گیج فشار چیست ؟ دسته بندی گیج فشار و کاربردهای آن

گیج فشار چیست؟ شاید سوالی باشد که برای کسانی که در حوزه تولید محصول فعالیت میکنند پیش بیاید. شما باید بدانید که گیج فشار تجهیزی است که جهت اندازه گیری و نمایشگر فشار در صنایع مختلف به طور گسترده استفاده می شود. این وسیله با نام اندیکاتور فشار نیز شناخته شده و از نظر نمایش خروجی در دو دسته آنالوگ و دیجیتال قرار می گیرد. گیج های فشار می توانند فشار را با واحدهای مختلفی مانند Bar, Psi, mBar, kPa, mmHg اندازه گیری نمایند.

انواع اندیکاتورهای فشار آنالوگ دارای دو نوع خشک و پر شده با مایع هستند. در ادامه ی این مطلب از سایت کالا صنعتی به بررسی انواع گیج های فشار در کنار مزایا و معایب، استاندارهای به کار رفته در ساخت، مکانیزم عملکرد هر کدام، در کنار انواع فشار و نکات لازم جهت انتخاب گیج فشار مناسب پرداخته ایم. لطفا در ادامه ی مطلب با ما همراه باشید. شما می توانید جهت آگاهی از اینکه گیج فشار چیست و چه انواعی دارد و همچنین اطلاع ازقیمت گیج فشار، با کارشناسان و مشاوران ما در سایت کالا صنعتی در ارتباط باشید.

معرفی کامل گیج فشار در چند دقیقه

در این پادکست به معرفی انواع گیج های فشار ، معایب و مزایای آنها و همچنین بررسی نکاتی برای انتخاب گیج فشار پرداخته است.

دسته بندی گیج فشار

گیج های فشار بر اساس  دو دسته کلی مانند مکانیزم عملکرد و نوع تغذیه  تقسیم بندی می شوند.  دسته بندی بر اساس مکانیزم عملکرد شامل 4 نوع کلی شده و در دسته بندی بر اساس تغذیه تنها دو نوع آنالوگ و دیجیتال موجود هستند.

گیج‌های فشار آنالوگ (عقربه‌ای)

با وجود اینکه گیج های ستون مایع هنوز در بعضی از فرآیند ها دیده می‌شوند، گیج های آنالوگ عموماّ از یک مکانیزمِ مکانیکی برای حرکت دادن و تغییر وضعیت عقربه بهره می  برند و جهت نمایش خروجی نیاز به تغذیه توسط باتری ندارند.

گیج فشار آنالوگ(عقربه‌ای) - برند پکنز ترکیه 

8 کلاس دقتی گیج های فشار و میزان خطا در آن ها

انواع مختلفی از نمایشگر های فشار آنالوگ و یا عقربه ای موجود هستند که بر اساس کلاس دقتی آن ها به 8 نوع تقسیم بندی می شوند. در جدول زیر، کلاس دقتی هر گیج، به همراه میزان خطای آن ها ذکر شده است:

بررسی رابطه بین سایز صفحه با کلاس دقتی گیج های فشار

1. کلاس دقتی 2A و 1A کلاس دقتی هایی هستند که در استاندارد ASME B40.1 تعریف می شوند. 2A و 1A رایج ترین کلاس ها، در رتبه بندی گیج های فشار آنالوگ هستند.
2. کلاس بندی دقت 1A یعنی این گیج دارای یک خطای مجازِ اسپنِ %1  در تمامی محدودۀ اندازه گیری گیج فشار است. (همراه با حداقل اندازۀ صفحۀ مدرج با سایز 2/1 1  اینچ)
3. کلاس بندی دقت 2A یعنی گیج فشار دارای یک خطای مجازِ اسپنِ 0.5% برای تمامی محدودۀ اندازه گیری گیج فشار است. ( با حداقل سایز صفحۀ مدرج به اندازۀ  2/1 2 اینچ)
4. کلاس بندی دقت  3A یعنی گیج فشار دارای خطای مجازِ اسپنِ %0.25  درتمامی بازه‌های اندازه گیری در گیج فشار است. ( با حداقل سایز صفحۀ مدرج به اندازۀ  2/1 4 اینچ)

از گیج فشار خشک استفاده کنیم یا روغنی؟

گیج فشار دارای عقربه، نسبت به ارتعاشات حساس بوده و فشار از طریق مکانیزمی که، تبدیل به حرکت دورانی عقربه می شود.

اما نکته ای که باید مد نظر داشته باشیم این است که در بعضی از محیط ها ارتعاش وجود داشته و یا نوسان ناگهانی فشار را داریم. این شرایط می‌تواند باعث آسیب به گیج فشار شده و یا طول عمر آن را کاهش دهد. راه حل ارائه شده برای این مشکل استفاده از انواع پر شده با مایع است. منظور از گیج فشار خشک همانطور که از نامش پیداست، گِیجی است که حاوی مایع پر کننده نباشد.

دلیل استفاده از گیج فشار خشک

گیج فشار خشک دارای بیشترین صرفۀ اقتصادی بوده و در مواردی که فاقد ارتعاش باشد دارای ارجحیت بیش تری نسبت به نوع پر شده با مایع است. به عنوان مثال از این گیج ها در کمپرسورهای هوا استفاده می  شود.

گیج فشار پر شده با مایع

عموماّ دارای یک قاب بوده که به وسیلۀ یک مایع (گلیسرین یا ترکیب آب و گلیسرین) پر شده و به منظور کاهش ارتعاشات و ایجاد مقاومت در برابر افزایش یا کاهش ناگهانی فشار به کار می رود.

مزایا گیج فشار پر شده با مایع

• انواع گیج های پر شده با مایع دارای بیشترین مقاومت در برابر ارتعاشات و افزایش و کاهش ناگهانی فشار است.
• این گیج ها هواگیر بوده و از نفوذ رطوبت به داخل گیج و مکانیزم آن جلوگیری می‌کند.
• این نوع از گیج ها می‌تواند در دماهای زیر صفر عملکرد مناسبی داشته باشد.
• گیج فشار پر شده با مایع خطرات محیط زیستی نداشته و با آن سازگار هستند چرا که گلیسرین غیر سمی بوده و قابل بازیافت است.

دلیل استفاده از گیج فشار پر شده با مایع

گیج فشار پر شده با مایع در محیط های سرد و مرطوب یا محیط هایی که دارای ارتعاش زیاد هستند به کار برده می شوند. یک گیج فشار پر شده با مایع گلیسرین تا حد دمای -5 °c عمل کرده و گلیسرین در دمای پایین تر از +17 °c دارای ویسکوزته شده(که باعث کند شدن عملکرد مکانیزم آن می شود) و در حدود -5 °c گیج فشار به طور کامل متوقف و بلوکه می شود. برای دماهای پایین ترکیبی از گلیسرین و آب استفاده شده که این امکان را فراهم می کند تا بتواند دماهای - 46 °c را نیز تحمل کند.

همچنین مایعات داخل گیج فشار به عنوان یک روان کنندۀ دائمی در داخل گیج عمل کرده و می تواند از خوردگی و ساییدگی اجزای داخلی آن جلوگیری کند. به عنوان مثال، انواع مایعاتی که به عنوان پر کننده در گیج فشار به کار برده می شوند، شامل گلیسرین، سیلیکون و سایر مایعات است.

گیج فشار آنالوگ – پرشده با مایع- برند پکنز ترکیه

گیج فشار دیجیتالی

گیج فشار دیجیتالی مقدار اندازه گیری شده را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی کرده و آن را بر روی یک صفحۀ نمایشگر ظاهر می کنند. در نتیجه این گیج ها دارای مدار الکتریکی بوده و نیازمند به یک سیگنال تغذیه هستند.

2 مزیت گیج فشار دیجیتالی و معایب آن  

گیج فشار دیجتالی نیز دارای مزایا و محدودیت های خاص خود هستند که ایرادات آن بیشتر متوجه نیاز به تغذیه و قیمت بالاتر آن است.  در جدول زیر به مزایا و معایب این نوع از گیج پرداخته شده است:

گیج فشار دیجیتال برند ویکای آلمان 

دقت گیج فشار دیجیتالی

به طور کلی 12 دسته، جهت تقسیم بندی کلاس دقتی در زمینه  میزان دقت گیج های فشار دیجیتالی وجود دارد که بر اساس هر کلاس مقدار خطای آن ها مشخص می شود. در جدول زیر به بررسی هر کلاس و میزان دقت آن ها پرداخته شده است:

4 نوع گیج فشار بر اساس مکانیزم عملکرد

داخل یک اندیکاتور فشار، مکانیزم های اندازه گیری مختلفی وجود دارد که می تواند در یک روش مشخص تغییر شکل یا وضعیت داده و تحت شرایط فشار اعمال‌شده، اندازه گیری فشار را انجام دهد.

گیج فشار بوردن تیوب

این فشار سنج دارای یک لولۀ خمیده با نمایۀ ظاهری بیضی شکل هستند. فشار سیالی که قرار است اندازه گیری شود باعث می‌شود که سیال، لوله را صاف کند. همچنین وجود یک مکانیزم در داخل یک لوله این تغییر وضعیت را تقویت کرده و آن را تبدیل به حرکت دورانی عقربه بر روی صفحۀ مدرج می کند. بوردن تیوب ها برای اندازه گیری فشارهای بین 6/0 تا 4000 میلی بار به کار می روند و نسبت به فشار‌های بالاتر از این میزان مشخص حساس هستند. برای سیالات خورنده باید از انواع مواد مناسب و سازگار با محیط زیست استفاده کرد.

گیج فشار دیافراگمی

این فشار سنج به وسیلۀ فشار اعمال شده به وسیلۀ یک سیال به یک طرف دیافراگم داخل گیج عمل می کند. یک مکانیزم، این تغییر شکل در دیافراگم را به حرکت دورانی عقربه ای تبدیل می کند. بازه ی اندازه گیری فشار در این گیج های فشار از 16 میلی بار تا 40 بار متفاوت بوده که می تواند فشارهای بسیار بالا را تحمل کند. گیج فشار دیافراگمی به دلیل وجود یک پوشش محافظ یا یک نواری که در وسط قرار گرفته قابلیت محافظت بیش تری در برابر سیالات خورنده دارد.

نمونۀ گیج فشار دیافراگمی

اجزای داخلی یک گیج فشار

گیج فشار کپسولی

کپسول ها از دو دیافراگم تشکیل شده اند که بر روی محیط خود به منظور تشکیل یک حفرۀ محکم قرار گرفته اند. تغییر وضعیت در گیج فشار کپسولی براساس تغییرات در فشار اعمالی بوده و سپس این تغییرات به حرکت دورانی عقربه تبدیل می شود. گیج فشار کپسولی برای اندازه گیری مقادیر پایین فشار در بازۀ 2/5 تا 600 میلی بار کاربرد داشته و دارای مقاومت محدود تری در برابر فشار بیش از حد است.

مکانیزم گیج فشار کپسولی

گیج فشار آکاردئونی

در این گیج یک مکانیزم، تغییرات طول در آکاردئون (بیلوز) را به حرکت دورانی عقربه تبدیل می‎ کند. فشار سنج بیلوز برای اندازه گیری مقادیر پایین فشار به کار می رود.

استاندارهای درجه بندی گیج فشار

دو نوع استاندارد برای دقت درجه بندی روی گیج ها وجود دارد که شما می توانید رنج استاندارد گیج فشار در صفحه آن مشاهده نمایید:

1-ASME B 40.1: بیان کنندۀ دقت درجه بندی روی گیج های عقربه‌ای است.

گیج فشار عقربه‌ای محصول شرکت ویکای آلمان

2-ASME B 40.7: بیان کنندۀ دقت درجه‌بندی روی گیج های عددی (دیجیتالی) است.

گیج فشار دیجیتالی محصول شرکت فلوک آمریکا 

انواع مختلف فشار

زمانی که صحبت از اندازه گیری فشار می شود، دانستن این نکته که کدام یک از انواع فشار باید مورد اندازه گیری قرار گیرد بسیار حائز اهمیت است. به طور کلی 3 نوع فشار مختلف وجود دارد:

1. فشار مطلق: فشار مطلق فشاری نزدیک به مقدار صفر (خلأ) بوده که می تواند به عنوان یکی از انواع فشار مرجع به کار گرفته شود. اندازه گیری هایی که در این مقیاس انجام می شود از مقدار صفر مطلق، به عنوان مقدار مرجع استفاده می کنند.
2. فشار نسبی: فشار بالاتر از فشار اتمسفر را فشار گیج گویند. یا به صورت دقیق تر باید گفت که از جمع فشار خلأ و فشار اتمسفر، فشار گیج حاصل می شود. این فشار را می‌توان به صورت اختلاف فشار بین فشار اتمسفر و فشار مورد اندازه گیری تعریف کرد. می‌توان فشار اتمسفر را به صورت مقدار فشار در سطح دریا تعریف کرده و برای سادگی در موارد کاربردی، به صورت بخشی از سطح که در معرض هوای آزاد قرار دارد، تعریف کرد.
3. فشار تفاضلی: این فشار را می توان به صورت اندازه گیری اختلاف فشار میان دو نقطه، تعریف کرد.

رابطۀ میان انواع مختلف فشار

گیج فشار و سنسورها به طور عمومی فشار را به وسیلۀ تبدیل میزان تغییرات رخ داده در شکل یک سطح، تحت اثر فشاری که اعمال می شود، اندازه گیری می کنند. این سطح بر اثر اختلاف فشار بین دو طرف خود، تغییر شکل داده و اندازه گیری به این صورت است که در یک سمت، فشار مورد اندازه گیری بوده و در سمت دیگر فشار مرجع قرار دارد. این فشار مرجع حائز اهمیت بوده چرا که نوع فشار مورد اندازه گیری و نوع گیجی که باید اندازه گیری را انجام دهد را تعیین می کند.

گیج فشار پرتابل بهتر است یا نوع ثابت آن؟

این سوال ممکن است کمی فاقد اهمیت به نظر برسد، اما، باید بدانید که فشار سنج ها در دو نوع ثابت و پرتابل موجود هستند و شما باید بر اساس نوع نیاز خود هرکدام را تهیه کنید. در مورد گیج فشار پرتابل این نکته را باید در نظر داشت که این تجهیزات امکان حمل و جابه جایی مقادیر اندازه گیری و کنترل شده را برای شما فراهم کرده و همچنین گیج های فشار ثابت هم، به صورت نصبی و ثابت شده در محل جهت کنترل کردن دائم فشار در فرآیند صنعتی، عمل می کنند.

انواع واحدهای فشار

فشار دارای واحد های و یا یکاهای مختلفی بوده و هر کدام از آن‌ها در جدول پایین برای تبدیل آن‌ ها به یکدیگر آمده است:

کاربرد گیج های فشار

اندیکاتورهای فشار در تجهیزات مکانیکی مختلفی مانند انواع پمپ، کمپرسور هوا و... استفاده شده و در حوزه ی تجیهزات ابزار دقیق در فلومتر ها مانند انواع دبی سنج های اوریفیس و لوله ی پیتوت کاربرد زیادی دارد. برای دریافت لیست قیمت فلومتر و انواع تجهیزات ابزار دقیق با کارشناسان فروش در تماس باشید. گیج های فشار همچنین در صنایع زیادی دارای کاربرد بوده که در ادامه آن ها را ذکر کرده ایم:

• صنایع غذا و نوشیدنی
• صنایع دارویی
• صنایع پتروشیمی
• صنایع شیمیایی
• صنایع هوانوردی

سایر نکاتی که باید در هنگام انتخاب گیج فشار در نظر داشت

علاو بر نکات ذکر شده در بالا، نکات دیگری نیز باید در هنگام انتخاب گیج فشار در نظر داشت:

1. قاب: قاب ها در یک رنج وسیعی از متریال‌ها وپیکر بندی موجود هستند که استفاده از هرکدام از انواع مختلف آن ها وابسته به نیاز مصرف کننده است. به عنوان مثال در محیط های دارای خورندگی و شرایط سخت بهتر است از انواع مقاوم‌تر که از موادی  مثل استیل در ساخت آن‌ها استفاده شده است، بهره برد. 
2. فشاری که قرار است اندازه گیری شود: گیج فشار بر اساس بازۀ اندازه گیری خود انتخاب می‌شوند که برای گیج فشار عقربه ‌ای فشار کاری باید بین 3/1 تا 3/2 بازۀ کاری خود باشد.
3. فشار بالاتر از حد: گیج فشار دارای یک مقاومت محدود در برابر فشار بالاتر از حد هستند. بنابراین بسیار حائز اهمیت است که مطمئن شویم که گیج فشار دارای توانایی تحمل هر گونه فشار بیش از حدی است که ممکن است در مدار رخ می‌دهد. گیج فشار رایج می‌تواند به اندازۀ 15/1 تا 3/1 برابر حداکثر فشار را تحمل کرده و برای مقادیر بالاتر از این شما ناچار خواهید بود به دنبال گیج فشار مخصوص به خود باشید و یا از محدود کننده های فشار بالا استفاده کنید. لازم به ذکر است که حداکثر فشار مورد اندازه گیری نباید از 75% مقیاس انتخاب شده بیشتر باشد. بنابراین، رنج تعیین شده باید به میزان 2 برابر بیشتر از رنج کاری گیج باشد تا از آسیب به ساختار داخلی گیج جلوگیری کند. گیج فشار رنج وسیعی از mbar 0/5 تا bar 000/6 را اندازه گیری می‎کنند. مقیاس ها و علائم مشکی بر روی صفحۀ مدرج سفید درج شده‌‎اند.
4. دقت: به صورت درصد بیان شده و هر چه این درصد کمتر باشد، دقت گیج بیشتر است.
5. قطر صفحۀ مدرج: هرچه صفحۀ مدرج بزرگتر باشد، میزان خوانشی که گیج فشار انجام می‌دهد، دقیق‌تر است اما باید میزان فضایی که اشغال می‌کند را نیز در نظر داشت.
6. سازگاری مواد به کار رفته در ساخت با سیال مورد اندازه گیری: مواد به کار رفته در ساخت گیج فشاری که مرتبط با سیال هستند باید با آن سازگاری داشته باشند. گیج فشار استاندارد که از مس یا آلیاژ های مس ساخته شده اند با اکثر سیالات مثل هوا، روغن و آب سازگار هستند. اما گیج فشاری که از استین لس استیل (Stainless Steel) در ساخت آن ها استفاده شده است، برای سیالات خورنده و تهاجمی به کار برده می‌شوند. برای سیالات خورنده و تهاجمی و دارای ویسکوزیتۀ بالا یا خمیری، یا به شدت داغ، از یک دیافراگم جدا کننده استفاده می‌شود که به این ترتیب گیج فشار نسبت به سیال ایزوله شده ولی فشار انتقال میابد.
7. دمای سیال: گیج فشار دارای عناصر سازندۀ مس می‌تواند در دماهای 65 °c به کار برده شوند اما برای دماهای بالاتر از آن به عنوان مثال باید از 150 °c از Stainless steel استفاده کرد.
8. شرایط محیطی: گیج فشاری که استفاده می‌شود باید با شرایط محیطی سازگار باشد به عنوان مثال Stainless steel برای شرایط سخت و محیط های دارای خورندگی و انواع ضد آب می‌تواند برای شرایطی که در فضای باز قرار دارند به کار روند.
9. شیشه روی صفحۀ مدرج: وظیفۀ شیشۀ روی صفحۀ مدرج علاوه بر فراهم کردن امکان خوانش مقدار فشار، حفاظت از عقربه و صفحۀ مدرج بوده و عموماً در یک قاب دایر‌ه‌ای شکل نگه داشته می‌شوند. طلق، شیشۀ چند لایه، شیشه معمولی از متریال‌هایی هستند که در ساخت آن‌ها به کار رفته‌اند.
10. رزوه: این قسمت امکان نصب گیج بر روی لوله یا مسیر انتقال فرآیند را فراهم می‌کند. رزوه ها در انواع NPT، BSPT ، و سایر انواع در سایز های 1/8” تا  ½” موجود هستند. 
11. عقربه: به طور اساسی سه نوع عقربه در گیج فشار موجود است:

• عقربه‌های با تنظیم مقادیر کوچک (برای دقت های بسیار بالا)
• عقربه های دارای اصطکاکی
• عقربه های غیرقابل تنظیم و پهن (مناسب از نظر اقتصادی)

نتیجه: گیج فشار انواع مختلفی از نظر نوع و مشخصات اندازه گیری را دارا هستند. شرایط محیطی، دمای سیال، میزان فشار در حین کار، و دقت مورد نیاز،ثابت یا قابل حمل بودن ، نوع دیجیتالی یا آنالوگی بودن و یا اینکه از نوع خشک یا پر شده با مایع باشد، همگی از مواردی هستند که باید پیش از تهیۀ گیج فشار مورد نظر از آن اطمینان حاصل کرد.