اگر در حوزه صنعت یا در برخی موارد مانند حوزه نفت و گاز فعالیت دارید، به احتمال زیاد واژه گیج فشار را چندین و چند بار شنیده‌اید. گیج فشار که پرشر گیج، مانومتر و فشارسنج نیز نامیده می شود، ابزارهایی برای سنجش فشار موجود در محیط واکنش یا محیط صنعتی هستند که از یک شیوه خاص برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کنند. پرشر گیج در انواع های مختلف مانند گیج فشار عقربه ای، دیجیتال، دیافراگمی، گاز، وکیوم، آب، گاز، استیل، برنجی و غیره وجود دارد. وجود گیج فشار در صنعت و در پالایشگاه‌ها بسیار مهم و ضروری است و از رخ دادن بسیاری از حوادث جلوگیری می‌کند. فشار یکی از اصلی‌ترین عوامل تأثیر گذار بر واکنش شیمیایی شناخته می‌شود و تغییر در آن می‌تواند سرعت واکنش را تغییر دهد. پس مسئله سنجش فشار هم در صنعت و هم در واکنش‌های شیمیایی موضوع مهمی است. بنابراین در این مطلب تصمیم داریم که پرشر گیج رو معرفی کنیم و نشان دهیم که چگونه عمل می‌کند.
گیج فشار یا پرشر گیج pressure gauge چیست؟
گیج فشار یا pressure gauge یک دستگاه صنعتی برای اندازه گیری فشار در یک مخزن، در یک سیستم لوله کشی، در محیط واکنش یا حتی در یک مخزن دفن شده در زمین یا در زیر دریا است. این فشارسنج ها هم مانند عقربه‌های ساعت هستند و در حقیقت حرکت عقربه‌های آنها با توجه به فشار اعمال شده روی آنها صورت می‌گیرد. فرض بگیرید که شما یک لوله پلاستیکی منعطف در دست دارید و با دمیدن در آن، لوله پلاستیکی حالت سفت و غیر منعطف به خود می‌گیرد. اگر فشار دمیدن خود را کم کنید، ابتدا کمی خمیده شده و در نهایت به طور کامل می‌خوابد. این اصول اولیه حاکم بر طراحی پرشر گیج است که در ابتدا توسط شخصی به اسم بوردون طراحی شد. پرشر گیج ابزاری برای اندازه گیری فشار در یک سیستم و گزارش آن به صورت داده های آنالوگ یا دیجیتال است. در این ابزارها یک قسمت حسگر و یک قسمت نشانگر به کار گرفته شده است که تغییرات هر کدام از آنها در برابر فشار ما را به یک عدد می‌رساند که می‌توانیم آن را به عنوان تغییرات فشار گزارش کنیم. گیج اختلاف فشار و گیج فشار عملکردی مشابه دارند، اما گیج اختلاف فشار اختلاف بین دو نقطه را نشان می‌دهد و از پرشر گیج برای اندازه گیری فشار یک نقطه نسبت به حالت استاندارد و مبنا استفاده می شود. این گیج از لحاظ کاربرد با گیج اختلاف فشار متفاوت است.
پرشر گیج چگونه عمل می‌کند؟
اگر به دنبال درک نحوه عملکرد پرشر گیج هستید، مثال لوله پلاستیکی ذکر شده در بند قبلی را در نظر بگیرید. اگر این لوله پلاستیکی را به شیر آب وصل کنید، در ابتدا فقط کمی از حالت خوابیده خارج می‌شود. اما اگر شیر آب را بیش از اندازه باز کنید، به طور کامل به صورت افقی یا عمودی باقی مانده و همان حالت را حفظ می‌کند. در حالت دوم ما فشار زیادی به لوله پلاستیکی وارد کرده‌ایم و این همان سیستمی است که در پرشر گیج استفاده شده است. دستگاه فشارسنج به یک مخزن یا به یک سیستم لوله کشی وصل می‌شود. اگر فشار محیطی کم باشد، عقربه‌های آن بر روی فشار کم باقی مانده و در فشارهای بالا، به سمت اعداد بالاتر می‌کند.
پرشر گیج چگونه ساخته شد؟
در بندهای قبلی گفتیم که اولین پرشر گیج توسط بوردون ساخته شد. اگرچه گیجهای فشاری تفاضلی، پرشر گیج های دیافراگمی یا حتی گیجهای فشاری روغنی با سیستم‌های متفاوتی طراحی شده‌اند، اما به طور کلی طراحی آنها بر مبنای گیج طراحی شده توسط بوردون بوده است. بوردون یک لوله C شکل از جنس برنز، برنج، آلیاژهای مس، فولاد ضد زنگ و نیکل ساخت. این لوله انعطاف پذیری نسبتاً مناسبی داشت که انتهای آن بسته بود. انتهای این لوله به یک اهرم دندانه‌ای متصل به یک عقربه وصل شده بود که با حرکت لوله C شکل، امکان حرکت عقربه هم فراهم می‌شد. بوردون به این نتیجه رسید که هنگام دمیدن در داخل این لوله یا وصل کردن آن به شیر آب، خمیدگی لوله کمتر شده و کم‌کم بافت آن باز می‌شود و عقربه به سمت راست حرکت می‌کند.
فشارسنج اولیه بوردون بسیار ساده و ابتدایی بود، اما به اندازه خود در پیشرفت این حوزه نقش مهمی داشته است. این سیستم معمولی بعدها با سیستم‌های استاندارد فشاری عدد گذاری شد و به عنوان نسل اولیه پرشر گیج معرفی شد. البته سایر سیستم‌ها بر مبنای روش‌های متفاوتی کار می‌کنند که نتیجه همه آنها یکسان است. گیج فشار در سایزهای مختلف مانند صفحه 6 سانت، صفحه 10 سانت و صفحه 16 سانتیمتر تولید می شود.
انواع گیج فشار
با توجه به ساز و کار طراحی شده برای گیجهای فشار، انواع مختلفی از آنها در صنعت وجود دارد که هر کدام از آنها در حوزه خاص استفاده می‌شوند. البته ساز و کار کلی و مبنای بستر ساده از این فشار سنج ها یک سیستم کلی است، اما در هر صورت از سیستم‌های متفاوتی برای نمایش فشار موجود در محیط استفاده می‌کنند. معروف‌ترین مدل‌های مربوط به این فشار سنج‌ها عبارتند از:
- عقربه‌ای
- تست
- روغنی
- خشک
- تفاضلی
- منفی
- خلاء
- دیافراگمی
نکات مهم در خرید گیج فشار
با توجه به مدل‌هایی که برای فشار سنج ذکر شد، مسئله انتخاب بین آنها به یک موضوع مهم تبدیل می‌شود و اغلب چالش‌هایی به وجود می‌آورد. این موضوع باعث شد که ما هم گذری به این محصولات مهندسی داشته باشیم و نکاتی در مورد شرایط انتخاب آنها ذکر کنیم:
- توجه به فشار موجود در محیط: فشارسنج‌ها وسیله‌ای برای اندازه گیری هستند. شما هیچ وقت یک وزنه ۵۰۰ کیلویی را نمی‌توانید بر روی یک ترازو با ظرفیت ۱۰۰ کیلو قرار دهید. پس باید در بررسی مهندسی خود به این موضوع توجه داشته باشید که فشار محیط تا چه اندازه بالا است و کدام فشارسنج را انتخاب کنید.
- توجه به قطر و اندازه صفحه نمایش پرشر گیج: این موضوع به این دلیل اهمیت دارد که گیج فشار همیشه در نزدیکی شما و در معرض دید شما نیستند. گاهی ممکن است مجبور شوید که از فاصله دور به این ابزارهای مهندسی نگاه کنید یا حتی طراحی مهندسی اجازه استفاده از ابزارهای بزرگ را به شما ندهند. با توجه به شرایط موجود باید انتخاب کنید که اندازه صفحه به چه صورت باشد.
- نحوه اتصال فشار سنج: فشارسنج ها معمولاً بر روی یک مخزن یا بر روی یک سیستم لوله کشی نصب می‌شوند تا فشار موجود در آن را اندازه گیری کنند. نحوه نصب آنها با توجه به شرایط سیستمی ممکن است افقی یا عمودی باشد. در هر صورت در انتخاب گیج فشار باید به این نکته هم توجه داشته باشید.
به طور کلی مباحث مربوط به پرشر گیج بسیار وسیع و پیچیده هستند، اما امیدواریم که در این مطلب کلیات و بخش عمومی آن را معرفی کرده باشیم که به اندازه کافی از آن بهره ببرید. اگر نیاز به اطلاعات بیشتری دارید، از بخش نظرات با ما در تماس باشید.