خدمات پشتیبانی

راهنمای جامع و کاربردی گیج فشار (پرشر گیج)

مقدمه:

گیج های فشار یکی از پرمصرف ترین تجهیزات اندازه گیری فشار هستند که در اکثر فرآیندهای صنعتی و کاربردهای (Applications) مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب صحیح یک گیج فشار، نیاز به داشتن دانش، تخصص و شناخت کافی نسبت به کالا و شرایط محل نصب آن دارد. به همین دلیل پس از بررسی دقیق و مطالعه بیش از ۴۰ منبع معتبر، دانش تئوری و عملی خود را به طور خلاصه شده در قالب این مقاله در اختیار شما قرار می دهیم و ضمانت می کنیم که پس از مطالعه دقیق این مقاله و لینک های مرتبط به آن، بیش از ۹۰ % سوالات و ابهامات شما در زمینه ی گیج های فشار جواب داده شده و برطرف خواهد. پیشاپیش از زمانی که بابت خواندن این مقاله صرف می کنید از شما سپاسگزاریم و همچنین مفتخریم که پاسخگوی تمامی سوالات و دیدگاه های شما در انتهای مقاله باشیم. در این مقاله ابتدا به معرفی دو استاندارد اروپایی و آمریکایی که گیج های فشار مطابق با آن ها طراحی و ساخته می شوند می پردازیم و سپس در ادامه به تک تک نکات، جزییات و اجزای تشکیل دهنده ی گیج های فشار خواهیم پرداخت.

محصولات گیج

استانداردهای گیج فشار

استاندارد EN 837 و استاندارد ASME B40 در گیج فشار

انتخاب یک گیج فشار مناسب برای یک کاربرد خاص، متناسب با میزان فشار، دما و خورندگی سیال و شرایط محیطی، به یک نگرانی اصلی برای برخی از مهندسین تبدیل شده است. بنابراین استاندارد EN 837-2 و ASME B40.1 که بخش هایی از استانداردهای اروپایی EN 837 و استاندارد آمریکایی ASME B40 هستند باید به عنوان یک راهنمای مرجع به منظور انتخاب یک گیج فشار مناسب در نظر گرفته شوند.

  • استاندارد: EN 837

همان طور که اشاره کردیم استاندارد EN 837 یک استاندارد اروپایی است که به جزییات اندازه گیری پرشر گیج های آنالوگ (Dial) بر اساس عنصر حسگر به کار رفته در آن ها (Bourdon tube, Capsule element or Diaphragm) می پردازد. بر این اساس استاندارد EN 837 دارای ۳ بخش می باشد که عبارتند از:
بخش ۱، مربوط به گیج های فشار بوردن تیوب (Bourdon tube) می باشد. EN 837-1
بخش ۲، در رابطه با راهنمای انتخاب و چگونگی نصب گیج فشار می باشد. EN 837-2
بخش ۳، در رابطه با گیج های فشار دیافراگمی و کپسولی (Diaphragm & Capsule) می باشد. EN 837-3
به طور مثال، استاندارد EN 837-1 نوشته شده بر روی صفحه ی یک پرشر گیج بیان گر این است که عنصر حسگر (اندازه گیری فشار) به کار گرفته شده در این گیج فشار از نوع بوردون تیوب (Bourdon tube) می باشد.
  • استاندارد: (ASME (American Society of Mechanical Engineers

 ASME علامت تجاری ثبت شده انجمن مهندسین مکانیک آمریکا می باشد. این کد یا استاندارد تحت رویه هایی تایید شده که مطابق با معیارهای استاندارد ملی آمریکا است. مشاغل و نهادهای نظارتی در سراسر جهان، به نشان گواهینامه ASME اعتماد دارند. داشتن گواهینامه ASME روشن ترین راه برای گفتن به مشتریان، زنجیره تامین، صنعت و نهادهای نظارتی است، که شرکت شما به ایمنی و کیفیت عمومی متعهد است. امروزه بیش از ۷۰۰۰ شرکت در بیش از ۷۰ کشور، توسط ASME گواهی شده اند.
کمیته استاندارد ASME B40 متشکل از کاربران گیج های فشار، تولیدکنندگان و اعضای علاقه مند به نمایندگی از سازمان های دولتی، آزمایشگاه ها و سایر ارگان های ارائه دهنده استاندارد است. همه قبول دارند که استانداردهای ملی مانند این استاندارد نه تنها برای ارائه ی نحوه ی عملکرد و دستورالعمل های پیکره بندی محصول به کار می روند، بلکه برای آگاهی و به روزرسانی مشخصات دهنده و کاربر در مورد دانش تولید، کاربرد و استفاده از گیج های فشار نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
در واقع این استانداردها وسیله ای هستند که کمیته به عنوان یک ارگان می تواند دانش و تجربه ی ترکیبی خود در رابطه با استفاده ی صحیح و ایمن از گیج های فشار را به کاربران منتقل کند. همچنین این استاندارد فقط مشاوره ای است، یعنی استفاده از آن کاملا داوطلبانه است و به هیچ وجه مانع تولید یا مانع استفاده از محصولاتی نمی شود که با آن مطابقت ندارند. نه ASME و نه کمیته B40 مسئولیت عواقب رعایت و یا عدم رعایت توصیه های ارائه شده در این باره را بر عهده نمی گیرند.
در ۳۱ دسامبر ۲۰۰۱ یک ضمیمه صادر شد که ضمیمه C غیر اجباری را به B40.1 ،B40.2 ،B40.5 و B40.6 اضافه کرد. این استاندارد توسط کمیته استاندارد B40 تایید و به عنوان یک استاندارد ملی آمریکا توسط موسسه ملی استاندارد آمریکا در ۱۹ سپتامبر ۲۰۰۵ تایید شد.
در جدول زیر به معرفی اجمالی بخش هایی از استاندارد ASME B40 می پردازیم.
گیج فشار آنالوگ Gauges: Pressure Indicating Dial Type – Elastic Element ASME B40.1
دیافراگم سیل Diaphragm Seals ASME B40.2
اسنابر Snubbers ASME B40.5
شیر فشارشکن Pressure Limiter Valves ASME B40.6
گیج فشار دیجیتال Gauges: Pressure Digital Indicating ASME B40.7
بنابراین استاندارد ASME B40.1 بر روی کلیه ی گیج های فشار آنالوگ یا Dial و استاندارد ASME B40.7 بر روی گیج های فشار دیجیتال تمرکز دارد.

تعریف گیج فشار

پرشر گیچ (Pressure Gauge) چیست؟

هنگامی که در مورد گیج فشار صحبت می کنیم، یک امر بسیار طبیعی است که گیج های فشاری را به خاطر بیاوریم که توسط حرکت یک عقربه (Pointer) بر روی یک صفحه مدرج شده (Dial)، تغییرات فشار را  نمایش می دهند. این دسته از گیج های فشار که به آن ها گیج های فشار آنالوگ (Analogue Pressure Gauge or Dial Pressure Gauge) گفته می شود معمولا مطابق با استاندارد ASME B40.100 یا EN 837 طراحی و ساخته می شوند.  عنصر حسگر به کار رفته در گیج های فشار آنالوگ معمولا یک بوردن تیوب (Bourdon tube)، دیافراگم (Diaphragm) یا کپسول (Capsule) می باشد. در واقع یک ساختار مکانیکی منجر به حرکت عقربه بر روی صفحه مدرج در اثر افزایش فشار می شود.
استاندارد B40.100 فقط محدود به گیج های فشاری است که توسط یک عنصر اندازه گیری الاستیکی (Elastic Element) فشار را به صورت مکانیکی سنس کرده و توسط یک عقربه بر روی صفحه مدرج به نمایش می گذارد. این استاندارد شامل گیج های فشار زیر نمی شود:
  •  گیج های فشاری که دارای طراحی و ساختار خاص هستند و متناسب با کاربردهای خاص طراحی شده اند.
  •  گیج هایی که از عناصر الاستیکی در ساختار آن ها استفاده نشده است.
همچنین گیج های فشار دیجیتال نیز وجود دارند که تغییرات فشار را به صورت عددی (به جای عقربه) نمایش می دهند. بنابراین گیج های فشار به دو دسته گیج های فشار آنالوگ (Dial Pressure Gauge) و گیج های فشار دیجیتال (Digital Pressure Gauge) تقسیم بندی می شوند. در این مقاله تمرکز اصلی ما بر روی گیج های فشار آنالوگ است اما اکثر اصولی که به آن می پردازیم برای هر دو نوع مورد معتبر است.

اجزای گیج فشار

در جدول زیر ابتدا اجزای کلی تشکیل دهنده و به کار رفته در گیج های فشار آنالوگ را به صورت اجمالی معرفی کرده و سپس در ادامه به بررسی دقیق آن ها خواهیم پرداخت:
بدنه یا هوزینگ Housing or Case ۱
درپوش یا منفذ ورودی Vent Plug, Vent Valve ۲
مایع پرکن Filling Fluid or Damping Fluid ۳
عنصر حسگر (اندازه گیری فشار) Pressure Sensing Element ۴
صفحه نمایش Dial ۵
عقربه Pointer ۶
شیشه Window ۷
رینگ Ring ۸
پورت فشار (کانکشن) Process Connection ۹
اجزای گیج فشار

 

۱) بدنه یا هوزینگ (Housing or Case):

  •  بدنه ی گیج های فشار توسط مواد مختلفی می تواند طراحی و ساخته شود. به طور کلی جنس بدنه به کابرد (Application) وابسته است. هر چقدر محیط نصب سنسور صنعتی تر و خشن تر باشد جنس بدنه نیز باید محکم تر  و مقاوم تر باشد. به طور مثال از پلی پروپین (polypropylene) و فولاد ضد زنگ برای مصارف صنعتی و از آلومینیوم یا استیل برای مصارف ساختمانی استفاده می شود.
  • سایز (قطر) گیج های فشار بر اساس اینچ یا میلی متر بیان می شود. برخی از سایزهای رایج و استاندارد (Nominal Size) گیج های فشار عبارتند از:
۴۰, ۵۰, ۶۳, ۸۰, ۱۰۰, ۱۱۵, ۱۶۰, ۲۵۰ mm
۱ ½, ۲, ۲ ½, ۴, ۴ ½, ۶ inches
به طور معمول گیج های دقیق تر دارای قطر بزرگتری نیز هستند.

۲) منفذ ورودی یا شیر ورودی: (Vent Plug, Vent Valve)

همه ی گیج های فشار دارای این منفذ نیستند اما در اکثر گیج های فشار، به خصوص گیج های فشار ویکا (WIKA)، این منفذ به همراه یک درپوش بر روی قسمت بالای بدنه در نظر گرفته شده است. هدف از قرارگیری این منفذ در گیج های فشار مختلف، متفاوت است اما یکی از مهمترین دلایل آن، اجازه ورود و پر کردن گیج با مایع پرکن (Filling Fluid or Damping Fluid) می باشد.
منفذ ورودی یا شیر ورودی

۳) مایع پرکن ( Filling Fluid or Damping Fluid):

معمولا در کاربردهایی که لرزش های شدید وجود دارد به منظور محافظت از قسمت های مکانیکی داخلی گیج و خوانش صحیح مقادیر اندازه گیری شده از مایع پرکن استفاده می شود. این مواد (مایعات پرکن) از لحاظ نوع ویسکوزیته و شرایط دمایی با یکدیگر متفاوت هستند. دو مورد از پر مصرف ترین آن ها عبارتند از گلیسیرین (Glycerin) و روغن سیلیکون (Silicon Oil) که خود دارای انواع مختلفی نیز می باشند. در محدوده فشارهای بسیار کم، از مایعات با ویسکوزیته بالا (Highly Viscous Fluids) استفاده نمی شود، زیرا آن ها می توانند مقدار اندازه گیری شده را تحت تاثیر قرار دهند.
نکته بسیار بسیار مهم در مورد اندازه گیری اکسیژن!!! 
گیج های فشاری که برای اندازه گیری فشار اکسیژن (Oxygen) و استیلن (Acetylene) استفاده می شوند باید حتما به صورت کاملا ایمن و مطمئن طراحی شده باشند. به عبارت دیگر در کاربردهایی که اکسیژن یا سایر عوامل اکسید کننده ی قوی وجود دارد نباید از روغن سیلیکون و گلیسیرین به عنوان ماده پرکن در ساختار گیج استفاده نمود. زیرا هنگامی سیلیکون، گلیسیرین و مواد چرب مانند گریس (Grease) در تماس با اکسیدکننده های قوی قرار می گیرند می توانند واکنش بسیار شدیدی نشان دهند و منجر به خسارت های جبران ناپذیری شوند. در زیر نام تجاری برخی از این اکسیدکننده های قوی ذکر شده است:
Acetic anhydride, Aniline + nitrobenzene, Calcium hypochlorite, Chromium peroxide, Chromium trioxide, F2 + PbO, HClO4 + PbO, Potassium chlorate, Potassium permanganate, Potassium peroxide, Silver perchlorate, Sodium hydride 
بنابراین در چنین کاربردهایی مانند اکسیژن باید از گیج های فشار به اصطلاح Cleaned که دارای تاییدیه و نشان مشخصی می باشند استفاده نمود. به گیج های فشار که درون آن ها توسط مایع پرکن پر شده است، گیج فشار روغنی نیز گفته می شود. بنابراین به طور کلی گیج های فشار از لحاظ مایع پر کننده به دو دسته زیر تقسیم می شوند:
  • گیج فشار روغنی (دارای مایع پرکن مانند گلیسیرین).
  •  گیج های فشار خشک یا Cleaned (فاقد مایع پرکن، مناسب برای مواد اکسید کننده قوی مانند اکسیژن).
در ادامه ی مقاله (قسمت Safety Design) به طور کامل درباره ی گیج های فشار طراحی شده به صورت ایمن و نکات ریز و مهم مربوط به آن خواهیم پرداخت.

دلایل استفاده از منفذ ورودی (Vent Plug, Vent Valve) و مایع پرکن (Fill Fluid or Damping Fluid) در گیج های فشار

  •  تغییر شرایط محیطی (به طور مثال افزایش دما در اثر تابش نور خورشید) می تواند منجر به تغییر فشار داخل گیج شود، این تغییر فشار می تواند بر روی اندازه گیری فشار تاثیر گذاشته و منجر به انحراف مقادیر اندازه گیری شده شود. بنابراین باز کردن منفذ ورودی امکان جبران تغییرات فشار و یکسان سازی فشار درون محفظه گیج را با فشار اتمسفر فراهم می کند. معمولا برای گیج های فشار بیشتر از ۱۶ بار چنین منفذی در نظر گرفته نمی شود زیرا خطای ناشی از تغییرات دمایی در مقایسه با رنج فشار بسیار کوچک و قابل چشم پوشی است و گیج می تواند همچنان متناسب با کلاس درستی ذکر شده برای آن، عملکرد قابل قبولی از خود ارائه دهد. همچنین در مواردی که نیاز به طراحی پرشر گیج آب بندی شده با IP بالا می باشد از این منافذ استفاده نمی شود.
  •  استفاده از مایع پرکن باعث می شود که در مواردی که گیج تحت تاثیر لرزش و نوسان شدید قرار می گیرد، عقربه ثابت مانده و خوانش صحیح فشار امکان پذیر شود. به عبارت دیگر مایع پرکن منجر به کاهش شدید نوسانات عقربه می شود.
  •  همچنین لرزش های شدید منجر به به وجود آمدن آسیب های دائمی و کاهش طول عمر گیج های فشار می شود. بنابراین استفاده از مایع پرکن علاه بر این که از آسیب های مکانیکی در اثر لرزش جلوگیری نموده، همچنین باعث روغن کاری قطعات مکانیکی داخل گیج هم شده که این امر باعث افزایش طول عمر آن ها می شود.
  •  هنگامی که یک گیج فشار خشک (بدون مایع پرکن) در محیط های با دمای بسیار پایین (یا محیط های بسیار مرطوب) به کار گرفته شود، به دلیل پدیده میعان، قطراتی از آب بر روی قسمت داخلی شیشه ی گیج فشار ایجاد می شوند. این قطرات ممکن است حتی یخ بزنند و خوانش راحت فشار را تحت تاثیر قرار دهند.  استفاده از مایع پرکن از این امر جلوگیری نموده و خوانش صحیح فشار را تضمین می کند.

 


در ادامه به مشاهده ویدئو می پردازیم.



۴) عنصر حسگر اندازه گیری فشار: (Pressure Sensing Element)

عناصر حسگر نیروی اعمال شده توسط سیال (مایع، گاز) را به یک جا به جایی مکانیکی تبدیل می کنند. از این جا به جایی می توان به منظور حرکت یک عقربه بر روی یک صفحه مدرج و یا به منظور تغییر در مقاومت یا ظرفیت یک خازن و سپس اندازه گیری تغییرات الکتریکی استفاده نمود. بنابراین گیج های فشار بر اساس عنصر حسگر و نحوه ی اندازه گیری فشار به ۳ دسته زیر تقسیم می شوند:
  •  بوردن تیوب (Bourdon Tube).
  •  دیافراگمی (Diaphragm).
  •  بیلوز(Bellows).

۴٫۱) گیج فشار بوردن تیوب (Bourdon Tube Pressure Gauge):

بوردن تیوب ها از آلیاژهای فلزی شبیه فنر ساخته می شوند که به شکل دایره ای خم شده اند. تحت تاثیر فشار داخلی، بوردن تیوب سعی می کند که به شکل اصلی خود (قبل از تولید و خم شدن) برگردد. به عبارت دیگر در گیج های فشار بوردون تیوب، عنصر حسگر به شکل یک لوله ی منحنی که به صورت دایره ای، مارپیچ یا … پیخ خورده است ساخته می شوند. هنگامی که فشار داخل لوله از فشار اطراف آن بیشتر شود عنصر حسگر به سمت خارج حرکت می کند (باز می شود) و هنگامی که فشار داخلی آن کمتر از فشار اطراف آن باشد، دوباره به سمت داخل حرکت کرده و جمع می شود. همین امر منجر به یک جا به جایی مکانیکی و حرکت عقربه به واسطه ی یک لینک یا رابط (Link) بر روی صفحه ی مدرج، متناسب با فشار ورودی می شود. 
گیج های فشار بوردن تیوب، متداول ترین نوع گیج های فشار می باشند و در بسیاری از کاربردها برای اندازه گیری فشار از ۶۰۰ mbar تا bar ۴۰۰۰ مورد استفاده قرار می گیرند.
نکته: استاندارد EN 837-1 مختص گیج های فشار Dial با عنصر حسگر بوردون تیوب می باشد.
گیج های فشار بوردن تیوب خود به سه دسته زیر تقسیم می شوند:
  •  گیج های فشار بوردون تیوب نوع C (C-Type Bourdon Tube Pressure Gauge)
  •  گیج های فشار بوردون اسپایرال  (Spiral Bourdon Tube Pressure Gauge)
  •  گیج های فشار بوردون تیوب هلیکال  (Helical Bourdon Tube Pressure Gauge)
ویژگی ها تصویر انواع گیج فشار بوردون تیوبی
 ⊗ مناسب برای اندازه گیری فشارهای مثبت، وکیوم و ترکیبی.

 ⊗ درستی، دقت و حساسیت کم برای فشارهای وکیوم.

 ⊗ دارای لینک اتصال (Link) به منظور انتقال حرکت

      قسمت های مکانیکی به عقربه.

 ⊗ زاویه چرخش عقربه: ۲۷۰ درجه.

 ⊗ محدوده ی اندازه گیری:

     ۰ ~ ۱۵ psi … ۲۰۰۰۰ psi

گیج فشا بوردون تیوب نوع C-Type Bourdon Sensor ۱

 ⊗ مناسب برای اندازه گیری فشارهای مثبت، وکیوم و ترکیبی.

 ⊗ عدم نیاز به تقویت کننده مکانیکی.

 ⊗ عدم استفاده از لینک اتصال (Link) در ساختار داخلی و

      در نتیجه کاهش تلفات ناشی از حرکت و اصطکاک که منجر به

      افزایش درستی (Accuracy) و حساسیت (Sensitivity)

      در اندازه گیری می شود.

 ⊗ حداقل محدوده ی اندازه گیری:

     ۰ ~ ۱۰ psi

 

گیج فشا بوردون اسپایرال  

Spiral Bourdon Sensor

        ۲
 ⊗ محافظت بالا در برابر فشارهای مازاد.

 ⊗ مناسب برای کاربردهایی که در آن ها نوسانات زیاد فشار وجود دارد.

 ⊗ دامنه ی حرکت بیشتر نسبت به نوع Spiral.

 ⊗ محدوده ی اندازه گیری:

     ۰ ~ ۳۰ psi … ۸۰۰۰۰ psi

 

گیج فشار بوردون تیوب هلیکال Helical Bourdon Sensor ۳


۴٫۲) گیج فشار دیافراگمی (Diaphragm Pressure Gauge):

گیج های فشار دیافراگمی  از یک غشای دایره ای شکل که در ابعاد دقیق از یک ورق فلری ساخته شده، تشکیل شده اند. این غشا می تواند به صورت صاف یا موج دار (راه دار) باشد. دیافراگم به صورت مکانیکی به یک مکانیزم انتقال متصل است که انحرافات کوچک دیافراگم را تقویت کرده و آن ها را به عقربه منتقل می کند. گیج های فشار دیافراگمی نیز به دو دسته زیر تقسیم می شوند:
  •  گیج های فشار دیافراگمی (Diaphragm Pressure Gauge).
  • گیج های فشار کپسولی (Capsule Diaphragm Pressure Gauge).

 

  گیج های فشار برای فرآیندهای داروسازی (ویژگی های مورد نیاز)
ویژگی ها تصویر انواع گیج فشار دیافراگمی
 ⊗ نیروی محرک نسبتا زیاد.

 ⊗ عدم حساسیت نسب به لرزش.

 ⊗ مقاومت بیشتر در برابر فشار مازاد.

 ⊗ مناسب برای سیالات با ویسکوزیته بالا، کریستالی و

     حاوی ذرات جامد

 ⊗ محدوده ی اندازه گیری:

     ۰ ~ ۱۶ mbar … ۴۰ bar

 ⊗ کلاس درستی (Accuracy Class):

     ۰٫۶ to 2.5

گیج فشار دیافراگمی  Diaphragm Pressure Gauge  

۱

 ⊗ تشکیل شده از ۲ دیافراگم به هم جوش داده شده.

 ⊗ محدوده ی اندازه گیری:

     ۰ ~ ۲٫۵ mbar … ۶۰۰ mbar

 ⊗ کلاس درستی (Accuracy Class):

     ۰٫۱ to 2.5

گیج فشار کپسولی         Capsule Diaphragm Pressure Gauge

۲

نکته: استاندارد EN 837-3 مختص گیج های فشار Dial با عنصر حسگر دیافراگمی و کپسول می باشد.

۴٫۳) گیج های فشار بیلوز (Bellows Pressure Gauge) :

نیاز به یک عنصر سنجش فشار که نسبت به فشارهای کم، بسیار حساس بوده و بتواند نیروی لازم برای فعال سازی، ضبط و نشان دادن مکانیزم را ایجاد کند، منجر به توسعه ی عنصر سنجش فشار فلزی بیلوز شد. بیلوزهای فلزی در فشارهای ۰٫۵ … ۷۵ psig در دقیق ترین حالت عملکرد خود هستند. با این حال، هنگامی که همراه با فنر سنگین استفاده می شوند، می توان از آن ها برای اندازه گیری فشارهای بیش از ۱۰۰۰ psig استفاده کرد.
 ⊗ مناسب برای اندازه گیری فشارهای متوسط.

 ⊗ فشار مرجع: مطلق (Absolute)، گیج (Gauge)

     و تفاضلی (Differential)

 ⊗ مقاومت بالا در برابر فشار مازاد.

 ⊗ محدوده اندازه گیری:

     ۰ ~ ۱۶ mbar … ۴۰ bar

 ⊗ کلاس درستی (Accuracy Class):

     ۰٫۶ to 2.5

گیج فشار بیلوز  Bellow Pressure Gauge ۱

۵) صفحه مدرج (Dial):

صفحه نمایش (Dial) گیج های فشار حاوی اطلاعات بسیار مهم و ارزشمندی است. در واقع مهم ترین بخش این مقاله بررسی کامل اطلاعات نوشته شده بر روی Dial (تصویر ۳) می باشد پس با دقت با ما همراه باشید.
صفحه مدرج (Dial)

۵٫۱) درجه بندی (Scale):

درجه بندی یا Scale از اهمیت بسیار بالایی برای خوانش صحیح فشار برخوردار است. درجه بندی معمولا در اکثر گیج های فشار دارای زاویه ۲۷۰ درجه است. Dial ها بر اساس نوع درجه بندی به دو دسته Single Scale, Dual Scale تقسیم می شوند. بنابراین مانند شکل زیر گیج های  فشاری  که دارای صفحه مدرج (Dial) از نوع Dual Scale می باشند، فشار اندازه گیری شده را هم زمان بر مبنای دو واحد فشار نشان می دهند.
درجه بندی (Scale):

فشار مرجع (Reference Pressure) و محدوده اندازه گیری فشار (Pressure Range)

انواع فشارهای مختلف از جمله گیج (Gauge)، ابسلوت یا مطلق (Absolute)، وکیوم یا خلأ (Vacuum)، دیفرانسیلی یا تفاضلی (Differential) و بارومتریک (Barometric) وجود دارد که اختلاف اصلی میان آن ها، نقطه مرجعی است که فشار نسبت به آن اندازه گیری می شود. گیج های فشار نیز برای تمامی این فشارهای ذکر شده در دسترس هستند، همچنین گیج های فشار ترکیبی (Compound Pressure Gauge) نیز وجود دارند که می توانند هم زمان فشارهای مثبت و خلأ را اندازه گیری کنند.
بهترین روش برای انتخاب صحیح یک سنسور فشار این است که ابتدا از مرجع فشار و میزان فشار کاری نرمال فرآیند خود (به طور مثال ۱۰۰ بار) اطلاع داشته باشید. سپس گیج فشاری را انتخاب کنید که محدوده فشار (Pressure Range) آن ۲ برابر فشار کاری نرمال (System’s normal working pressure) فرآیند شما باشد. دلایل کمی برای این مورد وجود دارد که عبارتند از:
  •  اکثر گیج های فشار در نیمه ی میانی محدوده اندازه گیری خود دقیق تر عمل می کنند.
  •  اگر عقربه بر روی وسط Scale (مستقیم رو به بالا) قرار داشته باشد، آسان تر و سریع می توان اطمینان حاصل کرد که سیستم در حال عملکرد با فشار کاری نرمال خود می باشد. در واقع خوانش فشار راحت تر می شود.
  •  اگر محدوده فشار، پایین انتخاب شود، گیج فشار می تواند در فشارهای بالا آسیب ببیند. در واقع اگر فشار کاری سیستم همیشه همان فشار کاری نرمال است (Steady Pressure)، بهتر است گیج فشاری را انتخاب کنید که در آن فشار کاری سیستم بیشتر از ۳/۴ محدوده اندازه گیری گیج نشود، ولی اگر گیج فشار قرار است در سیستم هایی استفاده شود که در آن فشار کاری به صورت متناوب و یا نوسانی (Pulsation Pressure) است، بهتر است گیج فشاری انتخاب شود که در آن فشار کاری سیستم بیشتر از ۲/۳ محدوده اندازه گیری گیج فشار نشود. 

 

  اندازه گیری سطح با گیج فشار (نحوه بکارگیری)

فشار مرجع (Reference Pressure) و محدوده اندازه گیری فشار (Pressure Range) م

۵٫۲) مثلث مشکی انتهای Scale (Black triangle at the end of the scale):

دلیل وجود یک مثلث مشکی رنگ انتهای Scale در برخی از گیج های فشار چیست؟
قبل از پرداختن به این مورد باید به بررسی یکی از بخش های  مهم استاندارد EN 837-1 بپردازیم. بخش ۹٫۴ استاندارد EN 837-1 گیج های فشار بوردون تیوب را به دو نوع non-full-scale loadable  و full-scale loadable تقسیم بندی می کند.
عنصر حسگر (بوردون تیوب) گیج های فشار non-full-scale loadable از جنس مس و گیج های فشار full-scale loadable از جنس استیل ضد زنگ ساخته می شوند. از آن جایی که گیج های فشار full-scale loadable توسط یک علامت مشخص (یک مثلث مشکی رنگ انتهای Scale) نشانه گذاری می شوند، هر دو تجهیز از روی ظاهر از یکدیگر قابل تشخیص می باشند.
عنصر حسگر (بوردون تیوب) گیج های فشار 5.2. مثلث مشکی انتهای Scale
No black triangle = Non-full-scale loadable Black triangle = Full-scale loadable
تفاوت اصلی بین این دو نوع گیج فشار این است که گیج های فشار بوردون تیوب از نوع non-full-scale loadable نباید به صورت دائمی در محدوده فشارهای بالاتر از ۷۵% محدوده ی اندازه گیری (Full Scale Value) به کار گرفته شوند زیرا به طور مثال اگر یک گیج فشار ۴۰۰ bar به صورت مداوم در معرض فشارهای بالاتر از ۳۰۰ bar قرار گیرد، از حالت کالیبره خارج می شود و اندازه گیری فشار در آن به صورت دائمی دچار یک انحراف می شود که حتی به راحتی در نقطه صفر (فشار ۰ bar) نیز قابل مشاهده است. بنابراین مثلث مشکلی رنگ بیان کننده حداکثر فشار قابل اندازه گیری گیج در حالت دائمی (maximum steady working pressure) می باشد. در صورتی که گیج های فشار full-scale loadable می توانند به راحتی در محدوده کامل اندازه گیری خود به طور مداوم مورد استفاده قرار گیرند.

فشار مازاد (Overpressure) در گیج های فشار

الزامات بخشنامه ۲۰۱۴/۶۸/EU و استاندارد اروپایی EN 837-1 در مورد ایمنی گیج های فشار بوردون تیوبی در مقابل فشار مازاد متفاوت است. EN 837-1 الزاماتی را برای درستی نشانگر و مقاومت (آب بندی) در پی فشار بیش از حد مشخص می کند.
به طور خاص، الزامات مربوط به تست آب بندی و عدم نشتی، با فشار بیش از ۲٫۵ برابر محدوده اندازه گیری در ۲۴ ساعت، سخت تر و به طور قابل توجهی بالاتر از آزمون فشار (۳) مطابق با بخشنامه ۲۰۱۴/۶۸/EU اتحادیه اروپا است. این بخشنامه فقط مربوط به تست فشار تا ۱٫۴۳ برابر حداکثر فشار مجاز می باشد.
همان طور که در جدول زیر مشاهده می شود، تجهیزاتی که مطابق با استاندارد EN 837-1 طراحی شده اند به طور خودکار الزامات مربوط به آزمایش فشار (۳) مطابق با بخشنامه ۲۰۱۴/۶۸/EU را برآورده می کنند اما برعکس آن معتبر نیست.
تجهیزاتی که مطابق با استاندارد EN 837-1 طراحی شده اند

 

علایم و اختصارات مربوط به جدول:

PFSV = Full scale value
فشار در انتهای محدوده اندازه گیری.
PS = Maximum permissible pressure
این مورد توسط تولید کنندگان گیج فشار مشخص می شود (بالاترین فشاری که گیج فشار به منظور آن طراحی شده است).
برای گیج های فشار non-full-scale loadable برابر است با PS = 0.75 * PFSV در غیر این صورت PS = PFSV.
(a): وابسته به محدوده اندازه گیری.
(b): تغییرات مربوط به کلاس درستی پس از یک چرخه (زیر بار اضافی) اندازه گیری می شود (البته در این جا توضیح داده نشده است). مشخصات مربوط به تغییرات مجاز کلاس درستی بعد از بار اضافی (بدون چرخه تست بار) موجود نیست. مقادیر جدول باید به عنوان بالاترین مقادیر دیده شود.
(c): برای گیج های فشار non-full-scale loadable، Overload مطابق زیر صدق می کند:
Overload = 1.43 * PS = 1.43 * 0.75 * PFSV = 1.07 * PFSV.
برای درک بهتر این مطالب مثال های زیر را با دقت مطالعه کنید:
مثال ۱) برای یک گیج فشار با محدوده ی اندازه گیری  ۰ … ۱۰ bar و عنصر حسگر از جنس مس داریم:
از آن جایی که این گیج فشار از نوع non-full-scale loadable می باشد، باید الزامات زیر را برآورده سازد:
مطابق با EN 837-1:
با توجه به جدول تصویر (۷)، چنان چه این گیج فشار، ۱۲ ساعت با فشار استاتیک ثابت ۱۰ bar (PFSV) و ۱۵ دقیقه با فشار استاتیک ثابت ۱۲٫۵ bar (1.25 * PFSV) عمل کند، پس از گذشت ۱ ساعت بدون هیچ گونه اعمال فشار (زمان rest)، انحراف عقربه (کلاس درستی) آن نباید بیشتر از ۱٫۲ برابر حد مجاز دچار خطا شود.
علاوه بر این، چنان چه این گیج فشار به مدت ۲۴ ساعت در معرض فشار ۲۵ bar (2.5 * PFSV) و دمای ۶۰ °C قرار گیرد، پس از حذف فشار، باید همچنان بدون نشتی (leak-tight) مطابق با استاندارد EN 837-1 به عملکرد خود ادامه دهد  (leak rate < 5 * 10-3 mbar l s-1).
مطابق با ۲۰۱۴/۶۸/EU directive:
با توجه به قسمت آخر جدول، این گیج فشار باید پس از اعمال فشار ۱۰٫۷ bar (1.43 * PS = 1.43 * 0.75 * PFSV) به صورت بدون نشتی (leak-tight) باشد و همچنین پس از آزمایش نیز به صورت (leak-tight) باقی بماند.
مثال ۲) برای یک گیج فشار با محدوده ی اندازه گیری  ۰ …  ۶۰۰ bar و عنصر حسگر از جنس استیل ضد زنگ داریم:
از آن جایی که این گیج از نوع full-scale loadable می باشد، باید الزامات زیر را برآورده سازد:
مطابق با EN 837-1:
با توجه به جدول، چنان چه این پرشر گیج ، ۱۲ ساعت با فشار استاتیک ثابت ۷۸۰ bar (1.3 PFSV) عمل کند، پس از گذشت ۱ ساعت بدون هیچ گونه اعمال فشار (زمان rest)، انحراف عقربه (کلاس درستی) آن نباید بیشتر از ۱٫۲ برابر حد مجاز خطار شود.
علاوه بر این، چنان چه این گیج فشار به مدت ۲۴ ساعت در معرض فشار ۱۵۰۰ bar (2.5 * PFSV) و دمای ۶۰ °C قرار گیرد، پس از حذف فشار، باید همچنان بدون نشتی (leak-tight) مطابق با استاندارد EN 837-1 به عملکرد خود ادامه دهد. (leak rate < 5 * 10-3 mbar l s-1)
مطابق با ۲۰۱۴/۶۸/EU directive:
با توجه به قسمت آخر جدول، این گیج فشار باید پس از اعمال فشار ۸۵۸ bar (1.43 * PS = 1.43 * PFSV) به صورت بدون نشتی (leak-tight) باشد و همچنین پس از آزمایش نیز به صورت (leak-tight) باقی بماند.
هنگام انتخاب گیج فشار بوردون تیوب، میزان ایمنی در مقابل فشار، بیش از حد پارامتر مهمی است که باید در نظر گرفته شود. بسته به نوع طراحی ساختاری تجهیزات انتخاب شده، ایمنی در مقابل فشار بیش از حد متفاوت خواهد بود. گیج های فشار می توانند با فشارهای بیش از حد کوتاه مدت و جزیی کنار بیایند. درستی به طور کلی حفظ می شود یا فقط کمی بدتر می شود. اعمال شدن فشار بیش از حد تا ۲٫۵ برابر FSV به گیج های فشار، تاثیرات خود را از طریق بدتر شدن فزاینده درستی و خطا در نقطه صفر به راحتی نشان می دهد. با این حال ، اجزای تحمل کننده فشار نمی ترکند و مهر و موم شده باقی می ماند.

۵٫۳) واحد اندازه گیری فشار (Pressure Unit):

بیانگر واحد فشار اندازه گیری شده توسط گیج فشار (bar, psi, kg/cm2,etc.) می باشد.

۵٫۴) کلاس دقت یا کلاس درستی (Accuracy Class):

یکی از مهم ترین پارامترهایی که هنگام خرید یک گیج فشار باید به آن توجه کنید، درستی (Accuracy) است. گرچه درستی یک مفهوم پیچیده نیست (درستی فقط بیان کننده درجه ی مطابقت مقدار اندازه گیری شده با مقدار صحیح واقعی می باشد)  اما روش هایی که میزان درستی یک گیج فشار را بیان می کنند ممکن است  کمی گیج کننده باشند. برای اطمینان از این که آیا گیج فشار از درستی و دقت مورد نیاز متناسب با کاربرد شما برخوردار است یا خیر، لازم است بدانید که درستی، چگونه توسط تولیدکنندگان گیج فشار درجه بندی می شود زیرا معمولا از این درجه بندی ها بیشتر از درستی واقعی استفاده می شوند.
به طور کلی میزان کلاس درستی در گیج های فشار یا به صورت درجه (Grade) مانند B, 2A, … و یا به صورت درصدی از محدوده ی اندازه گیری مانند ۳-۲-۳% of span ± نمایش داده می شود. در جداول زیر جزییات مربوط به درستی، مطابق با استانداردهای EN 837 ,ASME B40.1, ASME B40.7 بیان شده است.
۵٫۴٫۱) استاندارد ASME B40.1، که به معرفی درجه درستی گیج های فشار آنالوگ (Dial Pressure Gauge) می پردازد. 
B40.1: Accuracy for Pressure Indicating Dial Type, Elastic Element Gauges
Accuracy Grade Application Recommendations Permissible Error
Lower 25% of Range Middle 50% of Range Upper 25% of Range
۴A Laboratory Precision Gauges  ±۰٫۱% of span ±۰٫۱% of span ±۰٫۱% of span
۳A Test Gauges  ±۰٫۲۵% of span ±۰٫۲۵% of span ±۰٫۲۵% of span
۲A Critical Processes ±۰٫۵% of span ±۰٫۵% of span ±۰٫۵% of span
۱A General Industrial Processes ±۱% of span ±۱% of span ±۱% of span
A Less Critical Commercial Processes ±۲% of span ±۱% of span ±۲% of span
B Less Critical Commercial Processes ±۳% of span ±۲% of span ±۳% of span
C Less Critical Commercial Processes ±۴% of span ±۳% of span ±۴% of span
D Less Critical Commercial Processes ±۵% of span ±۵% of span ±۵% of span
۵٫۴٫۲) استانداردASME B40.7 ، که به معرفی درجه درستی گیج های فشار دیجیتال (Digital Pressure Gauge) می پردازد.
  گستره‌ی کاربردی انواع مختلف گیج‌های فشار
ASME B40.7: Accuracy for Pressure Indicating Digital Gauges
Accuracy Grade Application Recommendations Permissible Error
۵A Laboratory Precision Gauges ±۰٫۰۵% of span
۴A Laboratory Precision Gauges ±۰٫۱% of span
۳A Test Gauges ±۰٫۲۵% of span
۲A Critical Processes ±۰٫۵% of span
A General Industrial Processes ±۱% of span
B Less Critical Commercial Processes ±۲% of span
۵AR Laboratory Precision Gauges ±۰٫۰۵% of reading
۴AR Laboratory Precision Gauges ±۰٫۱% of reading
۳AR Test Gauges ±۰٫۲۵% of reading
۲AR Critical Processes ±۰٫۵% of reading
AR General Industrial Processes ±۱% of reading
BR Less Critical Commercial Processes ±۲% of reading
۵٫۴٫۳) همچنین کلاس درستی می تواند بر مبنای استاندارد EN 837 به صورت زیر نمایش داده شود:
Accuracy specifications for pressure gauge in accordance with EN 837
Limits of permissible error (percentage of span) Accuracy Class
± ۰٫۱ % ۰٫۱
± ۰٫۲۵ % ۰٫۲۵
± ۰٫۶ % ۰٫۶
± ۱ % ۱
± ۱٫۶ % ۱٫۶
± ۲٫۵ % ۲٫۵
± ۴ % ۴

درستی گیج فشار

  •  درستی گیج های فشار تحت شرایط خاص محیطی – دمای ۲۳ C° (۷۳٫۴° F) و فشار بارومتریک  ۲۹٫۹۲ inHg (1013 mbar) – تعریف می شود. سایر شرایط محیطی نیز می تواند بر روی درستی تاثیر گذار باشد.
  •  درستی می تواند بر حسب درصدی از محدوده اندازه گیری (% of span) و یا به صورت درصدی از مقادیر خوانده شده (% of reading) بیان شود. روش % of span نسبت به روش % of reading بسیار متداول تر است. در واقع روش % of reading اکثرا برای گیج های تست دقیق و یا گیج های دیجیتال با رزولوشن بالا استفاده می شود.
مثال ۱) محاسبه درستی (Accuracy) یک گیج فشار آنالوگ با مشخصات زیر:
Pressure Range: 0 ~ 10 bar
Accuracy Grade: ASME B40.1 Grade 1A
جواب:
درجه درستی (کلاس درستی) ASME B40.1 Grade 1A مطابق با جدول (۲) معادل ±۱% of span می باشد بنابراین:
Span = 10 bar → Error = ±۱% (۱۰ bar) = ±۱۰۰ mbar
بنابراین این گیج فشار در کلیه نقاط بازه اندازه گیری، ±۱۰۰ mbar خطا دارد.
مثال ۲) محاسبه درستی (Accuracy) یک گیج فشار دیجیتال با مشخصات زیر:
Pressure Range: 0 ~ 10 bar
Accuracy Grade: ASME B40.7 Grade 4AR
جواب:
درجه درستی (کلاس درستی) ASME B40.7 Grade 4AR 4AR مطابق با جدول (۳) معادل ±۰٫۱% of reading می باشد بنابراین میزان درستی به میزان خوانش گیج در هر نقطه وابسته است:
Read Pressure: 2 bar → Error = ±۰٫۱% (۲ bar) = ±۲ mbar
Read Pressure: 5 bar → Error = ±۰٫۱% (۵ bar) = ±۵ mbar
Read Pressure: 10 bar → Error = ±۰٫۱% (۱۰ bar) = ±۱۰ mbar
بنابراین این هنگام خوانش فشار های ۲ bar, 5 bar, 10 bar به ترتیب دارای خطاهای ±۲ mbar, ±۵ mbar, ±۱۰ mbar می باشد.
  • برخی از گیج های فشار به منظور بیان بهینه و دقیق تر درستی، محدوده ی اندازه گیری فشار خود را به ۴ قسمت تقسیم می کنند. دلیل این امر این است که برخی از گیج های فشار در نیمه ی میانی محدوده ی اندازه گیری خود عملکرد بهتر و دقیق تری نسبت به یک چهارم ابتدایی و انتهایی دارند.
مثال ۳) محاسبه درستی (Accuracy) یک گیج آنالوگ با مشخصات زیر:
Pressure Range: 0 ~ 10 bar
Accuracy Grade: ASME B40.1 Grade A
جواب:
درجه درستی (کلاس درستی) ASME B40.1 Grade A مطابق با جدول (۲) معادل درستی (± ۲-۱-۲ % of span) می باشد بنابراین داریم:
Lower 25 % of range: 0 … ۲٫۵ bar → Error = ±۲% (۱۰ bar) = ±۲۰۰ mbar
Upper 25 % of range: 7.5 … ۱۰ bar → Error = ±۲% (۱۰ bar) = ±۲۰۰ mbar
Middle 50 % of range: 2.5 … ۷٫۵ bar → Error = ±۱% (۱۰ bar) = ±۱۰۰ mbar
  • در گیج های فشاری که مبتنی بر استاندارد EN 837 طراحی شده اند کلاس درستی بر روی Dial مشخص شده است. پهنای نوار تلورانس (Tolerance bar) در نقطه صفر روی Dial، بیانگر حاشیه خطا می باشد. یعنی به طور مثال در حالت بی بار (بدون اعمال فشار)، عقربه باید در محدوده Tolerance bar قرار داشته باشد.
گیج های فشاری که مبتنی بر استاندارد EN 837 طراحی شده اند

۵٫۵) استانداردی که گیج فشار مطابق با آن طراحی شده است.

در ابتدای مقاله به طور مفصل به این استاندارد ها پرداخته شده است. به طور مثال در تصویر ۳ این استاندارد EN 837-1 ذکر شده است، که این بدین معنی است که عنصر حسگر به کار رفته در این گیج از نوع بوردون تیوب می باشد. استاندارد EN 837-3 نیز بیانگر عنصر حسگر دیافراگمی و کپسول می باشد.

۵٫۶) Wetted Parts Material

این بخش بیانگر جنس ماده ای است که برای ساخت قسمت های در ارتباط با سیال (Wetted Prats Material) استفاده شده است مانند استیل ۳۱۶L (SS316L) و استیل ۳۰۴ (SS304) و غیره. در قسمت پورت فشار به بررسی دقیق تر این موضوع خواهیم پرداخت.

۵٫۷) سریال نامبر  (Serial Number)

۵٫۸) طراحی ایمن (Safety Designed)

حرف “S” داخل دایره در قسمت Dial در برخی از گیج های فشار بیانگر این است که این گیج به صورت ایمن (Safety Designed) طراحی شده تا از پرسنل عملیاتی، هنگام خراب شدن گیج (به طور مثال خراب شدن در اثر Overpressure) محافظت کند.
طراحی ایمن گیج های فشار، اول از همه بر روی گیج های فشار بوردون تیوب تمرکز دارد. زیرا این دسته از گیج ها برای اندازه گیری محدوده فشارهای بیشتری مورد استفاده قرار می گیرند. الزامات و جزییات مربوط به طراحی این دسته از گیج ها در استاندارد EN 837-1 قابل مشاهده است. این استاندارد سه نوع طراحی ایمن (Safety Design) را برای محافظت از اپراتور در برابر خرابی بوردون تیوب و آزاد شدن گاز فشار بالا درون محفظه بیان می کند. گاز آزاد شده باید به دور از اپراتور در یک منطقه امن تخلیه شود. قبل از بررسی این سه مورد ابتدا باید با یک سری از مفاهیم زیر آشنا شویم:
۵٫۸٫۱) Blow out
نکته مهم Blow out مرتبط با Safety design این است که هنگامی که به دلیل خرابی بوردون تیوب، فشار در داخل محفظه افزایش می یابد، Blow out (معمولا یک پلاگ پلاستیکی مشکی رنگ در قسمت پشت یا بالای گیج فشار) به بیرون پرتاب می شود زیرا فشار داخل محفظه نباید بیشتر از نیمی از فشار انفجار (Burst Pressure) صفحه محافظ شفاف (Window) شود.
Blow out نباید توسط گرد و خاک و یا چیزهای دیگری مسدود شود. بنابراین هنگام نصب باید مراقب باشید که حداقل ۲۰ میلی متر فاصله بین آن و سایر اشیایی که در مجاورت گیج فشار قرار دارند وجود داشته باشد.
Blow out
۵٫۸٫۲) Safety pattern pressure gauge
گیج ها ی فشاری که به صورت Safety pattern طراحی شده اند، دارای ایمنی و حافظت بیشتری برای اپراتور هستند. (حتی در مواردی که آسیب بسیار شدید به بوردون تیوب وارد می شود). برای این منظور، این دسته از گیج های فشار از یک یا چند مورد از ویژگی های طراحی مطمئن زیر استفاده می کنند:
  •  شیشه لمینت (Laminated safety glass):
شیشه لمینت (Laminated safety glass) چند لایه، بسیار محکم تر از شیشه های معمولی گیج های فشار می باشد و در اثر افزایش فشار داخل محفظه و شکستن از هم متلاشی نمی شود. به جای شیشه ممکن از صفحه شفاف پلاستیکی که متلاشی و تکه تکه نمی شود (non-splintering plastic) نیز استفاده شود.
  • منفذ Blow out در پشت گیج فشار (Blow-out back):
در این حالت معمولا کل قسمت پشتی یک گیج فشار به عنوان blow-out back در نظر گرفته می شود که توسط یک O-Ring در جای خود محکم نگه داشته می شود. در صورت نیاز می توان داخل گیج را توسط Fill Fluid پر نمود. در صورتی که فشار داخل محفظه بیشتر از نیمی از فشار انفجار شیشه (صفحه محافظ شفاف) شود Blow out به بیرون پرتاب می شود. فقط هنگام نصب نباید جسمی تا فاصله ۲۰ میلی متری از آن وجود داشته باشد.
• منفذ Blow out در پشت گیج فشار

 

  • دیوار بافل محافظ و مهارکننده داخلی (Solid internal baffle wall):
دیوار بافل یک صفحه جامد است که بین بوردون تیوب و شیشه (Window)، دقیقا پشت Dial قرار می گیرد و به بدنه جوش داده می شود. در صورت خرابی بوردون تیوب دیوار بافل از شیشه در برابر افزایش فشار محافظت می کند و سپس فشار ایجاد شده از طریق Blow out به در یک فضای مطمئن تخیله می شود. تعداد و اندازه ی حفره های روی دیوار بافل باید به حداقل ممکن برسد. تنها حفره هایی برای عقربه، پیچ های باز و بست و حفره مربوط به پرکن مایع به منظور پرکردن فضای بین شیشه و دیوار بافل با مایع پرکن باید وجود داشته باشد. به طور کلی دو نوع گیج فشار Safety pattern وجود دارد: بدون Baffle wall و دارای Baffle wall.
• دیوار بافل محافظ و مهار کننده داخلی
۵٫۸٫۳) تست آزادسازی انرژی (Energy release test):
گیج های فشار Safety pattern تحت این آزمایش قرار می گیرند. این آزمایش از هم گسیختن بوردون تیوب و آزاد سازی گاز فشار بالا داخل محفظه گیج فشار را شبیه سازی می کند.
۵٫۸٫۴) سه نوع اصلی از طراحی ایمن عبارتند از:
  • طراحی ایمن نوع ۱ (S1 design):
گیج های فشاری که مطابق با درجه ایمنی S1 طراحی می شوند باید حتما شامل Blow out باشند.
  •  طراحی ایمن نوع ۲ (S2 design):
گیج های فشار Safety Pattern طراحی شده مطابق با درجه ایمنی S2، دارای قطر بین ۴۰ تا ۸۰ میلی متر و فاقد دیوار بافل هستند این دسته از گیج ها باید با موفقیت تست آزادسازی انرژی (Energy release test) را پاس کنند، دارای صفحه شیشه ای لمینت (Laminated safety glass) یا صفحه ی شفاف پلاستیکی که متلاشی و تکه تکه نمی شود (non-splintering plastic) باشند.
  • طراحی ایمن نوع ۳ (S3 design):
گیج های فشار Safety Pattern طراحی شده مطابق با درجه ایمنی S3، دارای قطر بین ۴۰ تا ۲۵۰ میلی متر و دارای دیوار بافل هستند علاوه بر سیار الزامات طراحی که برای S2 ذکر شد، باید دارای Blow out back نیز باشند.

در چه مواردی به گیج های فشار Safety design نیاز است؟

استاندارد EN 837-2 شامل کلاس و جزییات دقیق تری است که در آن تفاوت میان کاربردهای مایع، گاز یا بخار بیان شده است که در ادامه به بررسی برخی از آن ها خواهیم پرداخت:
اندازه گیری فشار مایع:
  •  برای گیج های فشار خشک صرف نظر از قطر و محدوده ی اندازه گیری گیج، به درجه حفاظت خاصی نیاز نیست.
  •  برای گیج های فشار روغنی صرف نظر از قطر و محدوده ی اندازه گیری گیج، درجه حفاظت S1 نیاز است.
اندازه گیری فشار گاز یا بخار:
  • برای گیج های فشار خشک با محدوده اندازه گیری ۲۵ بار یا کمتر، به هیچ گونه ویژگی ایمنی برای قطرهای کمتر از ۱۰۰ میلی متر نیازی نیست ولی طراحی S1 برای قطرهای بیشتر ۱۰۰ نیاز است.
  •  برای گیج های فشار خشک با محدوده اندازه گیری بیشتر از ۲۵ بار، به طراحی S2 برای قطرهای کمتر از ۱۰۰ میلی متر و به طراحی S3 برای قطرهای بیشتر ۱۰۰ نیاز است.
  •  برای گیج های فشار روغنی با محدوده اندازه گیری ۲۵ بار یا کمتر، صرف نظر از قطر گیج به طراحی S1 همیشه نیاز است.
  •  برای گیج های فشار روغنی با محدوده اندازه گیری بیشتر از ۲۵ بار، به طراحی S2 برای قطرهای کمتر از ۱۰۰ میلی متر و به طراحی S3 برای قطرهای بیشتر ۱۰۰ میلی متر نیاز است.
موارد استثنا از این قوانین عبارتند از:
  •  گیج های فشاری که به منظور اندازه گیری فشار اکسیژن (Oxygen) و استیلن (Acetylene) استفاده می شوند، همیشه باید از نوع Safety Pattern و مطابق با ویژگی های ایمنی  S2 یا S3 طراحی شده باشند.
  •  برای اندازه گیری فشار مواد اکسیدکننده قوی، گیج های فشار نباید با گلیسیرین پر شوند. زیرا همانطور که در بخش Filling Fluid به آن اشاره کردیم، گلیسیرین ممکن است هنگام تماس با برخی از اکسیدکننده های قوی، واکنش بسیار خطرناکی از خود نشان دهد. در بخش Filling Fluid نام  تعدادی از اکسیدکننده های قوی ذکر شده است.

 

  گیج فشار مدل PG 28 ویکا برای فرآورده‌های به شدت خطرناک

۵٫۹) نشان تجاری تولیدکنندگان گیج فشار (Manufacturers name of the trademark)

به طور مثال تصویر ۳ متعلق به گیج فشار WIKA می باشد.

۵٫۱۰) فاصله درجه بندی (Scale Interval):

نمایش آن بر روی Dial اجباری نیست ولی باید متناسب با استاندارد EN 837 با توجه به کلاس درستی (Accuracy Class)، سایز Dial (Dial Nominal Size – NS)، درجه بندی (Scale – Pressure range) و تعداد کوچکترین درجه اندازه گیری (Number of The Minor Scale Division) طراحی شود. برخی از انواع مختلف Scale Interval )فاصله درجه بندی ( و شماره گذاری مرتبط با گیج فشار WIKA در مثال های زیر مشخص شده است.
مثال ۱:
مثال 1
مثال ۲:
مثال 2
مثال ۳:
مثال 3:

۵٫۱۱)نماد عنصر حسگر به کار رفته در گیج فشار (Symbols of the pressure sensing element):

نماد عنصر حسگر به کار رفته در گیج فشار نماد عنصر حسگر به کار رفته در گیج فشار

 

۶) عقربه – نشانگر (Pointer):

عقربه ها معمولا از جنس آلومینیوم ساخته می شوند. هنگام افزایش فشارهای مثبت، در جهت عقربه های ساعت و هنگام افزایش فشارهای وکیوم در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخند. به این نوع عقربه ها Maximum/Minimum Indicating Pointers نیز گفته می شود زیرا فقط قادر به نشان دادن افزایش و کاهش فشار می باشند. آن ها معمولا توسط یک دکمه خارجی ریست می شوند.
نکات بسیار مهم:
  •  برخی از عقربه ها قابل تنظیم (Micro Adjustable Pointer) هستند و در مواقعی که نقطه صفر کالیبره نیست امکان تنظیم دقیق عقربه بر روی Scale را فراهم می کنند. عقربه های قابل تنظیم اجازه می دهند که نقطه صفر بر روی هر موقعیت مکانی بر روی Scale قابل تنظیم باشد.
  •  از عقربه های (Knife Edge Pointer) به منظور خوانش دقیق و راحت تر فشار بر روی Dial استفاده می شود.
  •  بعضی از گیج های فشار دارای عقربه قرمز رنگ اضافی (Red Set Pointers) هستند که با دو نوع عملکرد متفاوت مورد استفاده قرار می گیرند:

۱ )عقربه ثابت (Fix Pointer): 

عقربه ثابت قرمز رنگ، فقط به یک فشار مورد نظر بر روی Scale اشاره می کند و با تغییرات فشار فرآیند و حرکت عقربه اصلی، هیچ تغییر و حرکتی نمی کند. در واقع از آن برای نشان دادن یک فشار ثابت بر روی گیج استفاده می شود.

۲ )عقربه Min/Max (Min/Max Pointer):

این عقربه نشان دهنده ی حداکثر و حداقل فشاری است که عقربه اصلی آن را بر روی Scale نمایش داده است. در واقع عقربه (Min/Max) همراه با عقربه اصلی تا میزان حداکثر و حداقل فشار اندازه گیری شده حرکت می کند، سپس در همان موقعیت باقی می ماند. به طور مثال اگر میزان فشار اندازه گیری شده توسط یک گیج ۱۰ bar در بیشترین حالت ممکن به ۸ bar برسد و سپس تا ۵ bar افت کند، عقربه قرمز بر روی همان ۸ bar باقی می ماند مگر این که در ادامه فشار از ۸ bar بیشتر شود (که در این صورت روی حداکثر مقدار جدید ثابت می شود) یا این که توسط یک مکانیزیم موقعیت آن re-set شود و به نقطه صفر باز گردد.

عقربه Min/Max (Min/Max Pointer):

۷) صفحه محافظ شفاف (Window):

درواقع window یک صفحه شفاف است که جلوی پرشر گیج قرار می گیرد و علاوه فراهم کردن امکان مشاهده فشار اندازه گیری شده وظیفه محافظت از Dial (صفحه نمایش) و عقربه را نیز به عهده دارد. معمولا توسط یک حلقه یا رینگ (Ring) در محل خود ثابت نگه داشته می شود، به عبارت دیگر توسط یک رینگ یا حلقه به بدنه گیج فشار پیچیده یا چسبانده می شود.
پلاستیک، پلی کربن (Polycarbonate-PC)، شیشه شفاف (Clear Glass) و شیشه لمینت (Laminated Glass) یا همان شیشه های چند لایه مطمئن (Multi-layer safety glass) از جمله مواد رایجی هستند که برای ساخت صفحه شفاف به کار می روند.

۸) رینگ – حلقه (Ring):

وظیفه رینگ، محکم نگه داشتن صفحه شفاف به بدنه می باشد. انواع مختلفی از رینگ ها بر اساس نوع بدنه، طراحی و ظاهر وجود دارند که مهم ترین آن ها عبارتند از:
Threaded Ring, Bayonet Ring, Crimped Ring, Friction Ring, Hinged Ring, Slip Ring, Snap Ring
در صورت علاقه به بررسی دقیق تر هر کدام از رینگ های ذکر شده می توانید با واحد پشتیبانی صنعت تک جهت ارائه توضیحات بیشتر هماهنگ شوید.

۹) پورت فشار – کانکشن مکانیکی (Process Connection):

پورت فشار، علاوه بر فراهم کردن یک درگاه ورودی به منظور ورود سیال، وظیفه اتصال مطمئن ابزار به پروسه (خط فشار، مخزن تحت فشار و غیره) را نیز به عهده دارد. بنابراین نحوه نصب (Mounting) در گیج های فشار از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از این رو به طور کلی گیج های فشار از لحاظ محل اتصال (Mounting Location) به سه دسته کلی  Lower Mount (LM), Lower Back Mount (LBM), Center Back Mount (CBM) تقسیم می شوند.
پورت فشار – کانکشن مکانیکی (Process Connection):

 

  •  انواع مختلفی از گیج های فشار با هوزینگ ها و روش های نصب متفاوت وجود دارند که در تصویر زیر برخی از آن ها معرفی شده اند.

گیج های فشار با هوزینگ ها و روش های نصب متفاوت

  •  همچنین نوع پورت فشار نیز می تواند به صورت رزوه ای (Threaded Connection)، فلنچ (Flanged Connection) و سایر مدل های دیگر مانند In-Line Connection باشد.
بسته به موقعیت جغرافیایی، محیطی و عوامل دیگر، در صنعت از انواع کانکشن های رزوه ای متفاوتی مطابق با استاندارد ISO 228-1 یا استاندارد ANSI/ASME B1.20.1 استفاده می شود که رایج ترین آن ها عبارتند از:
NPT (National Pipe Taper)
NPS (National Pipe Straight)
BSPT (British Standard Pipe Taper)
BSPP (British Standard Pipe Parallel)
رزوه های NPT و NPS بیشتر در آمریکا و کانادا رایج هستند، زاویه بین برآمدگی و فرورفتگی ها در آن ها ۶۰ درجه است. تنها تفاوت اصلی آن ها این است که NPT به صورت مخروطی ولی NPS به صورت موازی طراحی شده اند.
از طرف دیگر رزوه های BSPP و BSPT نیز در تمامی نقاط دنیا مورد استفاده قرار می گیرند و هر دو دارای زاویه بین برآمدگی و فرورفتگی ۵۵ درجه می باشند. مجددا تنها تفاوت اصلی آن ها این است که BSPT به صورت مخروطی ولی BSPP به صورت موازی طراحی شده اند.
بنابراین رزوه های NPT و BSP به هیچ عنوان با یکدیگر سازگار نیستند و اتصال این دو به یکدیگر به هیچ وجه توصیه نمی شود. متداول ترین اندازه این رزوه ها بر حسب اینچ عبارتند از:
۱/۸”, ۱/۴”, ۳/۸”, ۱/۲”
این اعداد تجاری هستند و لزوما بیان گر قطرهای واقعی نیستند.
در صورت تمایل به کسب اطلاعات بیشتر به می توانید به مقاله پورت فشار دارای رزوه مراجعه کنید.
  •  قسمت های خیس شونده (Wetted Part):
به کلیه قسمت های در ارتباط سیال (مایع و گاز) تحت فشار، Wetted Part گفته می شود که قطعا شامل پورت فشار، واشرها آب بندی و در گیج های غیر دیافراگمی شامل عنصر حسگر (مانند بوردون تیوب) و غیر نیز می شود.
معمولا در گیج های فشار، قسمت های خیس شونده یا Wetted part از جنس برنج (Brass) یا انواع مختلفی از استیل ضد زنگ (stainless steel) مانند SS304, SS316L ساخته می شوند. استفاده از برنج منجر به صرفه جویی در هزینه ساخت گیج فشار شده که برای اندازه گیری فشار سیالات غیر خورنده از قبیل هوا، آب، گازوییل و غیرمناسب می باشد. در مقابل استیل ضد زنگ نسبت به برنج در مقال اسیدها و سایر مواد خورنده، مقاوم تر می باشد.
  • کانشکن های دیافراگمی:

این نوع کانکشن ها در گیج های فشار دیافراگمی و کپسول به کار رفته و به طور کلی در مواقعی که سیال به صورت خمیری یا چسبناک (دارای ویسکوزیته بالا) باشد و یا به صورت کریستالی و حاوی ذرات رسوب شونده باشد از آن ها استفاده می شود. ویژگی دقیق تر مربوط به گیج های فشار دیافراگمی در بخش عناصر حسگر توضیح داده شده است.

  •  در جدول زیر، بهترین روش های کلی نصب پرشر گیج برای اندازه گیری فشار انواع سیالات محتلف (مایع، گاز و …) ارائه شده است. بسته به نوع سیال، محل نصب نیز باید تغییر کند.

بهترین روش های کلی نصب گیج فشار

محصولات پرشر گیج


محمدرضا هستم علاقه مند به اتوماسیون و تجهیزات اندازه گیری فشار.

خوشحال میشم توی قسمت نظرات برام دیدگاه تون رو بنویسید.

4.2 6 رای ها
امتیازدهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
14 نظرات
قدیمی‌ترین
تازه‌ترین بیشترین رأی
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها
داوود
داوود
2 سال قبل

دستتون درد نکنه
عاااااالی

محمد شجاعی
محمد شجاعی
2 سال قبل

عالی. بسیار جامع و کاربردی بود. ممنونم

رضا خسروی
رضا خسروی
2 سال قبل

با سلام ممنونم بابت مقاله عالی و مفیدتون- لطفا در خصوص تست هیدروتست و پنوماتیک تست و برای هر فشار و جدول موجود برای مقدار فشار گیج و فشار تست چه گیجی انتخاب کنیم و توضیحی دارید بفرمایید . منظورم مثلا فشار خطمون ۱۰ بار اسا باید چه گیجی ببندیم چند باری باشد و استانداردهایی در این خصوص که باید فشار ما واقعا ۲ سوم گیج و پر کنه . هر توضیح و دستورالعملی دارید ارسال نمایید سپاسگذارم

مهدی درخشانی
مهدی درخشانی
2 سال قبل

خیلی خیلی خوب و کامل و جامع
اگر مقاله در مورد سنسور و مبدل دارید هم بگذارید.ممنون

سارا
سارا
1 سال قبل

خیلی جامع و عالی بود ممنون از شما

فیروزه
فیروزه
1 سال قبل

باسلام
در صورت امکان میشه فایل کامل رو برام ارسال کنید.ممنون

زهرا
زهرا
1 سال قبل

سلام وقت بخیر
مقاله ی بسیار جامع و کاملی بود ممنون از شما

هنگامه
هنگامه
1 سال قبل

مقاله ی گیج فشار بسیار مقاله یخوبی بود و کمک زیادی بهم کرد ازتون ممنونم برای مطالب خوبی که میزارید

حسن
حسن
1 سال قبل

سلام و درود
مقاله انکودر خیل جالب بود و اطلاعات خوبی داشت از این مقاله ها بیشتر بزارید .

مهدی
مهدی
1 سال قبل

سلام ممنون از آموزش مفیدتون، یه سوال داشتم و اون اینکه آیا گیج فشار بایستی دقیقا در زاویه و موقعیتی که در نقشه آیزومتریک درج شده نصب گردد؟برای مثال در نقشه برای خط گاز درج شده گیج فشار در زاویه ۴۵ درجه بالایی نصب شود اگر در ۳۰ درجه نصب شود چه اتفاقی خواهد افتاد؟؟

14
0
افکار شما را دوست داریم، لطفا نظر بدهید.x
()
x