و کاربرد آن( Manometer)انواع مانومتر

مانومتر(manometer) یکی از دستگاه هایی است که جهت اندازه گیری فشار بکار می رود، مانومتر در حقیقت  فشار سنجی است که با آن فشار گاز محبوس در یک ظرف را اندازه گیری می کنند.

لوله بروردون مهمترین عامل اندازه گیری فشار و یکی از قسمت های اصلی مانومتر می باشد که  مقطع آن تقریبا شبیه به بیضی(به شکل C) ساخته شده که یک طرف آن مسدود بوده و طرف دیگر آن به نقطه فشار وصل می شود.

فشار سنج های نوع بوردون از 30 تا 50000 پوند بر اینچ مربع را اندازه می گیرد.

فشار وارده باعث می شود نوک آزاد لوله بوردون حرکت کند و این حرکت بوسیله سیستم اهرم به چرخ دنده و عقربه منتقل می شود و عقربه روی صفحه فشار را نشان می دهد.
مانومتر U شکل یکی دیگر از انواع  مانومترها است که به صورت یک لوله U شکل است ، یک سر آن باز و سر دیگر آن به ظرف دارای گاز متصل است. 

جیوه یا مایع های دیگر را می توان در این لوله ریخت. دو شاخه لوله، ارتفاع جیوه یکسان دارد اما ارتفاع جیوه در لوله با باز شدن شیر ظرف و ورود گاز به درون آن،  تغییر می کند و  فشار گاز با توجه به آن اندازه گیری می شود.
    برای اندازه گیری سایر متغیرها نظیر دبی سیال/ گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع،مانومتر ها  می توانند به طور غیر مستقیم بکار روند.
    واحد استاندارد فشار در دستگاه SI پاسکال می باشد که برابر 1Pa=1N/m2 می باشد یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد.
مانومترهای  لوله بوردون (Bourdon-manometer) برای اندازه گیری طیف وسیعی از اختلاف فشارها به کار می رود (حدود 700 مگا پاسکال). به دلیل بلند بودن طول لوله مانومتر و سایر ملاحظات عملی، برای اندازه گیری فشار های زیاد در تبرید به کار برده می شوند.مکانیسم این فشار سنج را در شکل زیر ملاحظه می کنید.

لوله بوردون از یک لوله فلزی خمیده بیضوی تشکیل شده است که با افزایش فشار سیال تمایل به باز شدن داشته و با کاهش فشار انحنای بیشتری می یابد. تغییرات انحنا از طریق یک سیستم چرخ دنده ای به عقربه منتقل می شود. جهت و مقدار حرکت عقربه به جهت و مقدار تغییر انحنای لوله بستگی دارد. فشار سنج های بوردون برای اندازه گیری فشارهای بیشتر و کمتر از اتمسفر به کار می روند.
از مانومتر U شکل می توان برای اندازه گیری فشار، خلاء یا اختلاف فشار بین دو نقطه استفاده کرد. این روش از جمله ساده‌ترین و در عین حال دقیق ترین روش های اندازه‌گیری فشار است. معمولا از این روش در مواردی که نیاز به مشاهده فشار توسط اپراتور به صورت محلی باشد استفاده می شود.

انواع فشارسنج ها با توجه به نوع فشار

سنسورهای فشار می‌توانند براساس بازه اندازه‌گیری، بازه دمای عملکرد و از همه مهمتر نوع فشار اندازه‌گیری طبقه‌بندی شوند. با توجه به نوع فشار، فشارسنج‌ها، به ۵ دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

سنسور فشار مطلق

این سنسور فشار یک نقطه نسبت به خلأ کامل (۰ psi) را اندازه می‌گیرد. فشار اتمسفریک ۱۰۱٫۳۲۵ KPa (یا ۱۴٫۷psi) در سطح دریا نسبت به خلأ است.

سنسور فشار گیج Gauge

این سنسور در کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شود زیرا می‌تواند برای اندازه‌گیری فشار یک نقطه نسبت به فشار اتمسفریک در نقطه دیگر کالیبره شود. گیج فشار تایر مثالی از نشانگر فشار گیج است. هنگامی که گیج فشار تایر مقدار 0 psi را می‌خواند فشار داخل تایر ۱۴٫۷ psi است. یعنی برابر با فشار اتمسفر.

سنسور فشار خلأ

این سنسور برای اندازه‌گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه‌ای مشخص استفاده می‌شود. مرجع سنسور خلأ در صنعت متفاوت است که ممکن است موجب اشتباه شود؛ فشار نسبت به فشار اتمسفر (مانند اندازه‌گیری فشار گیج منفی) و نیز فشار نسبت به فشار خلأ .

سنسور فشار تفاضلی

این سنسور تفاضل بین فشار ۲ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد. برای مثال اندازه گیری افت فشار در فیلتر روغن. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود.

سنسور فشار مهرشده ( sealed )

این سنسور همانند سنسور گیج فشار است با این تفاوت که از قبل توسط سازنده برای اندازه گیری فشار نسبت به فشار سطح دریا کالیبره شده است.

کاربرد مانومترها

اندازه‌گیری فشار

این کاربرد، کاربرد اصلی سنسورهای فشار است که در مواردی از جمله تجهیزات هواشناسی، هواپیما، اتومبیل 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.

اندازه‌گیری جریان

می‌توان با کمک اثر ونتوری و رابطه اش با فشار، جریان را اندازه گرفت. اختلاف فشار بین دو بخش یک تیوب نتوری (با قطرهای دهانه مختلف) اندازه‌گیری می‌شود. این اختلاف فشار، با سرعت جریان گذرنده از تیوب رابطه مستقیم دارد. از آنجا که این اختلاف فشار نسبتاً کوچک است از سنسور فشار با بازه کم استفاده می‌شود.

اندازه‌گیری ارتفاع / عمق

می‌توان از سنسور فشار برای اندازه گیری ارتفاع سطح مایع استفاده کرد. معمولاً از این تکنیک برای اندازه‌گیری مکان جسم غوطه ور در آب (مانند غواص‌ها، زیر دریایی‌ها) و یا ارتفاع سطح مایع درون یک مخزن (مانند مایع داخل برج آب) استفاده می‌شود.

آزمایش نشتی

می‌توان با اندازه‌گیری افت فشار، نشتی سیستم را به دست آورد. روش‌های متداول برای این منظور، دو روش هستند:
1) مقایسه فشار سیستم با فشار سیستمی با نشتی معلوم و استفاده از این اختلاف فشار.
 2) اندازه‌گیری فشار و بررسی تغییرات آن در طول یک بازه زمان.

گیج فشار چیست؟

 در گیج فشارکه از سه مکانیزم مکانیکی بوردون تیوب یا دیافراگمی و در بعضی موارد بیلوز المنت استفاده می کند ، در اثر فشارالمنت اندازه گیر تغییر حالت یافته و با انتقال این تغییر حالت به یک عقربه که بر حسب فشار بر روی یک صفحه کالیبره شده است به سادگی مقادیر فشار  در گستره ای وسیع حتی تا 1000 بار اندازه گیری می شود.

آنچه که سنسور فشارمعمولا اندازه می گیرد فشار گاز یا مایع می باشد.تعریف فشار  نیروی لازم برای جلوگیری از پخش شدن مایع است و معمولاً به صورت نیرو بر سطح تعریف می شود. سنسور فشار معمولاً به صورت مبدل کار می‌کند و سیگنالی که تابع اثر فشارمی باشد را تولید می کند.برای این منظور می توان سیگنال الکتریکی را در نظر گرفت.

سنسورهای فشار روزانه برای کنترل و مانیتورینگ هزاران مورد استفاده می شوند و سنسورهای فشار می توانند به طور غیر مستقیم برای اندازه گیری سایر متغیرها هم استفاده شوند. به طور مثال دبی سیال/ گاز، سرعت، سطح مایع و ارتفاع از این نوع متغیرها می باشند. نام دیگر  سنسورهای فشار، مبدلهای فشار، ترنسمیتر فشار، فرستنده فشار، نشاندهنده فشار، پیزومتر و مانومتر و … می باشد. یکی از کاربردهای این نوع سنسور را می توان در اندازه گیری فشار احتراق سیلندر موتور و یا گاز توربین مشاهده کرد. این سنسورها به طور عمده از مواد پیزوالکتریک مانند کوارتز ساخته شده اند. بعضی از سنسورهای فشار مانند آنچه در دوربین‌های کنترل ترافیک دیده می شود، به صورت باینری (دودویی) و خاموش/ روشن کار می کنند. برای مثال وقتی فشاری به سنسور فشار اعمال می شود، سنسور یک مدار الکتریکی را قطع یا وصل می کند. این سنسورها به سوئیچ فشار معروف هستند.

 

یکای فشارچیست؟

فشار با یکاهای مختلفی بیان میشود که البته یکای استاندارد در دستگاه SI پاسکال میباشد که برابر(1Pa=1N/m2) میباشد. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد. بهترین یکایی که میتواند مرجعی برای سایر یکاها به کار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher ) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف میشود. همچنین برحسب واحد های bar،mbar،mmHg،psi،mmH2O نیز بیان می شوند.

از آن جایی که پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال(kpa) که برابر 1000 پاسکال است، استفاده میکنند. هر جو تقریبا برابر 100 kpa است. هواشناسان ازواحد میلی بار استفاده میکنند که برابر یک دهم پاسکال است. از سایر واحدهای فشار میتوان دین بر سانتیمتر مربع (dyn/cm2) یا torr را نام برد.

 

 انواع مختلف گیج های فشارکدامند؟

•    گیج فشار عقربه ای
•    گیج فشار دیجیتال
•    گیج فشار تست
•    گیج فشار روغنی
•    گیج فشار تفاضلی
•    گیج فشار منفی
•    گیج فشار خلاء
•    گیج فشار دیافراگمی
•    گیج فشار اکسیژن

انواع این گیج های فشار با مارکهای مختلف عبارتند از:

گیج فشار ویکا / گیج فشار WIKA
گیج فشار ایندومارت / گیج فشار INDUMART
گیج فشار تی جی وان / گیج فشار TG1
گیج فشار دراک / گیج فشار DRUCK
گیج فشار پکنز / گیج فشار P

در انتخاب فشارسنج آنالوگ مناسب به چه مواردی باید توجه کرد؟

1.رنج مورد نظر فشار سنج
2.قطر صفحه نمایش فشار سنج
3. نوع و سایز رزوه فشار سنج
4.دقت فشار سنج
5.جنس فشار سنج که معمولا استیل یا برنجی است
6.افقی یا عمودی بودن(اتصال ازیر یا از پشت) در نصب فشار سنج

کاربردها ومزایای کلی فشارسنج های آنالوگ چیست؟

• اندازه گیری فشار
این کاربرد، کاربرد مستقیم سنسورهای فشار است که در مواردی از جمله تجهیزات هواشناسی، هواپیما، اتومبیل و سایر وسایلی که در آن‌ها فشار کارایی دارد به کار می رود.

•اندازه گیری ارتفاع از سطح دریا
کاربرد آن در هواپیما، موشک، ماهواره، بالن‌های هواشناسی و غیره می باشد. در تمامی این کاربردها از رابطه بین تغییرات فشار با ارتفاع نسبت به سطح دریا استفاده می شود۰
در کاربردهای موقعیت یابی، برای تشخیص جاده‌های تپه ای( برای موقعیت یابی اتومبیل) و یا ارتفاع طبقات ساختمان‌ها ( برای موقعیت یابی فرد پیاده)استفاده می شود.

اندازه گیری جریان
می توان با کمک اثر ونتوری و رابطه اش با فشار، جریا ن را اندازه گرفت.اثر ونتوری اثر کاهش فشار در سیالی است که از یک لوله باریک عبور می‌کند.

اندازه گیری ارتفاع / عمق
می توان از سنسور فشار برای اندازه گیری ارتفاع سطح مایع استفاده کرد.

معمولاً از این تکنیک برای اندازه گیری مکان جسم غوطه ور در آب ( مانند غواص‌ها، زیر دریایی ها) و یا ارتفاع سطح مایع درون یک مخزن (مانند مایع داخل برج آب) استفاده می شود.

برای بیشتر کاربردهای عملی، سطح مایع متناسب با فشار است. در مواردی مانند “آب شیرین” که زیر فشار اتمسفر می باشد داریم:
۱psi =۲۷.۷ in H۲O
۱pa = ۹.۸۱ mm H۲O

معادله اصلی برای این اندازه گیری معادله زیر است:
P=ρ*g*h
p= فشار
ρ=چگالی مایع
g=گرانش
h=فشار سنسور بالای مایع ستون ارتفاع

فشار سنج بوردن چیست؟

برای اندازه گیری فشارهای زیاد از فشار سنج بوردن استفاده می شود که در داخل آن لوله خمیده ای است که یک انتهای آن بسته و سر دیگر آن به سیالی که اندازه گیری فشار آن مد نظر است وصل است.

 

اندازه گیری فشار توسط فشار سنج های لوله بوردن (Bourdon Tube)چگونه است؟

برودن نام دانشمندی است که این وسیله را اختراع کرد. جنس لوله های برودن بیشتر از برنز ، برنج ، آلیاژهای مس فولاد ضد زنگ و یا نیکل سخت می باشد. خاصیت فیزیکی ای که در این روش اندازه گیری به کار برده شده است استفاده از ویژگی ارتجایی مواد در برابر فشار است و به شکل های مختلف ساخته می شود:

لوله ی C شکل (C-Tube):

یک لوله با انتهای بسته است که زاویه ای در حدود 250 درجه دارد و زمانی که به آن فشار وارد می شود ، در اثر اختلاف اندازه ی محیط بیرونی و درونی ، تمایل به راست شدن پیدا می کند. تغییر وضعیت لوله متناسب با فشار مورد اندازه گیری است. باز و جمع شدن لوله بین 25/0 تا 4/0 اینچ می باشد و اگر بیشتر از این مقدار باز شود ، فنریت خود را از دست خواهد داد.

دیافراگمی (Diaphragm):

جنس دیافراگم را از می توان از فلز یا غیر فلز انتخاب کرد. در نوع غیر فلزی که در رنج فشار پایین تری به کار می رود ، استفاده از چرم و لاستیک متداول تر است.

کپسولی (Capsule):

ترکیبی از دو دیافراگم است.

گیج  فشار خلاچیست؟

این سنسور برای اندازه گیری فشار کمتر از فشار اتمسفر در نقطه ای مشخص استفاده می شود. مرجع سنسور خلا در صنعت متفاوت است که ممکن است موجب اشتباه شود؛ فشار نسبت به فشار اتمسفر ( مانند اندازه گیری فشار گیج منفی) و نیز فشار نسبت به فشار خلا.این سنسور تفاضل بین فشار ۲ یا چند نقطه را که به عنوان ورودی معرفی می شوند اندازه می گیرد. برای مثال اندازه گیری افت فشار درفیلتر روغن. فشار تفاضلی هم چنین برای اندازه گیری دبی یا سطح در مخازن به کار می رود.

  گیج اختلاف فشار(دیفرانسیلی)چیست؟

گیج فشار دیفرانسیلی را میتوان اغلب درسیستمها و فرآیندهای صنعتی یافت ودرعین حال اشتباه  آنهارا به راحتی نادیده گرفت.اختلاف فشار (DP و یا Δp) تفاوت بین دو فشار اعمال شده است. به عنوان مثال، فشار در نقطه “A” برابر 100psi و فشار در نقطه “B” برابر 60psi. فشار دیفرانسیل 40psi (- 60psi- 100psi)  ) است.

 

اندازه گیری فشار توسط مانومتر ها (Manometers)چگونه است؟

 ساختمان مانومتر ها که به فشار سنج های اولیه موسومند ، از شیشه ای محکم ساخته شده و صفحه ی آن ها بر حسب اینچ ، سانتی متر یا میلی متر مدرج شده و مایع درون آن ها معمولا آب یا جیوه می باشد. از مانومترها برای اندازه گیری فشارهای کم استفاده می شود که در خواندن فشارهای خیلی کم از نوع آبی آن استفاده می گردد. مانومترها انواع زیادی دارند که در زیر به گونه های عمده ی آن ها اشاره شده است:

مانومتر U شکل:
این وسیله ساده ترین مانومتر برای اندازه گیری اختلاف فشار است و درون آن از مایعی پرشده که می تواند از نوع چگالی سبک مثل نفت سفید یا چگالی بالا مانند جیوه باشد. امروزه مانومترهایی ساخته شده که از یک مدار پل وتسون شکل برای اندازه گیری اختلاف سطح استفاده می شود و با توجه به تغییرات ولتاژ و ارتباط آن با اختلاف فشار مطابق معادله زیر می توان فشار نسبی را بدست آورد.

بارومتر (فشار سنج):
بارومتر تجهیزی است که برای اندازه‏گیری فشار اتمسفر مورد استفاده قرارمیگیرد.در نمونه های معمول این ابزار از آب ، هوا ، و جیوه برای اندازه‏ گیری فشار جو استفاده میکنند.از بارومتر بیشتر برای اندازه‎گیری فشار هوای محیط که به صورت غیر مستقیم معرف ارتفاع از سطح دریا و تغییرات جوی برای پیش بینی وضعیت هوا و همچنین م حیطهای آزمایشگاهی که بایستی شرایط کلی نظیر دما ، و فشار محیط در کنترل باشد استفاده میگردد.

چرا در بارومترو مانومتر از جيوه استفاده ميشود ؟

اگر به جاي جيوه از مايعات ديگري استفاده شود چون چگالي ساير مايعات از جيوه خيلي كمترند ، بايد لوله هاي شيشه اي با ارتفاع بسيار زياد انتخاب شود . براي نمونه اگر در بارومتر از آب استفاده شود بايد ارتفاع لوله شيشه اي بيش از 10 متر باشد . از طرفي چون فشار بخار جيوه بسيار كم است ، بالاي ستون جيوه در لوله شيشه اي را مي توان خلاء تقريبا كامل در نظر گرفت . اما مايعات ديگر فشار بخار به نسبت زيادي دارند كه بر روي تعيين فشار گاز اثر مي گذارد .

محصولات شرکت:

گیج فشار لوله بردون WIKA مدل 111.10.063 در صنایع مختلف از جمله موارد زیر به کار می رود:

– اندازه گیری فشار گازها و مایعاتی که خیلی خاصیت چسبندگی (viscous) و کریستالی نداشته باشند و در تماس با آلیاژهای مس نباشند.
– اندازه گیری فشار در تجهیزات پنوماتیک
– اندازه گیری فشار در تجهیزات گرمایشی و تهویه هوا
– مهندسی پزشکی

 

گیج فشار کپسولی WIKA مدل 612.20.063 با قابلیت اتصال از زیر و قطر صفحه نمایش 6 سانتی متر، برای اندازه گیری فشار سیستم های پنوماتیکی با فشار کم در رنج 100-0 میلی بار و 160-0 میلی بار مورد استفاده قرار می گیرد. این فشار سنج برای مایعات رقیق و گازهایی که آلیاژهای مس را نمی خورند به کار می رود.جنس مانومتر 612.20.63 استیل و جنس کانکشن برنجی می باشد.

گیج فشار دیفرانسیلی WIKA مدل 700.01 برای اندازه گیری فشار های دیفرانسیلی در رنج های 0 تا 1، 1.6،2.5 و 4 بار را تا فشار استاتیک 25 بار دارا می باشد. از جمله موارد کاربرد این فشارسنج تفاضلی موارد زیر می باشد:
– ماشین آلات فیلترینگ
– مانبتورینگ پمپ ها
– سیستم های خنک کننده
– خطوط لوله

موارد کاربرد گیج فشار دیفرانسیلی WIKA مدل 732.51.100

– دارای رنج فشار 250-0 میلی بار می باشد.
– اندازه گیری فشار مایعات و گازهای پرتکاپو که خاصیت چسبدگی و کریستالی بالا نداشته باشند
– مانیتور کردن و کنترل کردن پمپ ها
– مانیتورینگ فیلترها
– اندازه گیری سطح تانک های سربسته
این مدل دارای contact می باشد. شماره مدل contact، 821.33  می باشد.

– خطوط لوله

گیج فشار آنالوگ دیافراگمی مدل p62 ساخت indumart کانادا ،اکثرا برای اندازه گیری فشار در محیط های خورنده و متبلور و چسبناک با وسیکوزیته بالا کاربرد دارد. بدنه ی نمایشگر ممکن است برای حرکت یکنواخت عقربه با روغن سیلیکون یا گلسیرین پر شود.قطعات متحرک این پرشر گیج بخاطر روغن کاری از ساییدگی حفظ میشوند.گیج فشار دیافراگمی مدل p62 به وسیله پراب زیرین دیافراگم مقاوت زیادی در برابر فشار بالا میکند.