اندازه گیری فشار

تاریخ انتشار: 98/01/09
نمایش: 159
(1 رای)

اندازه گیری فشار

pressure

فشار چیست ؟

اهداف این مقاله اندازه گیری فشار :

در  مقاله ی فشار سعی گردیده دید و آشنای کلی با  اندازه گیری و تعاریف فشار ، گیج فشار ، سوئیچ های فشار و ترانسمیترهای فشار را به شما همکاران و دانشجویان عزیز ارائه گردد .  

*جهت مشاوره فنی رایگان و خرید با کنترل تک در ارتباط باشید *

تلفن : 66479486 021     همراه/تلگرام/واتساپ: 09190345384       کانال تلگرام :CONTROLTAK@       اینستاگرام : CONTROL-TAK

توجه : کپی مقاله بدون ذکر منبع ( فنی مهندسی کنترل تک ) و لینک مقاله  پیگرد قانونی دارد.

بسیاری از فرآیند های صنعتی برای عملکرد ایمن و موثر و کنترل بهینه کیفیت به اندازه گیری دقیق فشار مایع ، گاز و بخار ، نیاز اساسی دارند . در بسیاری از محیط های صنعتی ، کابرد تجهیزات اندازه گیری و کنترل فشار از سایر تجهیزات بیشتر است .

در  مقاله اندازه گیری فشار به معرفی واحد های مختلف فشار می پردازیم و روشهای اندازه گیری فشار ، مزایا و معایب هر یک بیان می شود . اصول نصب تجهیزات فشار نیز ارائه خواهد شد.

 

 مقدمه مقاله اندازه گیری فشار

کمیت فشار ، یکی از رایج ترین متغیر های اندازه گیری در سیستم های کنترل صنعتی است ، به همین دلیل روشهای مختلفی برای تعیین و اندازه گیری آن وجود دارد . اندازه گیری فشار می تواند شامل اندازه گیری فشار بخار ، فشار آب تزریقی ، فشار کندانسور ، فشار روغن و... باشد . اندازه گیری فشار نه تنها برای کنترل و مانیتورینگ خود این کمیت مهم است خود این کمیت مهم است بلکه برای اندازه گیری پارامتر های دیگری از قبیل سطح و دبی در روشهای اختلاف فشار نیز اهمیت دارد .

 

 1- تعریف  فشار

فشار  pressure به صورت مقدار نیروی وارد شده بر واحد سطح به صورت زیر تعریف می شود :

فرمول فشار

1-1 )  

واحد های فشار

در سیستم SI واحد اندازه گیری فشار ، پاسکال ( PA ) است که برابر با اعمال نیرویی به اندازه یک نیوتن ، بر سطحه به میزان یک متر مربع است . واحد مرسوم دیگر در اندازه گیری فشار ، بار است.

در سیستم انگلیسی واحد اندازه گیری فشار pressure  ، پوند بر اینچ مربع است . 

 

1 – 2 )  

فشار مطلق 

فشار گیج

فشار تفاضلی

تجهیزات اندازه گیری فشار ، مبدلهایی هستند که فشار را به انرژی های مکانیکی یا الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می کنند .اندازه گیری فشار همیشه نسبت به یک نقطه مرجع انجام می شود . به طور رایج سه نوع نقطه مرجع وجود دارد . زمانی که فشار نسبت به مرجع خلا مطلق سنجیده شود فشار حاصل فشار مطلق نامیده می شود . برای نشان دادن اینکه اندازه گیری او نوع مطلق است از حرف a در انتهای واحد استفاده می شود ، مثلا bara یا psia .

زمانی که فشار نسبت به فشار اتمسفر سنجیده شود فشار حاصل ، فشار گیج نامیده می شود.برای نشان دادن اندازه گیری نوع گیج از حرف g در انتهای واحد استفاده می شود . مثلا barg یا  psia .

اگر فشار مورد اندازه گیری اختلاف بین دو فشار باشد ، فشار حاصل ، فشار تفاضلی است . برای نشان دادن این حالت ، یا بصورت معمول از واحد مورد نظر استفاده می شود مانند bar یا از حرف d در انتهای آن استفاده می شود .

 

رابطه بین فشار مطلق و فشار گیج به صورت زیر می باشد :

فشار اتمسفر + فشار گیج = فشار مطلق

          به عنوان مثال فشار اتمسفر برابر با 1bara یا 0barg  است .  همچنین فشار bara 0 برابر با  (1bar(g- است .فشار  های کمتر از فشار اتمسفر ، فشار خلا نامیده می شوند که در محدوده بین (1bar(g-  تا  0barg هستند.

 

1 – 3 ) منابع فشار

فشاری که بر هر جسم وارد می شود دارای دو منبع می باشد که این دو منبع عبارتند از :

  • فشار استاتیک
  • فشار دینامیک

- فشار استاتیک

در هر نقطه ای از اتمسفر ، فشار استاتیک به طور مساوی و در تمام جهات بر اجسام اعمال می شود. فشار استاتیک ناشی از وزن مولکولهای هوای بالای این نقطه است و مربوط به حرکت نسبی مولکولهای هوا نمی باشد .

 

- فشار دینامیک

اگر دست خود را در مقابل جریان قوی هوا یا خارج از پنجره یک اتومبیل در حال حرکت قرار دهید ، فشار اضافی ناشی از باد را روی دست خود احساس خواهید کرد . این فشار اضافی ایجاد شده ، غیر از فشار استاتیک است و فشار دینامیک خوانده می شود . فشار دینامیک ، مربوط به حرکت نسبی است و زمانی اتفاق می افتد که جسم در توده هوا حرکت کند یا در مسیر جریان هوا قرار گیرد .

فشار دینامیک به دو عامل بستگی دارد :

  • سرعت جسم نسبت به جریان هوا : هر چه اتومبیل سریع تر حرکت کند یا وزش باد قوی تر باشد ، فشار دینامیکی بیشتری روی دست احساس خواهد شد . این موضوع به دلیل برخورد تعداد بیشتر مولکولهای هوا به دست در واحد زمان است .
  • چگالی هوا فشار دینامیک به چگالی هوا نیز بستگی وابسته است ، اگر جریان هوا یکسان و دارای چگالی کمتر و در نتیجه فاشر دینامیک کمتری اعمال خواهد شد . 

- فشار کل

در اتمسفر ، همیشه فشار استاتیک وجود دارد ولی برای ایجاد فشار دینامیک به حرکت جسم نسبت به هوا نیاز است . فشار کل ، مجموع فشار استاتیک و دینامیک است و به عنوان فشار موثر با فشار پیتوت  شناخته می شود .

*جهت مشاوره فنی رایگان و خرید با کنترل تک در ارتباط باشید *

تلفن : 66479486 021     همراه/تلگرام/واتساپ: 09190345384       کانال تلگرام :CONTROLTAK@       اینستاگرام : CONTROLTAK

توجه : کپی مقاله بدون ذکر منبع ( فنی مهندسی کنتر-ل تک ) و لینک مقاله  پیگرد قانونی دارد.

 

2 – گیج فشار

پرشر گیج

گیج های فشار  pressure gauge یا یه اطلاح فنگلیش پرشر گیج  معمولا در فیلد ، نصب شده و برای نمایش فشار به صورت محلی استفاده می شوند . فطر صفحه مدرج گیج های فشار ، دارای اندازه گیری 1 ، 2  ، 2  ، 2 ، 3  ، 4  ،4   ، 6  و 10  اینچ است . گیج های فشار شامل یک دیسک قابل ترکیدن و اتصال فرایندی برابر   ،    ،    اینچ به صورت MaleNPT هستند ، مگر اینکه بر اساس نیاز های فرایندی و لوله کشی به نوع دیگری از اتصال نیاز باشد . اتصال های به کار رفته در کاربرد های مربوط به هوای ابزار دقیق معمولا   اینچ هستند .

*نکته :

در استاندارد IPS ، بخش IPS–M – IN – 110 آیتم 1 ، 1 ، 4 ذکر شده است که اندازه صفحه مدرج گیج فشار ( پرشر گیج )  عموما باید 150/100/63 میلی متر بوده و رنگ زمینه آن سفید باشد . البته اندازه های دیگر نیز ساخته می گردد .متلا شرکت ویکا گیج صفحه 160mm نیز تولید می کند . دقت گیج فشار ( پرشر گیج ) نیز 5/0 ± درصد تمام محدوده باشد . المان فشار تا فشار 120 بار باید توانایی ایستادگی در برابر فشار 3/1 برابر حداکثر فشار کاری گیج فشار را داشته باشد و برای فشار های دیگر توانایی ایستادگی در برابر فشار 2/1 برابر حداکثر فشار را داشته باشد .

از لینک ذیل می توانید استاندارد IPS را دانلود نمایید:

دانلود مستقیم فایل PDF استانداردIPS – M – IN – 110  به زبان فارسی

 

 محدوده های کاری استاندارد گیج های فشار

به طور کلی حداکثر فشاری که یک گیج با آن مواجه است باید در حدود 75 درصد کل محدوده فشار آن باشد . مرسوم ترین المان فشار به کار رفته در گیج های فشار  ، لوله بردون است که در ادامه این فصل توضیح داده می شود .

 

 

شکل ذیل  نمایی از یک گیج فشار باز شده و بخشهای آن را نشان می دهد .

 

 نقشه پرشر گیج

 

جنس بدنه گیج ها از فولاد کششی ، چدن ، آلومینیوم ، برنج ، پلیپروپیلین ، یا مواد رزینی فنولیک ساخته می شود .

فولاد کششی اقتصادی ترین انتخاب است . برنج برای موارد زینتی و برای کاربرد های غیر مغناطیسی استفاده می شود ، آلومینیوم در کاربرد هایی که محدودیت وزن وجود دارد استفاده شده و پلی پروپیلن و رزین فنولیک برای مواردی استفاده می شوندکه شرایط خورندگی وجود دارد . مواد دیگر از قبیل فولاد ضد زنگ برای کاربرد های ویژه نیز وجود دارند .

انواع مدل های استاندارد مونتاژ گیج ها شامل فلنج از پشت ، فلنج از جلو و تورت است .

گیج های فشار علاوه بر نمایش فشار در مدل عقربه ای ، بصورت دیجیتالی نیز ساخته می شوند . سنسور های بکار رفته در این مدل ها از نوع الکترونیکی مانند کشش سنج است .

برای نمایش فشار تفاضلی به صورت محلی از گیج فشار تفاضلی استفاده می شود . المان اندازه گیری در این نوع گیج غالبا بیلوز است .

*نکته :  در استاندارد IPS  بخشIPS – EIN – 110 صفحه 4 ، آیتم 1 ، 2 ، 5 ذکر شده است که محدوده کاری گیج باید به نحوی انتخاب شود که عقربه آن در شرایط کاری نرمال در یک شوم میانی آن قرار گیرد و حداکثر فشار کاری از محدوده کاری گیج خارج نشود .

از لینک ذیل می توانید استاندارد IPS را دانلود نمایید:

دانلود مستقیم فایل PDF استانداردIPS – M – IN – 110  به زبان فارسی

*جهت مشاوره فنی رایگان و خرید با کنترل تک در ارتباط باشید *

تلفن : 66479486 021     همراه/تلگرام/واتساپ: 09190345384       کانال تلگرام :CONTROLTAK@       اینستاگرام : CONTROL-TAK

توجه : کپی مقاله بدون ذکر منبع ( فنی مهندسی کنترل تک ) و لینک مقاله  پیگرد قانونی دارد.

 

3 – سوئیچ فشار

پرشر سوئیچ

     پرشر سویچ pressure switch  تجهیزات ایمنی هستند که رسیدن پارامتر فرایند به نقطه خاصی را تعیین و وضعیت آلارم یا اینتر لاک های ایمنی را فعال می کنند . سویچ  فشار در فشار فرایندی مشخصی تنظیم می شوند و زمانی که فشار یه نقطه تنظیم رسید یک مدار الکتریکی را فعال می کنند . در مورد سویچ های فشار تفاضلی ، اختلاف فشار بین دو فشار فرایندی ، مانیتور شده و زمانی که این اختلاف به میزان از قبل تعیین شده رسید ، سوییچ فعال می شود ،

      برای توصیف نحوه عملکرد سوییچ فشار ، از دو عبارت قطب ( Pole ) و مسیر ( Throw ) استفاده می شود . تعداد قطب بیانگر تعداد مدارهای جداگانه ای است که توسط یک سوییچ ، انتخاب می شوند . تعداد مسیر ، بیانگر تعداد مکان های جداگانه ای است که سوییچ می تواند تعیین کند . سوییچ فشار تک مسیر ، دارای یک کنتاکت است که می تواند بسته یا باز باشد . سوییچ دو مسیر ، دارای کنتاکتی است که میتواند ورودی را به یکی از دو خروجی وصل کند .

انواع سوییچ های رایج از لحاظ عملکرد :

1 ) SPST               Single Pole , Single Throw
2) SPDT              Single Pole , Double Throw
3) DPST           Double Pole  , Single Throw2 
4) DPDT           Double Pole  , Double Throw

سوییچ های فشار و یا همان پرشر سوئیچ برای تعیین فشار های مطلق ، گیج و تفاضلی به کار می روند . المان حسگر می تواند بیلوز ، لوله بردون ، دیافراگم یا بقیه سنسورهای الاستیک باشد .

      محدوده فشاری که نقطه تنظیم ( SetPoint ) را می تواهن در آن تعیین کرد محدوده قابل تنظیم نامیده می شود . سوییچ در حالت افزایش یا کاهش فشار در نقطه تنظیم می تواند تغییر وضعیت دهد . نقطه تنظیم ، فشاری است که در آن سوییچ ، مدار الکتریکی را باز یا بسته می کند . دقت نقطه تنظیم محدوده ای از فشار است که سوییچ مکررا فعال می شود . تفاضل یا باند مرده اختلاف بین نقطه تنظیم و نقطه عملکرد دوباره سوییچ است . برای مثال اگر یک سوییچ فشار برای عمل کردن در فشار 100psig در حالت افزایش فشار ، تنشیم شده باشد در آن نقطه بسته خواهد شد و زمانی که فشار کاهش می یابد ممکن است که سوییچ تا زمانی که فشار تا 95psig افت نکند ، باز نشود . در این حالت تفاضل یا بند مرده برابر 5psi خواهد بود . تلرانس ، دقت تکرارپذیری نقطه عملکرد دوباره است .

در استاندارد IPS ، بخش IPS–M–IN–110 ، صفحه 12 ، آیتم 7.1 ذکر شده است که سوییچ های فشار با توجه به سرویس و فشاری که در دیتاشیت آمده است باید از نوع لوله بردون ، بیلوز ، پیستونی یا دیافراگمی باشد . تمامی بخش های در تماس با فرآیند سوییچ باید از نوع فولاد ضد زنگ 316 باشد مگر اینکه جنس دیگری در دیتاشیت ذکر شده باشد . اتصال فرایندی سوییچ باید  باشد مگر اینکه اتصال دیگری در دیتا شیت ذکر شده باشد . دقت سوییچ فشار باید از 0/1 درصد محدوده کالیبره شده باشد . نوع سوییچ عموما باید DPDT با جریان 10A در ولتاژ 110VAC باشد ، مگر اینکه نوع دیگری در دیتاشیت ذکر شده باشد .

 

 

*جهت مشاوره فنی رایگان و خرید با کنترل تک در ارتباط باشید *

تلفن : 66479486 021     همراه/تلگرام/واتساپ: 09190345384       کانال تلگرام :CONTROLTAK@       اینستاگرام : CONTROL-TAK

توجه : کپی مقاله بدون ذکر منبع ( فنی مهندسی کنترل تک ) و لینک مقاله  پیگرد قانونی دارد.

 4 - ترانسمیتر فشار

پرشر ترانسمیتر

ترانسمیتر های فشار pressure transmitter  یا همان پرشر ترانسمیتر برای انتقال مقدار کمیت فشار به بخش کنترل مرکزی استفاده می شوند . یک ترانسمیتر فشار رایج از دو بخش تشکیل تشکیل شده است :

  • المان اولیه .
  • المان ثانویه .

المان اولیه ( که شامل سنسور فشار یا المان فشار است ) فشار را به مقدار الکتریکی یا مکانیکی تبدیل می کند که توسط المان ثانویه قابل خواندن باشد . از آنجا که المان اولیه همیشه در مواجه با شرایط فرایندی است در مقایسه با المان ثانویه ممکن است بیشتر در معرض خرابی قرار گیرد .

المان ثانویه ، ترانسمیتری الکترونیکی است که خروجی المان اولیه را به سیگنال قابل خواندن ، مانند 4-20 mA تبدیل می کند ، در شکل  ذیل دو نمونه ترانسمیتر فشار نشان داده شده است .

 

*نکته :

در استاندارد IPS ، بخش IPS – M – IN – 110 ، صفحه 9 ، آیتم 5.2 ذکر شده است که بخشهای در تماس با فرایند شامل المان های حسگر ، معمولا باید از جنس فولاد ضد زنگ 316 باشد مگر اینکه بر اساس شرایط فرایندی که در دیتاشیت مشخص شده نیاز به مواد دیگیری باشد . مواد به کار رفته در سرویس های ویژه مطابق کاربردشان می توانند SS-316L ، تیتالیوم ، مونل ، هاستلوی C یا آلیاژهای کبالت – نیکل – کروم باشند . دقت ترانسمیتر باید از 4/0 درصد و قابلیت تکرارپذیری آن از 1/0 درصد تمام محدوده بهتر باشد . محدوده دمای کاری ترانسمیتر باید از -40 درجه سانتیگراد تا  +85 درجه سانتی گراد بوده و همچنین اتصال فرایندی ترانسمیتر باید  باشد مگر اینکه اتصالات فلنجی در دیتاشیت تعیین شده باشد .

 

*نکته:

در استاندارد IPS ، بخش IPS – E – IN – 110 ، آیتم 7 ذکر شده است که محدوده کاری ترانسمیتر باید به گونه ای انتخاب شود که بین 50 درصد تا 85 درصد محدوده کالیبره شده باشد . تجهیز ابزار دقیق باید توانایی ایستادگی در برابر فشارهایی تا 2/1 برابر حداکثر فشاری که ممکن است با آن مواجه شود را دارا باشد ترانسمیتر فشار الکترونیکی ممکن است از نوع کشش سنج ، خازنی یا پیروالکتریک باشد . ترانسمیترهای فشار تفاضلی نیز باید در مواردی از قبیل تعیین گرفتگی فیلتر با کنترل عملکرد جداساز استفاده شوند.

*جهت مشاوره فنی رایگان و خرید با کنترل تک در ارتباط باشید *

تلفن : 66479486 021     همراه/تلگرام/واتساپ: 09190345384       کانال تلگرام :CONTROLTAK@       اینستاگرام : CONTROL-TAK

توجه : کپی مقاله بدون ذکر منبع ( فنی مهندسی کنترل تک ) و لینک مقاله  پیگرد قانونی دارد.

منابع :

کتاب : راهنمای جامع ابزار دقیق کاربردی

نویسندگان: سید جعفر رضوی پناه و سید مهدی ابوذر

نظرات کاربران
(0)
هیچ دیدگاهی وجود ندارد
دیدگاه خود را بنویسید
*
*