شرکت باروس‌صنعت تامین‌کننده انواع تجهیزات اندازه‌گیری فشار
مقدمه :
فشـار یکی از متغیرهای چهارگانه ای است که اندازه گیری آن در صنایع فرآیندی مورد توجه می باشد. همانطور که میدانید فشـار عبارت است از میزان نیروی وارده بر یک سطح معین. چنانچه واحد نیرو بر حسب نیوتن و واحد سطح بر حسب مترمربع باشد، واحد فشـار بر حسب نیوتن بر مترمربع یا همان پاسکال خواهد بود.
به عنوان مثال فشـاری که هوای اطراف زمین، به سطح زمین وارد می کند برابر با ۱۰۱/۳۲ کیلوپاسکال است، و به آن فشـار جو یا اتمسفر گفته میشود.
واحد های اندازه گیری فشـار:
فشـار معمولا نسبت به یک نقطه مرجع اندازه گیری میشود.آن نقطه مرجع فشـار هوا و ا اتمسفر میباشد. فشـار هوا در یک نقطه به دمای میحط، ارتفاع از سطح دریا و شراط آب و هوا آن منطقه بستگی دارد. لذا هنگام اعلام فشـار هوا در یک نقطه، باید شراط اندازه گیری آن را نیز مشخص نماییم. مثلا فشـار هوا در سطح دریا و دما ۲۵°C (شراط استاندارد برابر با mm ۷۶۰ جیوه مباشد. آن فشـار به کمک آزمایش تریچلی و در سطح دریا قابل اندازه گیر است.
با انتخاب فشـار هوا به عنوان نقطه مرجع، سه نوع فشـار در صنعت قابل تعریف و اندازه گیری میباشد.
1- فشـار نسبی
2-فشـار مطلق
3-فشـار تفاضلی
فشار نسبی :
مبداء اندازه گیری این فشار، همان فشار جو در شرایط استاندارد(Bar ۱) است. مثلا فشاری که به میزان ۲Bar گیج بیان می شود، به این معنی است که به اندازه ۲Bar از فشار جو بالاتر است. فشارهای نسبی مثبت را که بالاتر از فشار جو قرار می گیرند؛ فشار گیج میگوییند.و فشارهای نسبی منفی را که پایین تر از فشار جو قرار می گیرند، فشار خلاء مینامند. هنگام اندازه گیری فشار نسبی باید به این نکته توجه داشت که چنانچه فشار جو تغییر کند، نقطه مبداء فشار جابجا خواهد شد. در نتیجه فشار اندازه گیری شده نیز باید تغییر کند.
فشار مطلق :
مبداء اندازه گیری فشـار مطلق، نقطه صفر یعنی فشـار خلاء میباشد. فشـار مطلق برابر است با مجموع فشـار هوا در منطقه و فشـار نسبی سیال. از فشـار مطلق بیشتر در محاسبات مهندسی استفاده می شود.
اما فشـار نسبی کاربردی تر است و در عمل بیشتر استفاده می شود. با توجه به اینکه نقطه مبداء اندازه گیری فشار، در فشـارهای نسبی و مطلق با یکدیگر متفاوت می باشد، هنگام اندازه گیری فشـار سیال در یک نقطه، ضروری است که نوع آنرا نیز مشخص نماییم. بدین منظور در انتهای واحدهای اندازه گیری فشـار یک حرف اضافه می شود که نشان دهنده نسبی یا مطلق بودن فشـار اندازه گیری شده است.
به عنوان مثال برای نمایش فشـارهای نسبی از Psig و یا Kpag و برای نمایش فشـار مطلق از Psia و یا Kpaa استفاده می شود. حرف g معرف Gauge، و حرف a معرف Absolute میباشد. به عنوان مثال فشـار جو برابر با 14/7Psia و یا 0Psig میباشد.
فشار تفاضلی :
در این حالت اختلاف فشار بین دو نقطه اندازه گیری میشود. فشار گیج نیز در حقیقت اختلاف فشار سیال مورد نظر با فشار جو میباشد .برای مواردی که فشار اندازه گیری شده اختلاف بین دو عدد است ، میتوان از خرف D که معرف Differential میباشد، استفاده نمود.
در شکل زیر بصورت شماتیک تفاوت بین این سه تعریف قابل مشاهده میباشد.
برخی فشـار سنج ها تنها جهت نمایش محلی فشـار ، به کار میروند و سیگنالی به اتاق کنترل ارسال نمی کنند. اکثر فشـار سنجهای نسبی که فشـار مثبت را اندازه گیری می کنند به این شکل هستند؛ اما فشـار سنج هایی که جهت نمایش فشـار بر روی سیستم کنترل یا پنل اپراتوری به کار می روند، توانایی ارسال سیگنال الکتریکی یا پنوماتیکی به اتاق کنترل را دارند که به نام ترانسمیترهای فشـار شناخته می شوند. در هر صورت یک فشـارسنج چه از نوع نمایشگر محلی و چه از نوع ترانسمیتر شامل سه بخش زیر است:
١- عنصر اولیه(Primary Element) :
این همان بخشی است که تحت تأثیر فشـار قرار می گیرد، و به آن سنسور گفته می شود. یک سنسور فشـار به نحوی ساخته می شود، تا زمانیکه تحت فشـار قرار گیرد، یک جابجایی مکانیکی تولید نماید، و یا اینکه برخی از مشخصه های آن تغییر کنند. فشـارسنج این تغییرات را که با فشـار وارد شده به سنسور متناسب می باشد، اندازه گیری می کند. به این بخش یک سلول فشـار(Pressure Cell) نیز گفته میشود.
فشـارسنج های نسبی و مطلق تنها یک سلول فشـار دارند. اما در فشارسنج های تفاضلی، فشـار به دو ورودی اعمال می شود، و سلول فشـار ، اختلاف این دو فشـار با یکدیگر را اندازه گیری می کند لذا این بخش در این فشـارسنج ها، سلول تفاضلی(Differentian Pressure Cell) گفته میشود. فشـارسنج ها بر اساس نوع سنسوری که در عنصر اولیه آنها به کار رفته است، تقسیم بندی می شوند.
در ادامه انواع مختلف سنسورهای فشـاررا معرفی خواهیم کرد. عنصر اولیه به طور پیوسته با سیال فرآیندی در تماس می باشد لذا به آن عضو مرطوب(Wetted Parts) یک فشارسنج نیز گفته می شود، با توجه به خورنده بودن اکثر سیالات موجود در فرآیندهای شیمیایی، این بخش فشارسنج باید از جنسی ساخته شود، که در برابر خوردگی مقاوم باشد.
۲- مبدل (Transducer):
دومین بخش یک فشار سنج، مبدل می باشد، مبدل تغییرات مکانیکی یا فیزیکی ایجاد شده در سنسور را به انرژی مکانیکی و یا الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می کند.
۳- انتقال دهنده(Transmitter):
این قسمت سومین بخش یک فشارسنج است که یک سیگنال الکتریکی و یا پنوماتیکی، متناب با خروجی مبدل و سیستم کنترل تولید و ارسال می کند. این بخش درنمایشگر های محلی(Pressure Gauge) فشار وجود ندارد زیرا این تجهیزات سیگنالی به اتاق کنترلی ارسال نمیکنند.
در شکل زیر نقشه تشریحی یک ترانسمیتر اختلاف فشار مشخص گردیده است.
انواع فشارسنج ها :
1-فشـار سنج های نسبی :
این فشـارسنج ها فشـار سیال را نسبت به فشـار جو اندازه گیری میکنند. نمایشگر های محلی فشـار (گیج های فشـار ) از این نوع میباشند. عقربه نشانگر فشـار در این فشارسنج ها، در صورتی که ورودی به نقطه ای متصل نباشد، روی عدد صفر قرار میگیرد. همانطور که گفته شد فشار هوا (1بار) به عنوان نقطه صفر در این فشـارسنج ها منظور میگردد. به این فشـارسنج ها گیج های فشـار (Pressure Gauge ) نیز گفته میشود.
2-فشار سنج های مطلق :
این فشـار سنج ها فشار سیال را نسبت به خلا(فشار صفر) اندازه گیری میکنند. بنابراین مجموع فشار سیال و فشـار جو را نشان میدهد.
3-فشـار سنج های تفاضلی :
فشارسنج های نسبی و مطلق یک ورودی فشار دارند که در اختیار کاربر قرار می گیرد تا آنرا به محل مورد نظر متصل نماید. اما فشارسنجهای تفاضلی دارای دو ورودی بوده و اختلاف فشـار بین دو نقطه را اندازه گیری می کنند. این دو ورودی با حروف H ، و L بر روی بدنه فشارسنج مشخص شده اند.
هنگام نصب فشارسنج های تفاضلی، باید دقت شود که نقطه با فشار بالا، به ورودی H و نقطه با شار پایین به ورودی L متصل گردد، تا فشـار خروجی به درستی (مثبت یا منفی) اندازه گیری شود. در شکل زیر چند نمونه از فشارسنجهای مختلف نشان داده شده اند.
البته تمامی فشارسنج ها احتیاج به دو ورودی فشـار درند، یک ورودی برای فشـار ی که قصد اندازه گیری آن را داریم، و دیگری بری فشـار مبنا منظور می شود.
در فشارسنج هایی که به منظور اندازه گیری فشار مطلق به کار می روند، ورودی فشـار مبنا را خلاء نموده و آنر مسدود می کنند، اما در فشارسنج های نسبی ورودی مبنا باز رها می شود، تا تحت تاثیر فشـار هوا قرار گیرد.
در فشارسنج های تفضلی، این دو ورودی در دسترس کاربر قرار می گیرند، تا با انتخاب خود آنها را به محل مورد نظر متصل نماید. شکل زیر ساختار داخلی دو سلول اندازه گیری فشار را نشان میدهد.
فشار سنج های تفاضلی باید با شیر های چند راهی (Manifold) به محل اندازه گیری متصل شوند تا به درستی بهره برداری شوند.
علاوه بر دسته بندی که در بالا ذکر شد، یک دسته بندی دیگر نیز در اندازه گیری فشـار وجود دارد. که بیان کننده شرایط سیال در زمان اندازه گیری فشـار میباشد. بر این اساس دو نوع فشـار برای سیالات قابل اندازه گیری میباشد.
1-فشـار استاتیک :
در این حالت فشـار سیال یکسان میباشد و در حین اندازه گیری نوسانات زیادی ندارد.
2-فشـار دینامیک :
در این نوع از سیالات فشـار پیوسته در حال تغییر میباشد و اندازه گیری را کمی با مشکل روبرو میکند.
مدارک فنی مهندسی مربوط به فشارسنج ها :
در مدارک فنی و مهندسی ابزار دقیق از حروف اختصاری برای معرفی پارامتر های مختلف استفاده میشود. چنانچه حرف P، در ابتدا آورده شده باشد ، نشان دهنده فشـار میباشد .لذا برای نمایش حالت های مختلف از حالت اختصاری زیر استفاده میشود:
P( Pressure ) : فشـار
PI( Pressure Indicator ) : نمایشگرهای محلی فشـار
PG( Pressure Gauge ) : نشان دهنده های فشـار
PT( Pressure Transmitter ) : ترانسمیتر های فشـار
DPT( Differential Pressure Transmitter) : فشـار سنج های تفاضلی یا اختلاف فشـار
برای مشاهده انواع ترانسمیتر های فشار لطفا کلیک کنید