایج هستند. واحدهای قدرت هیدرولیک، کمپرسورها و موتورهای دریایی ارتعاشی ایجاد می کنند که به سرعت گیج مورد خشک را خسته می کند.

گیج فشار آنالوگ در مقابل دیجیتال

گیج های مکانیکی آنالوگ به عنوان پیش فرض برای نشان دادن محلی باقی می مانند: آنها نیازی به برق ندارند و از استفاده خشن زنده می مانند. گیج های دیجیتال دقت بالاتری را ارائه می دهند، اغلب 0.1٪ تا 0.5٪ از مقیاس کامل، و خروجی هایی را برای ثبت داده ها یا نظارت از راه دور ارائه می دهند. آنها لرزش را به خوبی تحمل می کنند اما به باتری نیاز دارند و از دمای شدید بیزارند. این دو مکمل یکدیگر هستند: آنالوگ برای خواندن مستقیم، دیجیتال برای دقت.

کاربردهای صنعتی فشارسنج

صنایع مختلف شرایط فشار متفاوتی را ایجاد می کنند، به همین دلیل است که سازندگان گیج ها را متفاوت می سازند.

• پتروشیمی و انرژی: خطوط لوله، مخازن ذخیره‌سازی و ایستگاه‌های پمپ برای محیط‌های خورنده و مناطق خطرناک به فولاد ضد زنگ، گیج‌های پر از روغن و ضد انفجار متکی هستند.
• تصفیه آب: سیستم های اسمز معکوس و اسکیدهای فیلتر فشار تغذیه و دیفرانسیل را کنترل می کنند. گیج های مهر و موم شده با دیافراگم از گرفتگی گل و لای و ذرات جلوگیری می کنند.
• تهویه مطبوع و تبرید: مدارهای مبرد و چیلرها باعث افزایش فشار می شوند. فشار سنج HVAC با مویرگی اجازه دهید صفحه دور از لوله های داغ قرار بگیرد و از حرکت محافظت کند.
• تجهیزات پزشکی: مانیتورهای فشار خون، تنظیم‌کننده‌های اکسیژن، و دستگاه‌های مکش خلاء به گیج‌های دقیق و قابل تمیز کردن نیاز دارند. فشار سنج های درجه پزشکی برای این برنامه های حساس ساخته شده اند.
• لوازم خانگی: دستگاه های قهوه فشار استخراج را بررسی می کنند و دستگاه های تصفیه آب فشار غشا را کنترل می کنند. این گیج های فشرده از مواد تماس با غذا استفاده می کنند و نیاز به تعمیر و نگهداری کمی دارند.
• دریایی و خودروسازی: موتورخانه ها و داشبوردها از گیج های ضد لرزش برای فشار روغن و سیستم های ترمز هوا استفاده می کنند. جعبه های مهر و موم شده یا پر از روغن سوزن را ثابت نگه می دارند.
• تولید صنعتی: تجهیزات CNG، تابلو برق عایق گاز SF6 و سیستم های جوشکاری از گیج هایی استفاده می کنند که با گازهای خاص و الزامات ایمنی مطابقت دارند.

همان اصل فیزیکی، که در آن فشار یک عنصر حسگر را منحرف می‌کند، در هر صنعتی به‌طور متفاوتی اعمال می‌شود. گیج درجه پالایشگاه در داخل دستگاه قهوه بی فایده است: استانداردهای رسانه، محیط، فضا و ایمنی به سادگی متفاوت است.

چگونه فشارسنج مناسب را برای برنامه خود انتخاب کنید

یک رویکرد سیستماتیک از اکثر خطاهای انتخاب جلوگیری می کند. از طریق این پنج مرحله کار کنید.

1. رسانه ها را شناسایی کنید. آیا خورنده، چسبناک یا پر از مواد جامد است؟ آب مملو از گل و لای یک لوله استاندارد بوردون را مسدود می کند، بنابراین یک مهر و موم دیافراگم یا مواد مرطوب مناسب را مشخص کنید. هوای تمیز، روغن و بخار با قطعات برنجی یا فولادی ضد زنگ مناسب هستند.
2. محدوده فشار و دقت را تعریف کنید. از دویدن در بالای ترازو خودداری کنید. نقطه عملیاتی ایده آل بین 25 تا 75 درصد مقیاس کامل است. یک فرآیند 50 بار ثابت برای گیج 0 تا 100 بار مناسب است.
3. محیط نصب را ارزیابی کنید. لرزش نیاز به یک کیس پر از روغن دارد. دمای بالای محیط ممکن است نیاز به نصب از راه دور داشته باشد. اتمسفرهای خطرناک نیاز به ساخت و ساز و گواهی ضد انفجار دارند.
4. اتصال و نصب را انتخاب کنید. نوع و اندازه رزوه (NPT، BSP، متریک) را با اتصالات موجود مطابقت دهید و بین نصب در پایین، پشت یا پانل تصمیم بگیرید.
5. تصمیم بگیرید که آیا به خروجی برق نیاز دارید یا خیر. خواندن محلی فقط به این معنی است که یک سنج مکانیکی کافی است. اگر سیگنال باید به یک کنترل کننده برسد، یک فرستنده یا یک گیج هیبریدی با شماره گیری و یک خروجی را انتخاب کنید.

وقتی این پارامترها واضح باشند، محدوده انتخاب به سرعت محدود می شود. برای کارکردهای استاندارد هوا، آب، روغن و هیدرولیک، بخش را مرور کنید طیف کامل گیج فشار عمومی در صفحه محصول سازنده، و قبل از سفارش، سازگاری رسانه با تامین کننده را تایید کنید.

مبانی تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون

گیج های فشار قابل اعتماد هستند، اما ابزار دقیقی هستند که شایسته مراقبت اولیه هستند. چهار عادت بیشتر موقعیت ها را پوشش می دهند:

• موقعیت صفر را بررسی کنید. هنگامی که فشار سیستم کاهش می یابد، نشانگر باید روی صفر قرار گیرد. آفست ثابت به معنای یک عنصر حسگر تغییر شکل یافته یا یک حرکت فرسوده است.
• مراقب رفتار اشاره گر باشید بال زدن خفیف طبیعی است، اما بال زدن شدید نشان دهنده از بین رفتن میرایی داخلی یا مسدود شدن روزنه است.
• پنجره و جعبه را بررسی کنید. رطوبت داخل گیج محفظه خشک به این معنی است که آب بندی از کار افتاده است. قبل از اینکه خوردگی به حرکت آسیب برساند آن را تعویض کنید.
• کالیبره کردن بر اساس یک برنامه کالیبراسیون مجدد سالانه یک خط پایه برای خدمات عمومی است. برنامه های کاربردی حیاتی کیفیت نیاز به بررسی های مکرر دارند. با استاندارد مرجع مقایسه کنید و اگر خطا از کلاس دقت آن بیشتر شد، آن را جایگزین کنید.

یک دریچه ایزوله امکان حذف گیج را بدون خاموش کردن فرآیند فراهم می کند و یک حلقه سیفون در برابر چکش آب و بخار محافظت می کند. با این مراقبت، یک سنج کیفیت می تواند سال ها کار کند. وقتی صفحه ناخوانا می شود، سوزن می چسبد یا کیس آسیب می بیند، ابزار را تعویض کنید. یک خرابی غیرمنتظره بیشتر از یک سنج جدید هزینه دارد.

نتیجه گیری

یک گیج فشار به سوالی که دائماً در مهندسی ظاهر می شود پاسخ می دهد: فشار در این سیستم در حال حاضر چقدر است؟ گیج های مکانیکی بدون برق، با هزینه کم و با دقت کافی برای اکثر کاربردهای صنعتی و تجاری پاسخ می دهند.

درک نحوه عملکرد عنصر حسگر، تفاوت فشار گیج با قرائت مطلق و دیفرانسیل، و اینکه چرا صنایع ساختارهای متفاوتی را می طلبند، به شما در تعیین ابزار مناسب کمک می کند. با رسانه، محدوده فشار و محیط نصب شروع کنید. اگر جزئیات نامشخص است، با یک سازنده با اطلاعات فرآیند مشخص تماس بگیرید و اجازه دهید یک متخصص یک مدل آزمایش شده را برای برنامه شما توصیه کند.