گیج فشار ( مانومتر )
گیج فشار چیست؟
گیج فشار که آن را با نامهای مانومتر یا درجه فشار نیز می‌شناسند ابزاری است که فشار را اندازه‌گیری می‌کند. گیج فشار یک ابزار مکانیکی یا الکترونیکی یا ترکیبی از این دو است که فشار را با استفاده از اجزای حساس به فشار (مانند لوله بوردون مارپیچ و دیافراگم و یا خازن مقاومتی) و تغییر شکل آنها نسبت به فشار در لحظه را اندازه گیری می‌کنند، که برای نمایش، فشار اندازه گیری شده را معمولاً با یک عقربه روی یک صفحه مدرج یا به صورت دیجیتال یا به صورت ارسال سیگنال الکتریکی برای کنترلرها نمایش می دهند و بر اساس ساختار، دقت و کاربردشان دسته‌بندی می‌شوند. انواع مختلف مانومتر ابزارهای بسیار مهمی هستند که در صنایع مختلف برای نظارت، کنترل و حفظ ایمنی سیستم‌ها به کار می‌روند و از خودروها گرفته تا نیروگاه‌ها و تجهیزات پزشکی یا آزمایشگاه‌ها، این ابزارها کمک می‌کنند تا فشار در محدوده‌ای ایمن و مناسب نگه داشته شود و تجهیزات به درستی کار کنند.
کاربرد گیج فشار
گیج‌های فشار یا مانومتر کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند که برخی از آن ها به شرح زیر است:
- اندازه گیری فشار گاز یا هوا برای کمپرسورها، سیستم های دارای وکیوم، سیستم های پنوماتیک و خطوط تولید.
- اندازه گیری فشار مایع مانند آب (آبرسانی پمپ آب)، سیستم های هیدرولیک، پمپ های شیمیایی و منابع تحت فشار.
- اندازه گیری فشار جامدات مانند فشار گرانول، پودرها و خاک
- بازرسی سیستم ترمز هوا برای ماشین هایی مانند اتوبوس، کامیون و قطار جهت ایمنی و کارایی بهتر
- و…
انواع گیج فشار
انواع گیج‌های فشار براساس تکنیک اندازه گیری فشار
-
گیج فشار بورودن تیوب (Bourdon Tube Gauges)
گیج‌های بورودن تیوب یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین نوع گیج‌های فشار هستند که از یک لوله فلزی انعطاف‌پذیر به شکل C یا مارپیچ استفاده می‌کنند. زمانی که فشار وارد لوله می‌شود، لوله به دلیل تغییر شکل تحت فشار، به سمت بیرون یا داخل خم می‌شود. این تغییر شکل به مکانیسم داخلی گیج منتقل شده و به عقربه یا صفحه نمایش فشار تبدیل می‌شود. مانومتر یا درجه فشار بوردون تیوب عمدتا در اندازه گیری فشار در سیستم های پمپاژ، ماشین آلات صنعتی، سیستم های هیدرولیکی و کویل های بخار کاربرد دارند. این نوع گیج فشار معمولا برای فشارهای بین 0 تا 1000 بار و اندازه گیری فشارهای آنالوگ استفاده می شوند. از ویژگی آنها این است که دقت خوبی دارند و به راحتی قابل کالیبراسیون بوده و به همین دلیل برای فشارهای بالا و سیستم های صنعتی مناسب هستند.
-
گیج فشار دیافراگمی (Diaphragm Gauges)
در ساختار مانومترهای دیافراگمی از یک دیافراگم فلزی یا لاستیکی استفاده می‌شود که با وارد شدن فشار به آن تغییر شکل می‌دهد. این تغییر شکل توسط مکانیسم داخلی به حرکت عقربه یا نمایشگر فشار منتقل می‌شود. گیج فشار دیافراگمی معمولاً برای اندازه‌گیری فشارهای کم یا برای سیالات خاص مانند مایعات خورنده طراحی می‌شوند. انواع گیج فشار دیافراگمی غالبا در صنایع داروسازی، صنایع غذائی، آزمایشگاه ها، سیستم های آزمایش فشار در محیط های خورنده و چسبناک کاربرد دارند. آنها نسبت به تغییرات دما و شوک های حرارتی بسیار مقاوم بوده و دقت بالایی در تغییرات کوچک فشار به ویژه در فشارهای پایین دارند. مانومتر دیافراگمی به دلیل طراحی ساده ، هزینه کمتری دارد.
-
گیج فشار بلوز (Bellows Gauges)
انواع گیج فشار بلوز از مجموعه‌ای از لوله‌های خمیده به نام بلوز تشکیل شده‌اند که تحت فشار تغییر شکل می‌دهند. نحوه عملکرد آنها به این صورت است که وقتی فشار به بلوز وارد می‌شود، بلوز منبسط یا فشرده می‌شود و این تغییر شکل به حرکت عقربه یا نمایشگر فشار تبدیل می‌شود. مانومترهای بلوز غالبا در سیستم های تهویه، فیلترها، مخازن خلا، سیستم های پایش و کنترل فشار در ماشین آلات حساس کاربرد دارند. این گیج‌ها به دلیل حساسیت بالا برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار پایین و تفاوت فشار (تفاضلی) مناسب هستند. از دیگر ویژگی‌های گیج فشار بلوز این است که دقت خوبی دارند و برای اندازه گیری دقیق فشارهای متفاوت در سیستم‌های مختلف و از جمله برای کاربرد با سیالات خورنده سازگار هستند. انواع گیج فشار بلوز می توانند فشارهای منفی یا خلا را نیز اندازه گیری کنند.
-
گیج فشار دیجیتال (Digital Pressure Gauges)
انواع گیج فشار دیجیتال به جای حرکت عقربه‌ای، فشار را به صورت عددی بر روی یک صفحه نمایش دیجیتال نمایش می‌دهند. این گیج‌ها معمولاً دقت بالایی دارند و می‌توانند به سیستم‌های کنترل دیجیتال متصل شوند. با استفاده از سنسورهای فشار الکترونیکی، فشار به سیگنال دیجیتال تبدیل شده و دقیقاً نمایش داده می‌شود. انواع مانومتر دیجیتال در سیستم های خودکار صنعتی، آزمایشگاه ها، سیستم های کنترل فشار دقیق در تجهیزات پزشکی و روندهای شیمیایی به کار می‌رود. از ویژگی‌های آنها دقت بسیار بالا و توانایی نمایش دیجیتال فشار است. این نوع از مانومترها می‌توانند داده‌ها را ذخیره کرده یا به سیستم‌های دیگر ارسال کنند و قابلیت اتصال به سیستم های کنترل خودکار PLC یا DCS دارند. انواع مانومتر دیجیتال قابلیت ثبت تغییرات فشار را با سرعت بالا نیز دارد.
-
ترانسمیترهای فشار (Pressure Transmitters)
ترانسمیترهای فشار به وسیله یک سنسور فشار، فشار را به سیگنال الکتریکی تبدیل کرده و به سیستم‌های کنترل یا نمایشگرها ارسال می‌کنند. سیگنال خروجی معمولاً به صورت جریان (مانند 4-20 میلی‌آمپر) یا ولتاژ (مانند 0-10 ولت) است. این ترانسمیترها به دلیل دقت بالا و قابلیت ارسال سیگنال به سیستم‌های از راه دور، در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند. انواع ترانسیمترهای فشار در سیستم های کنترل صنعتی، سیستم های اتوماسیون کارخانه ها و سیستم های نظارت بر فشار در خطوط لوله و مخازن به کار می روند. آنها با قابلیت اتصال به سیستم‌های SCADA و سیستم‌های پایش از راه دور؛ گزینه ای مناسب در اندازه گیری فشار در سیستم های پیچیده و اتوماسیون صنعتی به شمار می روند.
-
ترانسدیوسرهای فشار (Pressure Transducers)
ترانسدیوسرهای فشار دستگاه‌هایی هستند که فشار را به یک سیگنال الکتریکی (آنالوگ یا دیجیتال) تبدیل می‌کنند. برخلاف ترانسمیترها، ترانسدیوسرها معمولاً برای کاربردهای دقیق‌تر و اندازه‌گیری‌های میکروپروسسور استفاده می‌شوند. این ابزار در آزمایشگاه ها، سیستم های پزشکی دقیق، صنایع نیمه هادی و سیستم های تحقیقاتی استفاده دارد. از ویزگی های این ابزار دقت بالا و حساسیت بیشتر نسبت به ترانسیمترها است و به دلیل طراحی خاص، در سیستم های دقیق و آزمایشگاهی کاربرد دارند.
-
گیج فشار کپسولی (Capsule Pressure Gauges)
گیج‌های فشار کپسولی از دو دیافراگم که به شکل کپسول به هم متصل می‌شوند، برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند. نحوه عملکرد این گیج به این ترتیب است که فشار وارد شده به کپسول‌ها باعث تغییر شکل آنها می‌شود و این تغییر شکل به سیگنال‌های مکانیکی یا الکتریکی منتقل می‌شود. این نوع گیج در صنایع داروسازی، صنایع غذایی، آزمایشگاه ها و سیستم های کنترل دقیق کاربرد دارند و برای اندازه گیری فشار در سیستم های حساس و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند. از ویژگی های مانومترهای کپسولی این است که برای سیالات غیرخورنده مناسب است و معمولا برای فشارهای پایین طراحی می شوند.
-
گیج‌های فشار مقاومتی (Resistive Pressure Sensors)
انواع مانومتر مقاومتی از تغییرات مقاومت الکتریکی برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند. تغییر فشار باعث تغییر مقاومت در سنسور می‌شود و این تغییر به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. این نوع گیج ها به راحتی می‌توانند به سیستم‌های کنترل متصل شوند و عمدتا در آزمایشگاه ها، سیستم های صنعتی دقیق و سیستم های هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرند. دقت بالا و حساسیت زیاد به تغییرات کوچک فشار از مزایای مانومترهای مقاومتی به شمار می‌رود.
انواع گیج فشار بر اساس نوع صفحه نمایش
انواع گیج فشار براساس صفحه نمایش به دو دسته تقسیم می شوند :
-
گیج فشار صفحه خشک
این نوع گیج‌ها فاقد هرگونه مایع درون صفحه هستند و به صورت ساده و عمومی استفاده می‌شوند. این نوع گیج فشار برای کاربردهایی مناسب است که سادگی، اقتصادی بودن و مقاومت در برابر لرزش و ضربه اهمیت دارند. به دلیل خالی بودن محفظه اصلی و بدنه از هرگونه مایع خاص، به آن «گیج فشار خشک» گفته می‌شود.
-
گیج فشار صفحه روغنی
گیج فشار روغنی همان درجه فشار خشک است که داخل محفظه آن به وسیله گلیسیرین یا سیلیکون پر شده است. مهمترین عملکرد گلیسیرین و سیلیکون در گیج های فشار صفحه روغنی این است که باعث می شوند لرزش عقربه های فشار سنج گرفته شود و فشار سنج عدد دقیق تری از فشار را در مقایسه با نمونه گیج فشار خشک نشان دهد.
| ویژگی | گیج فشار خشک | گیج فشار روغنی |
|---|---|---|
| مقاومت به لرزش | کم | بالا |
| خوانایی | متوسط | بسیار خوب |
| هزینه | پایین | بالا |
| طول عمر | پایین | بالا |
راهنمای خرید گیج فشار
در دنیای پیچیده فرآیندهای صنعتی، دقت بسیار اهمیت دارد و یکی از ابزارهای حیاتی برای حفظ دقت، مانومتر است. انتخاب درست این ابزار می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد سیستم‌ها و کیفیت محصول نهایی بگذارد. از جمله کاربردهای آن می‌توان به نظارت بر خط تولید، مدیریت عملیات نفت و گاز، و نگهداری تجهیزات دارویی اشاره کرد. تصمیم‌گیری صحیح در انتخاب گیج فشار، نقش کلیدی در بهینه‌سازی فرآیندها و تضمین عملکرد درست تجهیزات دارد. نخستین چیزی که برای خرید گیج فشار باید به دقت مورد بررسی قرار دهید این است که بدانید چه نوع فشاری را می‌خواهید اندازه گیری کنید آیا فشار گیج (نسبت به فشار جو) یا مطلق (نسبت به خلا کامل) و یا فشار تفاضلی را نیاز دارید؟ و قرار است این اندازه گیری فشار در کجا استفاده شود آِیا فقط قرائت آن به صورت چشمی کافی است یا باید اطلاعات به صورت سیگنالها الکتریکی به کنترلر ها ارسال شوند. از دیگر عوامل تاثیرگذار برای خرید گیج مناسب، در نظر گرفتن محدوده فشار کاری مورد نیاز است. دقت داشته باشید محدوده فشار باید 25 الی 75 درصد بیشتر از حداکثر فشار موجود در سیستم باشد تا دقت و عمر مفید گیج در طول زمان حفظ شود. محدوده فشار گیج‌ها می‌توانند از فشارهای منفی و خلا تا فشارهای مثبت باشند و در واحدهای (یکاها) مختلف قابل نمایش هستند. رایج ترین واحدها بار و میلی بار و پوند بر اینچ (psi) اشاره کرد. یکی دیگر از مهمترین عوامل برای خرید و انتخاب مانومتر مناسب نوع نمایش و اندازه صفحه نمایش می باشد. برای مثال مانومتر آنالوگ برای سیستم شما مناسب است یا دیجیتال؟ گیج فشار صفحه خشک نیاز شما را برآورده می کند یا گیج فشار صفحه روغنی؟ همچنین سایز و نوع اتصال و نحوه اتصال گیج در تابلوهای کنترل و جنس بدنه که بر مبنای محیط و شرایط کاری باید لحاظ شود از جمله نکاتی هستند که به شما کمک می‌کنند گیجی متناسب با نیازهای خود انتخاب کنید.
مهمترین عوامل در خرید و انتخاب گیج فشار
- نوع عملکرد
- نوع فشار سیستم
- محدوده فشار کاری
- نوع صفحه دستگاه
- سایز و نوع اتصال و نحوه اتصال
- محیط و شرایط کاری
فشار استاتیک و دینامیک در گیج فشار
فشار استاتیک در تمام جهات یکنواخت است، بنابراین فشار اندازه گیری مستقل از جهت حرکت سیال راکد، فشار استاتیک نامیده می‌شود. با این حال، جریان اگر عمود به سطح باشد، فشاری اضافی اعمال می‌کند، در حالتی که در صورت موازی بودن با سطح، تاثیر کمتری خواهد داشت. این مولفه فشار در سیال های متحرک (دینامیک) فشار دینامیکی نامیده می‌شود. ابزار هنگام مواجه با جریان هر دو فشار استاتیکی و دینامیکی را اندازه گیری می‌کند و این میزان فشار کل یا فشار ایستایی نامیده می‌شود. در حالتی که فشارس‌ج های استاتیک جهت تعیین بار های خالص بر دیواره های لوله اهمیت اساسی دارند، برای اندازه گیری جریان و سرعت هوا، از فشار دینامیکی استفاده می‌شود.
موارد کاربردی
- ارتفاع سنج (Altimeter)
- فشارسنج (Barometer)
- سنسور MPA
- لوله پیتوت
- فشار سنج خون
واحدهای مرسوم در گیج فشار
در سیستم SI واحد فشار پاسکال (Pa) برابر با یک نیوتون بر متر مربع (N·m−2 یا kg·m−1·s−2) می باشد. در آمریکا و کانادا واحد فشار به صورت پوند بر اینچ مربع و یا Psi می باشد و جهت اندازه گیری فشار برای مثال فشار تایر به کار برده می‌شود. دیگر واحد ها را می توانید در جدول زیر بیابید.
قیمت گیج فشار
یکی از مهمترین عوامل در خرید هر محصول، قیمت آن است. زمانی که یک محصول با مدلهای متنوعی در بازار عرضه شود، دامنه قیمتی آن گسترده‌تر شده و عوامل متعددی بر قیمت آن تأثیر می‌گذارند. در این بخش، تمامی عوامل مؤثر بر قیمت گیج فشار یا مانومتر را بررسی خواهیم کرد.
-
نوع گیج فشار
در نظر داشته باشید گیج های فشار روغنی به دلیل داشتن مایع داخلی و مقاومت بالا در برابر لرزش و شوک معمولا گران تر از گیج خشک هستند. همچنین گیج های دیجیتال با دقت بالا و امکانات پیشرفته تر، قیمت بیشتری نسبت به مدل های آنالوگ دارند.
-
محدوده فشار کاری
معمولا گیج های با محدوده فشار کاری بالا برای اندازه گیری فشارهای سنگین معمولا گران تر هستند. از سوی دیگر دقت اندازه گیری و محدوده وسیع تر فشار نیز می تواند هزینه را افزایش دهد.
-
جنس بدنه
غالبا گیج های فشار ساخته شده از آلیاژهای مقاومی مانند استیل ضدزنگ و برنج قیمت بالاتری دارند. همچنین هنگامی که جنس داخلی گیج از مواد مقاوم به حرارت ، خوردگی و یا فشارهای بالا باشد می تواند منجر به افزایش قیمت گیج شود.
-
نوع سیال
گیج های طراحی شده برای کار با سیالات خورنده، گازهای سمی یا موادی با شرایط و ویژگی های خاص مانند دمای بالا و محیط های اسیدی یا بازی معمولا گران تر هستند.
-
برند و کشور سازنده
اصولا قیمت گیج‌های فشار ساخته شده از برندهای معتبر و شناخته شده مانند ویکا، اشکرافت یا دیگر محصولات اروپایی در مقایسه با برندهای چینی یا برندهای معمولی بالاتر است. این اختلاف عمدتا ناشی از متریال با کیفیت و به کارگیری استانداردهای بالا در ساخت محصولات است.
-
نوع اتصال و اندازه
هرچقدر صفحه گیج فشار بزرگتر باشد قیمت بالاتری دارد. دقت داشته باشید مدلهای مختلف گیج فشار با اتصالات خاص یا طراحی های سفارشی می توانند هزینه بیشتری نیز داشته باشند.
-
ویژگی های اضافی
در صورتی که گیج ها با طراحی مقاوم تری باشند به ویژه مدل های روغنی قیمت بیشتری دارند. همچنین گیج های دارای خاصیت ضدانفجار و دقت بالا نیز از قیمت بالاتری نسبت به مدل های معمول برخوردارند.
در نهایت برای تعیین قیمت نهائی گیج فشار نیاز است که مجموعه ای عوامل بالا را با توجه به شرایط کاری و نیازهای خاص پروژه خود بررسی کنید. انتخاب صحیح گیج فشار نه تنها به صرفه جوئی در هزینه ها کمک می کند بلکه عملکرد سیستم را نیز بهینه می کند.
بهترین برند گیج فشار کدام است؟
شناخته شده ترین محصول در این حوزه، گیج فشار ویکا است. برند ویکا آلمان به شکل تخصصی تولید کننده گیج فشار در رنج های گوناگون مناسب کاربرد و مصارف بسیار مختلف است که خوشبختانه محصولات آن در ایران نیز پشتیبانی می شوند.
با توجه به نوع نیز محصولی که می خرید و برندی که انتخاب می کنید می تواند متغیر باشد. برخی از شناخته شده ترین برند های گیج فشار به شرح زیر است:
- ویکا (آلمان)
- خنبره (اسپانیا)
- آمیتک (جهانی)
- بادنبرگ (انگلیس)
