منوی دسته بندی

فشار

فشار در ابزار دقیق

اندازه گیری فشار یکی از اساسی ترین عملکردهای ابزار دقیق در هر صنعتی است.

 دستگاه های اندازه گیری فشار در همه جا وجود دارد و گزینه های بی شماری وجود دارد.

اندازه گیری فشار یکی از اساسی ترین عملکردهای ابزار دقیق در هر صنعتی است. از یک پالایشگاه نفت گرفته تا یک بولدوزر، اندازه گیری فشار هوای فشرده، سیال هیدرولیک، مایعات فرآیندی، بخار، یا رسانه های بی شمار دیگر یک اتفاق روزمره است و برای همه نوع کنترل حیاتی است.

در نتیجه، دستگاه های اندازه گیری فشار در همه جا وجود دارند و گزینه های بی شماری نیز وجود دارد.

بررسی فناوری‌ها به‌طور کلی می‌تواند کاربردهای بهتری را به همراه داشته باشد، اگرچه به احتمال زیاد برای هر نقطه خاصی استثنا وجود خواهد داشت.

فشار که در اصطلاح مکانیکی تنش فشاری نیز نامیده می‌شود، دارای ویژگی‌های یاست که بر رویکردهای اندازه‌گیری آن تأثیر می‌گذارد:

  • معمولاً بر حسب واحد نیرو در واحد سطح تعیین می شود.
  • در سیالات ساکن و متحرک وجود دارد.
  • فشار سیال همیشه به عنوان یک تفاوت با چیز دیگری اندازه گیری می شود.

نوع اندازه گیری فشار را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

فشار مطلق در برابر خلاء مطلق اندازه گیری می شود و به طور کامل اثرات فشار اتمسفر را کاهش می دهد.

 این معیار عمدتاً برای تحقیق یا طراحی استفاده می‌شود، اما برخی کاربردها وجود دارد که خواندن مطلق در یک زمینه فرآیند مفید است.

 از آنجایی که کشیدن خلاء کامل در داخل محفظه حسگر عملی نیست، سنسورها معمولاً قرائت گیج را با استفاده از یک ضریب تصحیح ثابت یا واحدهای پیچیده تر از فشار فشارسنجی اندازه گیری شده تنظیم می کنند.

فشار دیفرانسیل فشاری است که در یک ناحیه یا ظرف در برابر دیگری اندازه گیری می شود.

تفاوت بین این دو است و فشار هر یک از طرفین را نسبت به جو یا خلاء در نظر نمی گیرد.

فشار گیج که نوعی فشار دیفرانسیل است، فشاری است که در یک ناحیه یا ظرف در برابر جو اندازه گیری می شود. این رایج ترین عمل است.

دو واحد رایج اندازه گیری فشار psi و bar هستند.

در حالی که اولی عمدتاً هنوز در ایالات متحده استفاده می شود، در حالی که واحد متریک  رایج تر است.

 نوار تا حد زیادی جایگزین پاسکال و کیلوپاسکال شده است زیرا اعداد راحت تر هستند.

 بسیاری از واحدهای اندازه گیری دیگر نیز وجود دارند، اما کاربرد آنها به طور کلی به برنامه های کاربردی اختصاص داده شده است.

 هر دو psi و bar از پسوند “a” یا “g” برای نشان دادن مطلق یا گیج استفاده می کنند. وقتی هیچ پسوندی وجود ندارد، گیج فرض می شود.

انواع ابزار دقیق فشار

گیج‌های مکانیکی قدیمی  از یک “لوله بوردون” منحنی و بسته استفاده می‌کنند که با افزایش فشار داخلی تمایل به صاف شدن دارد.

اندازه گیری فشار دیفرانسیل مطلق یا گیج را مشخص نمی کند، زیرا هر دو طرف اندازه گیری مستقیماً مقایسه می شوند.

اگر فشار دیفرانسیل بین دو مخزن ۵۰ psi باشد، مخازن می تواند ۱۰ psi و ۶۰ psi یا ۵۰۰۰ psi و ۵۰۵۰ psi باشد.

 هیچ راهی برای تعیین فشار نسبت به جو بدون سنسور دیگری وجود ندارد. فشارهای دیفرانسیل اغلب از پسوند “d” استفاده می کنند.

به طور سنتی، گیج های مکانیکی با لوله های بوردون منحنی استاندارد بودند، و هنوز هم در بسیاری از صنایع  موجود هستند.

با این حال، مانند سایر اشکال ابزار دقیق، نسخه های الکترونیکی محبوبیت پیدا کرده اند.

فشار سنج مکانیکی

فشار سنج مکانیکی

فشارسنج دیجیتال

فشار سنج دیجیتال

دقت، برد و ایمنی

ابزارهای فشار الکترونیکی و گیج های مکانیکی دقت را با همان اندازه  بیان می کنند و یک ضریب خطا را به عنوان درصد محدوده مشخص می کنند.

به عنوان مثال، یک گیج ۰-۵۰۰ psi با کیفیت خوب می تواند دقت سطح عملکرد خود را ارائه دهد و در عین حال امکان افزایش فشار یا افزایش فشار را فراهم کند.

 به عبارت دیگر، اگر فرآیند شما با سرعت ۷۵ psi اجرا می‌شود، بهتر است از گیج psi 0-100 به جای گیج ۰-۵۰۰ psi استفاده کنید، حتی اگر رتبه‌بندی دقت یکسانی داشته باشند.

 محدوده ضعیف اغلب به عنوان رایج ترین اشتباه در هنگام انتخاب و اعمال دستگاه های فشار ذکر می شود.

برخی از سنسورهای الکترونیکی می توانند محدوده خود را تنظیم کنند.

 به عنوان مثال، یک واحد طراحی شده برای اندازه گیری ۰-۵۰۰ psi را می توان به صورت الکترونیکی تنظیم کرد تا ۰-۳۰۰ را بخواند. این به پخش شدن ناحیه خواندن مربوطه روی سیگنال ۴-۲۰ میلی آمپر کمک می کند، اما در واقع دقت را افزایش نمی دهد. نسبت کاهش در اکثر موارد مانند مقیاس کامل ۰-۵۰۰ خواهد بود.

هنگام تلاش برای تعیین سطح مناسب از استحکام، کاربران باید در نظر داشته باشند که در داخل سیستم چه می‌گذرد.

 چکش آبی که هنگام حرکت یک سیال و باز یا بسته شدن ناگهانی یک دریچه ایجاد می شود، یک سنبله فشار را با سرعت صوت از طریق سیستم می فرستد که می تواند به سنسور آسیب برساند یا حداقل آن را از کالیبراسیون خارج کند.

کاربردهای استاتیک و سیالات تراکم پذیر به اندازه یک محیط پویاتر به محافظت در برابر سنبله ها نیاز ندارند.

نکات مهم در انتخاب ابزار دقیق فشار

محیط : نیازهای ایمنی یک کارخانه فاضلاب با یک پالایشگاه نفت متفاوت است.

بسیاری از گزینه‌ها می‌توانند با محیط‌هایی مطابقت داشته باشند که نیاز به ضد انفجار یا ابزار دقیق ایمن دارند.

 علاوه بر این، بسیاری از شرکت‌ها قواننی را در مورد اینکه چه چیزی و کجا استفاده می‌شود، وضع کرده‌اند.

 از سوی دیگر، اگر محیط  انفجاری یا نگران کننده نباشد، تنوع دستگاه های موجود بسیار بیشتر است.

 همچنین حجیم بودن واحد بیشتر به تجهیزات الکترونیکی جانبی مورد نیاز برای برقراری ارتباط بستگی دارد.

 یک مبدل ساده با تنها یک پیگتیل خروجی ۴-۲۰ میلی آمپر می تواند بسیار جمع و جور باشد، در حالی که یک فرستنده هوشمند با اتصال فیلدباس بزرگتر خواهد بود تا مدار اضافی را در خود جای دهد.

اتصالات نصب :

ابزارها معمولاً دارای ورودی رزوه لوله هستند که از سایز  ۱/۸″ تا ۱/۲″ اینچ متغیر است.

NPT یا BSPT. با این حال، گزینه های اضافی برای کاربردهای تخصصی تر، از جمله موارد بهداشتی وبرای  سایر گزینه های فلنج کاربرد دارد.

دستگاه های فشار دیفرانسیل اغلب از منیفولدها برای ساده سازی اتصالات استفاده می کنند.

ارتباط : بیشتر مبدل‌ها نوعی سیگنال آنالوگ ولتاژ، خازن یا مقاومت را به صورت بومی ایجاد می‌کنند.

برای انتقال، این به یک فرمت استانداردتر مانند سیگنال آنالوگ ۴-۲۰ میلی آمپر تبدیل می شود.

که ممکن است شامل تهویه سیگنال اضافی برای اطمینان از انتقال قابل اعتماد باشد.

فرستنده ها همچنین از طریق فیلدباس، بی سیم ارتباط برقرار می کنند و ممکن است ارتباط HART را اضافه کنند.

فناوری سنجش : حداقل ۱۰ فناوری و تغییر برای تبدیل فشار به سیگنال الکترونیکی مقیاس‌پذیر وجود دارد، اما هیچ‌کدام جهانی نیستند.

 سازندگان دستگاه تمایل دارند از یک یا دو فناوری به دنبال ترکیبی از ویژگی‌های عملکرد و کاربرد تجاری استفاده کنند و تمام تلاش خود را برای بهینه‌سازی عملکرد و به حداقل رساندن ایرادات انجام می‌دهند.

برخی از تامین کنندگان از چندین فناوری حسگر استفاده می کنند زیرا آنها برای محدوده خاصی بهینه شده اند. قابلیت های ریزپردازنده ها در فرستنده های هوشمند نقاط ضعف حسگر را جبران می کند.

لوازم جانبی

لوازم جانبی مناسب می توانند نصب را ساده تر کرده و از دستگاه محافظت کنند. مثالها عبارتند از:

Snubber :  وسیله ای برای به تاخیر انداختن جریان از فرآیندی به حسگر دیگر، در درجه اول برای سرکوب تپش ها در تلاش برای افزایش عمر سنسور. هنگامی که به درستی اعمال شود،و بدون آسیب رساندن به دیافراگم سنسور استفاده می شود.

مهر و موم دیافراگم : دیافراگمی که در زیر سنسور نصب شده است تا فشار را بدون اجازه نفوذ سیال فرآیند به سنسور منتقل کند.

هنگام استفاده، سنسور باید با یک مایع بی اثر، معمولاً یک روغن سیلیکونی، پر شود تا فشار سیستم را منتقل کند.

محافظ فشار بیش از حد : یک دریچه فنری که در شرایط فشار بیش از حد قبل از آسیب رسیدن به سنسور بسته می شود و در مواردی که احتمال میخ های عمده وجود دارد استفاده می شود.

منیفولد: وسیله ای برای ساده کردن لوله کشی پیچیده به یک گیج فشار دیفرانسیل، که معمولاً دارای شیرهای داخلی برای تسهیل عملکردهای قطع، کاهش فشار و یکسان سازی است.

جمع بندی

بهترین توصیه برای انتخاب یک دستگاه اندازه گیری فشار یا هر نوع ابزار دقیق، دانستن کاربرد آن است.