Pressure Gauge Diaphragm

گیج فشار یا فشارسنج دستگاهی است برای سنجش فشار که در بیشتر موارد از مکانیزم مکانیکی بوردون تیوب، گاهی مکانیسم دیافراگی و در بعضی موارد از سیستم بیلوز المنت استفاده می‌نماید.
در تمامی این مکانیسم‌ها، گیج فشار یا فشارسنج با تغییر حالتی که المنت اندازه‌گیری کننده، در اثر تغییرات فشار پیدا می‌کند و انتقال این تغییر حالت به یک عقربه یا نشان‌گر که بر روی یک صفحه کالیبره شده که بر اساس تغییرات رنج فشار مندرج گردیده است می‌چرخد، به سادگی مقادیر فشار در محدوده وسیعی از خلاء تا ۱۰۰۰ بار را اندازه‌گیری می‌کند. گیج فشار یا فشارسنج عموماً فشار گاز یا مایع را که هر کدام نوعی سیال هستند اندازه می‌گیرد.
گیج فشار دیافراگمی diaphragm pressure gauge یک مبدل مکانیکی فشار می‌باشد که برای آشکارسازی تغییرات اندک فشار، بکار می‌رود. دیافراگم از یک صفحه تخت یا دارای انحنا تشکیل شده است که با یک اهرم به یک عقربه متصل شده است. با اعمال فشار به دیافراگم و تغییر شکل آن، اهرم متناسب با فشار اعمالی جابجا می‌شود. بدین وسیله می‌توان فشار اعمال شده را اندازه‌گیری کرد. فلز بکار رفته بایستی از نوع الاستیکی باشد. چون فشار فرآیند به سطح وسیعی وارد می‌گردد از این رو دستگاه نسبت به تغییرات اندک فشار، دارای حساسیت می‌باشد.

فشار در تعریف علمی، به اصطلاح نیروی لازم برای جلوگیری از پخش شدن مایع است و معمولاً به صورت نیرو بر سطح تعریف می‌شود. گیج فشار تفاضلی یا فشارسنج معمولاً به صورت مبدل (تبدیل‌کننده) کار می‌کند و سیگنالی وابسته به اثر فشار تولید می‌نماید. برای این منظور می‌توان سیگنال الکتریکی را در نظر گرفت. گیج فشار یا فشارسنج روزانه برای کنترل و مانیتورینگ منظورهای مختلفی استفاده می‌شوند. گیج فشار یا فشارسنج می‌توانند به طور غیر مستقیم برای اندازه‌گیری سایر متغیرها نیز به کار روند.
فشار با یکاهای مختلفی بیان می‌شود. یکای استاندارد در دستگاه SI پاسکال می‌باشد که برابر(۱Pa=1N/m2) است. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیرو بوده که بر یک متر مربع سطح جسم وارد می‌گردد. بهترین واحدی که می‌تواند مرجعی برای سایر واحدهای اندازه‌گیری فشار به کار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف می‌شود. همچنین فشار برحسب واحدهای bar،mbar،mmHg،psi،mmH2O نیز بیان می‌گردد. در مورد واحد فشار پرمصرف پاسکال، چون پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال (kpa) که برابر ۱۰۰۰پاسکال است، استفاده می‌کنند. هر جو یا اتمسفر تقریبا برابر ۱۰۰ kpa است.

براساس مبنای تعیین شده برای اندازه‌گیری فشار آن را به سه صورت زیر در نظر می‌گیرند:
۱. فشار مطلق: اگر در ظرفی مولکول نباشد فشار صفر است به فشار اندازه‌گیری شده روی یک مقیاس دارای فشار صفر به عنوان نقطه مرجع فشار مطلق(absolute pressure) گفته می‌شود به عبارت دیگر فشار مطلق فشاری است که برمبنای خلا کامل اندازه‌گیری می‌شود و خلا کامل به عنوان مرجع اندازه‌گیری یا صفر مبنا درنظر گرفته می‌شود.
۲. فشار سنجش: فشاری است که برمبنای فشار اتمسفر سنجیده می‌شود و فشار اتمسفر به عنوان مرجع اندازه‌گیری یا صفر مبنا درنظر گرفته می‌شود مقادیر اختلاف فشار بین یک فشار بالاتر از فشار اتمسفری و فشار اتمسفری فشار سنجه‌ای مثبت نامیده می‌شود در حالی که اختلاف فشار بین یک فشار پایین‌تر از فشار اتمسفری و فشار اتمسفری فشار سنجه‌ای منفی یا خلا نامیده می‌شود. مقادیر فشار سنجه‌ای با تغییر فشار محیط اندکی تغییر می‌کند.
۳. فشار تفاضلی یا اختلاف فشار: عبارتست از اختلاف فشار بین دو نقطه متمایز یک سیستم. برای مثال جریان یک سیال در امتداد یک محدوده داخل یک لوله باعث ایجاد اختلاف فشار می‌شود و از آن برای تعیین فلو گاز یا سیال استفاده می‌شود، این اصل اساس کار صفحه روزنه‌دار است.
بنابراین فشار سنجش برابراست با فشار مطلق منهای فشار اتمسفر یا فشار مطلق جمع جبری فشار مطلق و فشار اتمسفر است.


قطر گیج فشار	دقت گیج فشار	جنس گیج فشار	اندازه گیج فشار	رنج گیج فشار

کاربرد و مزایای گیج فشار دیافراگمی | فشارسنج دیافراگمی

اندازه‌گیری فشار
این کاربرد، کاربرد مستقیم سنسورهای فشار است که در مواردی از جمله تجهیزات هواشناسی، هواپیما، اتومبیل، صنایع پتروشیمی، نفت و گاز و بخار، تجهیزات آب‌رسانی، صنعت و سایر وسایلی که در آن‌ها فشار کارایی دارد به کار می‌رود.

اندازه‌گیری ارتفاع از سطح دریا
کاربرد آن در هواپیما، موشک، ماهواره، بالن‌های هواشناسی و غیره می‌باشد. در تمامی این کاربردها از رابطه بین تغییرات فشار با ارتفاع نسبت به سطح دریا استفاده می‌شود طبق این رابطه هرچه از سطح دریا بالاتر می‌رویم فشار به طور ثابتی کاهش پیدا می‌کند و همین رابطه می‌تواند با اندازه‌گیری فشار، ارتفاع را در اختیار ما قرار دهد. در کاربردهای موقعیت‌یابی، برای تشخیص جاده‌های تپه‌ای (برای موقعیت یابی اتومبیل) و یا ارتفاع طبقات ساختمان‌ها (برای موقعیت‌یابی فرد پیاده) استفاده می‌شود.

اندازه‌گیری جریان
می‌توان با کمک اثر ونتوری و رابطه آن با فشار، جریان را اندازه گرفت. اثر ونتوری از لحاظ تعریف اثر کاهش فشار در سیالی است که از یک لوله باریک عبور می‌کند.

اندازه‌گیری عمق
می‌توان از سنسور فشار برای اندازه گیری ارتفاع سطح مایع استفاده کرد.معمولاً از این تکنیک برای اندازه‌گیری مکان جسم غوطه‌ور در آب (مانند غواص‌ها، زیردریایی‌ها) و یا ارتفاع سطح مایع درون یک مخزن (مانند مایع داخل برج آب) استفاده می‌شود. برای بیشتر کاربردهای عملی، سطح مایع متناسب با فشار است.

انواع خطا و کالیبراسیون گیج فشار دیافراگمی | فشارسنج دیافراگمی

۱- خطای صفری: همیشه یک مقدار معین خطا داریم. اگر خطا بیش از ۵٪ بود با پوینترکش عقربه را سر جای خودش می‌گذاریم و اگر کمتر بود همیشه از مقدار قرائت شده خودمان کم می‌کنیم.

۲- ضرب به دری:همیشه خطا با یک ضریب ثابت افزایش می‌یابد(مثلا ۲٪مقدار اندازه‌گیری). با تغییرات connection link این مشکل حل می‌شود.

۳- هیسترزیس: خطا مانند منحنی هیسترزیس تغییر می‌کند (مثلا گاهی در ۵۰٪ ابتدا افزایش خطا و در ۵۰٪ بعدی کاهش خطا را داریم) با تغییرات sector link این مشکل حل می‌شود.
توجه: با کمک گیج فشار می‌توان سطح یک مخزن را اندازه‌گیری کرد به این نحو که افزایش ارتفاع مایع درون مخزن با تغییرات فشار اعمال شده به کف مخزن نسبت مستقیم دارد.
توجه: به منظور کنترل بهتر فرایند نوعی از گیج‌ها در بازار پیدا می‌شود که توانایی تعریف کردن set point نیز وجود دارد و می‌تواند یک آلارم یا تریپ را به اتاق کنترل بفرستد.که به آنها سوئیچ گیج می‌گویند.

به منظور کالیبراسیون گیج فشار چند روش مختلف وجود دارد:

روش dead weigh tester که در این مورد با استفاده از وزنه، که هر وزنه تولید نیروی معینی می‌کند؛ فشار به دستگاه اعمال می‌شود که با تست چند وزنه روی گیج فشار معیوب می‌توان به نوع خطای آن پی برد.
روش مقایسه با گیج فشار مرجع سالم که در این مورد گیج فشار معیوب بر روی دستگاه بسته می‌شود و در ضمن دستگاه نیز یک گیج مرجع کالیبره شده دارد. با پمپ کردن دستگاه فشار به هر دو گیج یکسان وارد می شود و شما می‌توانید نحوه افزایش خطا را مشاهده کنید.

نکات نصب گیج فشار دیافراگمی | فشارسنج دیافراگمی

۱- در صورت نیاز والوی در مسیر گیج فشار یا فشارسنج قرار داده شود تا بتوان به راحتی برای انجام کالیبراسیون یا تعمیرات آن را از محل نصب جدا کرد. در صورتیکه گیج فشار بخواهد از طریق این والو در معرض فشار قرار گیرد بایستی والو را به آهستگی باز کرد.

۲- اتصال گیج فشار یا فشارسنج به گونه‌ای آب‌بندی شود که عاری از هر گونه نشت باشد. برای این منظور لازم است برای فشارسنج با دندانه‌های موازی از واشر آب‌بندی که مناسب سیال در تماس و مقدار فشار اعمالی است استفاده شود. برای گیج فشار با دندانه‌های مخروطی Tapered می‌توان از موادی مانند نوار تفلون یا هر پوشاننده دیگر دنده استفاده کرد یا موادی به دندانه‌های نری اتصال اعمال شود که باعث شود به دندانه‌های مادگی محل اتصال بچسبد و عمل آب بندی را انجام دهد.

۳- برای گیج فشار یا فشارسنج که به صورت مستقیم بر روی خط (فشار) نصب می‌شوندDirect Mounting ، با استفاده از آچار بایستی گشتاور لازم ایجاد شود.

۴- در مورد گیج فشار یا فشارسنج که بر روی پانل نصب می‌شوند (به صورت نصب سطحی یا نصب هم تراز)، لازم است در حالی که گشتاور محکم‌کننده به اتصال وارد می‌شود، با یک آچار که بر روی شش گوش یا چهار گوش تعبیه شده در محل فشار ورودی به گیج فشار یا فشارسنج محکم شده است و در جهت مخالف گشتاور محکم کننده نیرو وارد می‌کند، از چرخش فشارسنج و صدمه دیدگی محل نصب پیشگیری ‌کرد. هرگز نباید برای محکم کردن اتصال گیج فشار، بدنه آن را با وسیله‌ای گیر انداخت یا محکم گرفت، زیرا منجر به صدمه دیدگی آن می‌شود. بلافاصله پس از محکم کردن اتصال، باید از آب‌بندی بودن و عدم وجود نشتی اطمینان پیدا کرد.

توضیح :در نصب سطحی Surface Mounting گیج فشار یا فشارسنج به گونه‌ای بر روی پانل نصب می‌شود که قسمت پشتی بدنه گیج فشار یا فشارسنج بر روی سطح قرار می‌گیرد و در نصب هم تراز Flush Mounting، قسمت جلویی فشارسنج هم تراز پانل می‌شود و معمولاً با سه تا پیچ از جلو یا بواسطه گیره از پشت به بدنه پانل محکم می‌شود.

۵- گیج فشار یا فشارسنج را بایستی به صورت کاملاً عمودی و با تلورانس حداکثر ۵ درجه انحراف نصب کرد، مگر آن که بر روی صفحه مدرج آن زاویه‌ای دیگر را برای نصب مشخص کرده باشد. هرچه انحراف بیشتر باشد، درستی فشار نشان داده شده توسط آن خراب‌تر می‌شود.

۶- در صورتی که گیج فشار یا فشارسنج مجهز به سیستم تخلیه فشار در مواقع اضطراری یا اصطلاحاً Blow Out باشد، لازم است فشارسنج با یک فاصله حداقل ۲۰میلی‌متری (۲ سانتی‌متری) از هر گونه مانعی نصب شود.

۷- در صورتی که گیج فشار یا فشارسنج در محل نصب در معرض شوک‌های مکانیکی است، باید از طریق یک لوله قابل انعطاف آن را دورتر از محل ایجاد شوک مکانیکی نصب کرد.

۸- در صورتی که گیج فشار یا فشارسنج و نگه‌دارنده آن در معرض ارتعاشی قرار گیرد که به صورت پیوسته و همراه با لرزش مداوم عقربه آن همراه باشد، می‌توان از گیج فشار که با مایع (مثل سیلیکون ، گلیسیرین و...) پر شده‌اند استفاده کرد تا فشارسنج صدمه نبیند. وقتی دامنه ارتعاش خیلی زیاد باشد، بهتر است مانند حالت شوک مکانیکی گیج فشار یا فشارسنج را دورتر از محل، نصب کرد.

۹- در صورتی که گیج فشار یا فشارسنج در معرض پالس‌های فشار باشد(مثل گیج فشار نصب شده روی پمپ‌ها)، دامنه تغییرات ناگهانی عقربه آن زیاد بوده و منجر به کاهش عمر کاری جز حسگر فشارسنج (مثل لوله بوردون، دیافراگم یا کپسول) و سیستم متحرک (شامل چرخ دنده‌ها و فنر که بین جز حسگر فشار و عقربه قرار دارد) می‌شود. برای کاهش این پالس‌های فشار، لازم است یک دمپر(Damper) بین منبع ایجاد فشار و گیج فشار قرار داد.

۱۰- حفاظت فشارسنج از دماهای خیلی بالا و خیلی پایین دشوار است. بهتر است در این گونه موارد تا جای ممکن گیج فشار یا فشارسنج را از منبع حرارت یا سرما دور نگه داشت و با توجه به ضریب تصحیح دمایی که سازنده اعلام کرده ( ۰.۰۴ تا ۰.۰۸ درصد مقدار گستره اندازه‌گیری به ازای هر درجه سلسیوس) ، قرائت‌های انجام شده از روی فشارسنج را تصحیح کرد. معمولاً دمایی که در آن گیج فشار نیاز به تصحیح ندارند۲۰±۲ درجه سانتی گراد است.

۱۱- در صورتی که سیال فرآیندی که با گیج فشار یا فشارسنج نصب شده در تماس است خیلی داغ باشد، یک سیفون یا وسیله مشابهی که با مایع منقبض‌کننده‌ای پر شده است بایستی اضافه کرد. سیفون یا وسیله مشابه باید نزدیک گیج فشار بوده و با مایع منقبض‌کننده‌ای آن را پر کرد تا از رسیدن سیال داغ به فشارسنج جلوگیری کند. سیال فرآیندی که با گیج فشار یا فشارسنج در تماس است نبایستی اجازه پیدا کند در درون جز حسگر فشار یخ بزند یا کریستالی بشود.

۱۲- در صورتی که دمای سیال در تماس با گیج فشار یا فشارسنج را نمی‌توان اصلاح کرد، معمولاً از جداساز Separator که بین سیال فرآیند و گیج فشار قرار می‌گیرد، استفاده می‌کنند. این جداساز حاوی یک سیال یا ماده‌ای است که می‌تواند دمای سیال فرآیند را تحمل کند.

۱۳- در صورتی که گیج فشار یا فشارسنج به گونه‌ای نصب شود که در محلی بالاتر یا پایین‌تر از محلی که قصد اندازه‌گیری فشار آن وجود دارد باشد، فشار استاتیک ناشی از ارتفاع ستون مایعی که بر روی گیج فشار وارد می‌شود ممکن است قابل صرف‌نظر نباشد ، لذا بایستی فشارسنج را مطابق با آن شرایط و با لحاظ کردن اثر ارتفاع ستون مایع کالیبره کرد و بر روی صفحه مدرج گیج فشار یا فشارسنج مقدار جبران فشار ناشی از ارتفاع ستون مایع را درج کرد.