گیج فشار یکی ار مهمترین و ضرورتی‌رین ابزار دقیق‌هایی 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.)

انقلاب صنعتی

عکس 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 ۱۶۴۳ 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.

فشارسنج‌های صنعتی

با ظهور انقلاب صنعتی در قرن ۱۸ نیاز به ابداع یک فشارسنج با ویژگی­‌های متناسب با فرآیندهای صنعتی بیش از پیش احساس شد. از این رو در سال ۱۸۴۹ 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 ۱۸۴۹، 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 با بارومتری در دست وی

عکس اوانجلیستا توریچلی مخترع بارومتر با بارومتری در دست وی

گیج فشار

تصویر یک 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:

۱-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.

۲-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 ۱۶۰۰ 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.

۳-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 ۴۰، ۵۰، ۶۳، ۸۰، ۱۰۰، ۱۶۰ و ۲۵۰ میلی­‌متر باشد.

۴-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 ۱۰ بار و کلاس دقت ۴ امکان خطای اندازه­‌گیری تا ۴% از ۱۰ بار یعنی ۰.۴ بار را دارد. بر اساس استاندارد EN-837 کلاس­‌های دقت ۰.۱، ۰.۲۵، ۰.۶، ۱، ۱.۶، ۲.۵ و ۴ قابل قبول هستند.

انواع مختلف گیج فشار

۵-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.

۶-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 ۱/۲ ، ۱/۴ و ۱/۸ اینچ ساخته می‌­شوند.

۷-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، ماشین‌ ­سازی، 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.