گیج فشار یکی ار مهمترین و ضروریی‌ترین ابزار دقیقی است که در صنعت از آن استفاده می‌شود. این ابزار به وفور در صنایع مختلف به کار برده می‌شود و اگر شما هم از فعالین این حوزه هستید حتما اسم گیج فشار به گوش شما زیاد خورده است. هرچند ممکن است بسیاری از ما با گیج‌های فشار آشنایی داشته باشیم اما در این پست که شرکت آرکا کنترل برای شما عزیزان مهیا کرده به تاریخچه و چگونگی انتخاب یک گیج فشار مناسب خواهیم پرداخت.
اهمیت فشار و اندازهگیری آن
فشار یک پارامتر بسیار مهم و تأثیرگذار بر روی فرآیندهای صنعتی است. مقدار فشار بر چگونگی رخ دادن فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی مؤثر است. از این رو به منظور انجام مطلوب فرآیندها، بالا بردن کیفیت، حفظ مداومت تولید، هم‌چنین تأمین امنیت و افزایش طول عمر تجهیزات و بسیاری موارد دیگر، اندازهگیری و کنترل فشار در صنایع مختلف ضروری است. به همین دلیل وجود تجهیزات اندازهگیری فشار متناسب با هر شرایط فرآیندی به خصوص لازم است.
در همین راستا به خصوص بعد از انقلاب صنعتی و جهش علمی فشارسنج‌های بسیاری با ویژگی‌ها و مکانیسم‌های مختلف طراحی و ساخته شده‌اند. به این تجهیزات اندازهگیری فشار، گیج فشار، فشارسنج، پرشرگیج یا مانومتر می‌گویند. این تجهیزات در صنعت جزء تجهیزات ابزار دقیق محسوب می‌شوند. یک گیج، اختلاف میان دو فشار را اندازه می‌گیرد. معمولاً یکی از این فشارها مبنا و دیگری مجهول است. (برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به موضوع فشار و چگونگی اندازهگیری آن می‌توانید به این لینک مراجعه فرمایید.)
نمایی از یک کارخانه صنعتی
تاریخچه ابداع گیج فشار
ابتدا بحث فشار و فشارسنجی در عصر رنسانس و در مباحث علمی به میان آمد. اوانجلیستا توریچلی در سال 1643 اولین ابزار فشارسنجی یعنی بارومتر را ساخت. او به وسیله بارومتر نشان داد که یک نیرو از طرف هوا به ستون مایع درون بارومتر وارد می‌شود. البته وی در آن زمان نمی‌دانست که این نیرو ناشی از فشار اتمسفر است. پنج سال بعد پاسکال با بارومتر نشان داد که فشار اتمسفر با افزایش ارتفاع از سطح زمین کاهش خواهد یافت. به این ترتیب، در حوزه علمی تجهیزات فشارسنجی متعددی از جمله بارومتر و مانومتر لوله U شکل ساخته شد. این فشارسنج‌ها بر اساس ارتفاع ستون مایعی درون یک مجرا کار می‌کردند. مکانیسم کار آنها هم به این شکل بود که تغییرات فشار باعث تغییر ارتفاع ستون مایع درون فشارسنج می‌شد. سپس با اندازهگیری این جابه‌جایی ارتفاع، تغییرات فشار به دست می‌آمد.
فشارسنج صنعتی
با ظهور انقلاب صنعتی در قرن 18 نیاز به ابداع یک فشارسنج با ویژگی‌های متناسب با فرآیندهای صنعتی بیش از پیش احساس شد. از این رو در سال 1849 فردی به نام بوردن یک فشارسنج ابداع کرد که مکانیسم مکانیکی داشت. این فشارسنج براساس کشش یک تیوب فلزی قابل ارتجاع کار می‌کرد. این کشش بر اثر اختلاف فشار درون و بیرون تیوب به وجود می‌آید. این مکانیسم برای اندازهگیری فشار، آنقدر مطلوب بود که از این نوع گیج حتی تا به امروز نیز به وفور استفاده می‌شود. این نوع گیج فشار را به احترام ابداع کننده‌اش گیج فشار بوردن می‌نامند.
در همان سال 1849، برنارد اشچیفر نیز گیج فشار دیافراگمی را ساخت و به ثبت رساند. گیج دیافراگمی نیز مکانیسمی مکانیکی دارد. این گیج، فشار را از میزان انحنای یک دیافراگم ارتجاعی اندازه می‌گیرد. انحنای دیافراگم بر اثر وارد آمدن فشار سیال به آن ایجاد می‌شود. انواع فشارسنج‌های مکانیکی دیگری همچون کپسولی و بیلوز نیز ساخته شده است که هر کدام ویژگی‌ها و مکانسیم مخصوص به خود را دارند.
بعدتر با پیشرفت تکنولوژی، انواع فشارسنج‌های الکتریکی ساخته و عرضه شد که برای اندازهگیری فرآیندها با تغییرات فشار سریع بسیار بهتر بودند. فشارسنج‌های الکتریکی دارای سنسورهای خاصی هستند که می‌توانند فشار یا تغییرات فشار وارد شده را شناسایی کرده و به صورت تکرار پذیر و با دقت مطلوب بر اساس اصول فیزیکی به سیگنال الکتریکی تبدیل کنند. در نتیجه این سیگنال الکتریکی می‌تواند مقدار فشار یا تغییرات آن را به ما نشان دهد. از جمله مهمترین فشارسنج‌های الکتریکی خازنی و پیزوالکتریکی هستند.
اوانجلیستا توریچلی مخترع بارومتر
شماتیک گیج فشار
ویژگی‌های مهم گیج‌های فشار
به طور کلی گیج‌های فشار در طرح‌ها، انواع و با جنس‌ها و ویژگی‌های متنوعی تولید می‌شوند. حال این که در هر صنعتی و در هر مرحله از فرآیندهای صنعتی از کدام یک باید استفاده شود به مقدار فشار، نوع سیال‌ها، محیط کار، دقت مورد نیاز و شرایط کارکردی آن فرآیند بستگی دارد. به طور کلی در انتخاب گیج فشار برای یک فرآیند به خصوص، توجه به ویژگی‌های زیر ضروری است:
1) واحد اندازهگیری
گیج‌های فشار با واحد اندازهگیری به خصوصی کار می‌کنند. از جمله مهمترین واحدهای اندازهگیری فشار در صنایع بار و psi هستند. این واحدها بیشتر در صنایع استفاده می‌شوند. البته گیج‌های فشار با واحدهای اندازهگیری اتمسفر، تور، میلی‌متر جیوه و میلی‌متر نیز وجود دارند.
2) رنج فشار
گیج‌های فشار بر اساس نوع طراحی و جنسی که دارند، در محدوده مشخصی قابلیت اندازهگیری فشار را دارند. این محدوده اندازهگیری در گیج‌های فشار بسیار بزرگ است و از فشار وکیوم تا فشارهای با دقت میلی‌بار و تا بیش از 1600 بار گسترده است. بر این اساس بر حسب محدوده بزرگی فشار در یک فرآیند صنعتی و دقت مورد نیاز باید گیج فشار با رنج مناسب انتخاب نماییم.
3) اندازه صفحه
گیج‌های فشار با اندازه صفحه‌های متنوعی تولید می‌شوند اما اکثر شرکت‌های بزرگ گیج‌های فشار خود را بر اساس استاندارد اروپایی EN-837 تولید می‌کنند. بر اساس این استاندارد اندازه صفحه گیج فشار می‌تواند 40، 50، 63، 80، 100، 160 و 250 میلی‌متر باشد.
4) کلاس دقت
کلاس دقت(KL یا Cl) حد نهایی درصد خطای اندازهگیری گیج فشار را نسبت به بازه کل اندازهگیری آن بیان می‌کند. برای مثال یک گیج فشار 10 بار و کلاس دقت 4 امکان خطای اندازهگیری تا 4% از 10 بار یعنی 0.4 بار را دارد. بر اساس استاندارد EN-837 کلاس‌های دقت 0.1، 0.25، 0.6، 1، 1.6، 2.5 و 4 قابل قبول هستند.
5) جنس متریال
اجزای مختلف یک گیج فشار ( اتصالات، محفظه، سنسور و …) می‌توانند از جنس مواد مختلفی مانند برنج، استیل ضد زنگ، هستالوی، مولیبدن و … ساخته شوند. بر اساس سازگاری سیال و محیط یک فرآیند باید گیج فشار با جنس مناسب استفاده شود.
6) نوع و سایز اتصالات
گیج‌های فشار نوع اتصالات متفاوت در سایزهای مختلف دارند که در انتخاب باید به آنها توجه شود. اتصالات NPT و دنده G از مهمترین اتصالات هستند که در سایزهای 1/2 ، 1/4 و 1/8 اینچ ساخته می‌شوند.
7) ویژگی‌های خاص
بسته به شرایط کاری باید از گیج فشار با ویژگی متناسب استفاده کرد. برخی گیج‌ها امنیت بالایی دارند و برای استفاده در شرایط کاری با سختی بالا مناسب هستند. برخی بهداشتی هستند و در کاربردهای پزشکی باید از آنها استفاده کرد. بعضی دیگر روغنی بوده و برای شرایط کاری دارای شوک و لرزش مناسب هستند.
ملاحظات
در نهایت برای انتخاب یک گیج فشار مناسب ویژگی‌های دیگری مانند قیمت، طول عمر، بازه دمایی و سرعت اندازهگیری هم هستند که باید به آنها توجه کرد. از گیج‌های فشار در صنایع مختلفی همچون صنایع شمیایی و پتروشیمیایی، ماشین‌سازی، معدن، پزشکی، آزمایشگاهی، تهویه مطبوع، آب و فاضلاب، انرژی و بسیاری صنایع دیگر استفاده می‌شود. هم‌چنین این ابزار دقیق، مکمل کار بسیاری از تجهیزات دیگر مانند کمپرسور، پمپ و رگلاتورها هم هست. در واقع می‌توان گفت امروزه گیج فشار از ارکان اصلی و اجزای ضروری صنعت و تولیدات صنعتی به شمار می‌رود. شرکت آرکاکنترل با تخصصی که در حوزه ابزارهای دقیق دارد می‌تواند در زمینه گیج‌های فشار به متقاضیان عزیز مشاوره، آموزش و خدمات دهد.