مانومترها
اگر که در عرصه صنعت فعالیت میکنید حتما مانومترها را مشاهده کردهاید، به وسیله یا دستگاهی که در جهت اندازه گیری فشار چه در مایعات و چه در گازها مورد استفاده قرار میگیرد مانومتر میگویند. لازم است بدانید که در این دستگاه به منظور اندازه گیری فشار از جیوه و یا آب استفاده میکنند، زمانی که برای اندازه گیری فشار از جیوه استفاده کنند مانومتر جیوهای نام دارد و اگر از آب در این دستگاه استفاده کنند مانومتر آبی میباشد. این دستگاه به صورت U شکل میباشد که از یک طرف باز میباشد و از طرف دیگر به مخزن و محل فشار متصل است.
این دستگاه دارای کاربردهای متفاوتی میباشد برای مثال به منظور سنجش ارتفاع از سطح دریا، صنایع مختلفی همچون کشتی و ماهواره و موشک، اندازه گیری جریان، سنجش ارتفاع و عمق مایعات مورد استفاده قرار میگیرند.این دستگاهها در انواع مختلفی طراحی و تولید میشوند و معمولا دارای کاربردهای مختلفی میباشند، برای مثال این دستگاه را با توجه به ساختار، نوع فشار و نوع مایع داخلی آن در دستههای مختلفی قرار میگیرند. لازم است بدانید که از این دستگاه در آنالیز گازها، مطالعات آب و هوا، بررسیهای جوی، تحقیقات جو سیارات به کار برده میشوند. در ادامه انواع مانومترها و کاربرد هر کدام از آنها را مورد بررسی قرار میدهیم و در انتخاب یک مانومتر مناسب شما را راهنمایی خواهیم کرد.
ساختار مانومتر
همان گونه که قبلتر اشاره کردیم برای اندازه گیری فشار از این وسیله استفاده میشود که معمولا فشار گاز داخل مخازن را با توجه به فشار گازی که داخل لوله این وسیله اعمال میشود را میتوان اندازه گیری کرد. U شکل بودن مانومتر باعث میشود ساختار این وسیله از یک طرف باز باشد و از طرف دگیر به مخزنی که محل فشار است متصل باشد. مانومترهای مختلف ساختارهای متفاوتی دارند که نوع بوردون هم یکی دیگر از آنها است. این مانومترها دارای لوله بوردون است که داخل محفظه فشارسنج تعبیه شده است و سپس کالبیره شده است. زمانی که به داخل این وسیله فشار وارد میشود عقربه به همراه کمک گیربکس داخل محفظه حرکت میکند و سپس فشار را نمایش میدهد.
اجزای مختلف مانومتر
هر مانومتر دارای اجزای مختلفی هستند که تماما در کنار هم میتوانند عملکرد مناسبی را ارائه دهند.
فلومتر اکسیژن: یکی از مهمترین قسمتهای هر مانومتر فلومتر اکسیژن است، که اصلیترین وظیفه را هم در کپسول اکسیژن بر عهده دارد. در حقیقت وظیفه دارد که زمان اکسیژن دهی و نرخ دقیق اکسیژن مورد نیاز را تنظیم کنید.
لیوان مرطوب کننده: در این لیوان آب مقطر وجود دارد که توسط آن اکسیژن خروجی از دستگاه را مرطوب میکند. در حقیقت اکسیژن موجود در دستگاه خشک است. بنابراین در طولانی مدت اگر بیمار ب ااستفاده از ماسک مخصوص از آن استفاده کند، بسیار خطرناک خواهد بود.
فشار شکن: فشار شکن هم یک بخش اساسی در مانومترها است و همان گونه که از نام آن مشخص است برای شکستن فشار مورد استفاده قرار میگیرد. در سیستمهای سیالی کنترل فشار مدار بسیار مهم و حائز اهمیت است و سلامت سایر اجزاء را هم تضمین میکند.
گیج فشار: گیج فشار به صفحه نمایش دایرهای که در بالای مانومتر اکسیژن وجود دارد، میگویند. این بخش وظیفه دارد فشار داخل کپسول اکسیژن که قرار است به مانومتر وارد شود را بر حسب PSI و بار به نمایش میگذارند.
انواع مانومتر
مانومتر ساده
در حالت کلی شکل ظاهری مانومتر ساده به صورت یک لوله شیشهای است که یک سر آن به نقطه مورد نظر برای اندازه گیری فشار وصل میشود و سر دیگر آن را رو به اتمسفر باز خواهد بود. مانومترهای سادهای که ساخته میشوند به نوبه خود به انواع مختلفی تقسیم میشوند که در ادامه آنها را بررسی میکنیم:
از این فشارسنج برای اندازه گیری فشار مایع داخل ظرف یا لوله استفاده میشود. فشار مایع توسط فرمول P= ρgh با اندازه گیری ارتفاع بالا آمده در دستگاه محاسبه میشود.
2- فشارسنج U شکل
برای اندازه گیری کردن فشار گاز و فشار خلاء از این مانومترها استفاده میشود. شکل ظاهری این وسیله کاملا شبیه حرف انگلیسی U است.
3- مانومتر تک استوانه
این نوع فشارسنج بین دو دستهبندی میکرومانومترها و مانومترهای ساده است. در ساختار این وسیله یک لوله عمودی با مخزنی تحت فشار و مایعی که سبک است و در عین حال فشار بالایی دارد، وصل میشود. در واقع مایعی که وزن سنگینتری دارد به طرف پایین فشار وارد میکند. که در این صورت با اندازه گیری کردن ارتفاع ایجاد شده میزان فشار را محاسبه میکنند.
مانومتر پزشکی
وسیلهای است که در صورتعدم وجود آن بسیاری از بیماران دچار مشکل میشوند. یکی از تجهیزاتی پزشکی که کم و بیش همه با آن آشنا هستیم کپسول پزشکی است. این کپسول برای بیمارانی که به سختی نفس میکشند و یا دچار مشکل تنفسی هستند کمک میکند که راحتتر نفس بکشند. مانومترها روی این کپسولها نصب میشوند و باعث میشوند که شرایط ایدهآلی برای کپسول ایجاد شود؛ مانومتر پزشکی برای کنترل و ایجاد رطوبت در کپسول استفاده میشود.
مانومتر مایل
این مدل مانومتر را به دو نام دیگر هم میشناسند، یعنی آنها را با نام مانومتر شیبدار و یا مورب هم میشناسند. در واقع برای اندازه گیری کردن فشارهای کم و در عین حال جزئی کاربرد دارند. این وسیله نسبت به مدلهای عمودی از دقت اندازه گیری بیشتری برخوردار است. در حقیقت به دلیل شیبدار بودن این وسیله مایعی که داخل آن است معمولا مسافت بیشتری را طی میکند؛ مایع داخل آن معمولا یک نوع مخلوط روغنی است. لولهای که برای این وسیله در نظر گرفته شده است بر حسب صدم اینچ درجهبندی میشود که دقت فوق العادهای را برای اندازه گیری فشار به ارمغان میآورد.
مانومتر دیجیتال
مانومتر دیگری که وجود دارد نوع دیجیتالی است، در این فشار سنج ها معمولا فشاری که اندازه گیری میشود با استفاده از یک نمایشگر دیجیتالی به صورت عددی نمایش داده میشود. این نوع فشار سنج دیجیتالی را معمولا برای تجهیزات متحرک و ثابت مورد استفاده قرار میدهند، برای مثال میتوان به عنوان یک فشار سنج مرجع به منظور کنترل کردن از آنها استفاده نمود.
از جمله کاربردهای دیگر این وسیله را میتوان نام برد عبارت اند از:
کالیبراسیون و تنظیم سایر تجهیزات
اندازه گیری فشار در سیستم و نمایش آن
لازم است بدانید که طیف گسترده ای از این نوع فشار سنج طراحی و تولید میشود و شما در هنگام انتخاب گزینه های زیادی را روی میز خواهید داشت، این نوع فشارسنجها نصب و به کارگیری نسبتا آسانتری نسبت به سایر مدلها دارند لذا طراحی آنها با استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته تری میباشد. استفاده از این نوع مانومترها مزیتهای زیادی دارد که از جمله ان ها عبارت اند از:
به اپراتور احتیاجی ندارد
میتواند که تغییرات فشار را اندازه گیری کند
میتوان مقادیر را از فاصله دور مشاهده نمود
عدم نیاز به برق یا منبع انرژی
قابلیت تنظیم مجدد رنج
بدون خطای انطباق
امکان نصب در ارتعاشات بالا
قابلیت نصب برای مدت زمان طولانی
از این نوع فشارسنجها در صنایع دارویی، صنایع خودکار، صنعت مواد غذایی استفاده میشود.
مانومتر اکسیژن
مانومتر اکسیژن که بانام رگولاتور اکسیژن نیز شناخته میشود، قطعهای است که در قسمت بالایی (خروجی) کپسول اکسیژن قرار میگیرد و میزان اکسیژن ورودی و خروجی را اندازه گرفته و به کاربر امکان تنظیم این مقدار را میدهد.
مانومتر روغنی
یکی از پر کاربردترین محصول برای اندازهگیری فشار، مانومتر روغن میباشد، این وسیله را معمولا در سیستمهایی همچون سیستمهایی که در فشارسنجهای خشک مورد استفاده قرار میگیرند، استفاده میشوند و با این تفاوت که فشارسنجهای روغنی دارای دقت بیشتر و بالاتری میباشند.
لازم است بدانید که رنج فشار در این نوع فشارسنج بالاتر از فشارسنجهای خشک میباشد، در واقع محفظه داخلی این وسیله را با مایعهایی همچون سیلیکون و گلیسرین پر میکنند، استفاده از این نوع فشارسنجها مزیتهایی را به دنبال دارد که از جمله آنها عبارتاند از:
استفاده ازنوع فشارسنج باعث میشود که قطعات داخلی فشارسنج به صورت روانتر عمل کنند و میزان اثر اصطحکاکی واردشده به آنها راکم میکند.
این نوع فشار سنج قادر است که اثر پالسهای فشار و فشارهای اسپایکی را خنثی نماید و در نتیجه عملکرد بهتری در سیستمهایی با خورندگی و لرزش بالا داشته باشد.
لازم است بدانید که پرکردن فشارسنج از خوردگی قطعات داخلی جلوگیری میکند.
مانومتر نوع چاه
نوع دیگری از مانومتر آنالوگ، مانومتر نوع چاه است که گاها به آن مانومتر مخزن نیز میگویند. این مانومتر مانند سبک لوله U است، با یک تفاوت که یکی از پایههای U دارای یک سطح مقطع بوده که بسیار بزرگتر از پایه دیگری است. این شکل مانومتر، منجر به حرکت کوچکتر سطح مایع در پایه بزرگتر در حین قرار گرفتن در معرض فشار میشود؛ درنتیجه امکان استفاده از یک مقیاس واحد را برای خواندن مقدار فشار واردشده فراهم میکند
مانومتر شیب دار
نوع دیگر مانومتر آنالوگ، مانومتر شیبدار است، این مانومتر با لولهای طراحی شده است که بهصورت عمودی قرار ندارد، بلکه در یک زاویه کم نسبت به صفحه افقی قرار دارد. این سبک اجازه میدهد تا مقدار نسبتاً کمی تغییر فشار توسط دستگاه اندازهگیری شود، درنتیجه باعث افزایش دقت و وضوح میشود.
مانومتر مطلق
یک نوع دیگری از مانومترها، مانومتر مطلق نام دارد. در این مانومترها، یکپایه مهر و مومشده وجود دارد که اجازه میدهد فقط یکی از پایههای لوله مانومتر در معرض فشار خارج قرار گیرد. در طرف مهر و مومشده، یک شرایط خلأ وجود دارد که فشار صفر مطلق را نشان میدهد؛ به وسیله یک ستون جیوه مهر و موم شده است.
میکرو مانومترها
ساختار این دستگاه شبیه به مانومترهای دیفرانسیل و ساده میباشد در صورتی که این دستگاه دارای دو مخزن میباشد، از این وسیله به منظور اندازه گیری فشارهای بسیار کم مورد استفاده قرار میگیرد.
مانومتر گاز
نام دیگر این دستگاه رگولاتور گاز است و اساسا از این نوع وسیله به منظور کنترل انواع گازها و تنظیم فشار استفاده میشود، لازم است بدانید که برای نگهداری یا ذخیره کردن گازها معمولا آنها را در سیلندرها تحت فشار نگهداری میکنند و یا گاهی اوقات آنها را در کپسولهایی که تحمل فشارشان بالاست نگهداری و ذخیره میکنند.
لذا استفاده از آنها به صورت مستقیم از سیلندرهای گاز و یا مخازن امکان پذیر نیست زیرا دارای فشار بسیار بالایی میباشند به همین دلیل از رگولاتورهای کاهنده فشار استفاده میکنند، رگولاتورهای گاز در سایز و اندازهها و فشارهای مختلفی تولید میشوند و با توجه به مکانیزمی که دارد باید در محیطهای باز مورد استفاده قرار بگیرد.
اما در محیط های بسته معمولا از رگولاتورهای ثانویهای به نام بالانسر استفاده میکنند که فاقد سیستم قطع بالا شات اف، سیستم قطع پایین و ونت هستند.
زمانی که میخواهید این نوع وسیله را خریداری کنید باید به موارد زیر توجه کنید تا بهترین انتخاب را داشته باشید.
جنس رگولاتور گاز
اگر از گازهای خورنده استفاده میشود رگولاتوری با متریال استینلس استیل استفاده شود در غیر این صورت میتوانید که آنها را با متریال برنج با روکش کروم انتخاب کنید.
فشار ورودی در این وسیله
برای گازهای پر فشار همچون هیدروژن فشار ورودی باید برابر 300 بار باشد اما برای پروپان فشار ورودی 40 بار میباشد.
فشار خروجی در این وسیله
معمولا مصرف کننده فشار خروجی را با توجه به شدت جریان مورد نیاز، تعیین میکند.
مانومتر هوا
همانگونه که قبلتر اشاره کردیم به دستگاهی که فشار را اندازهگیری کند مانومتر هوا میگویند، در واقع میتواند که فشارگازی که در یک ظرف وجود دارد را اندازهگیری کند.
به عبارت دیگر وسیلهای که در دریچه خروجی کپسول اکسیژن نصب میشود، اساسا کاری که روی کپسول انجام میدهد تنظیم میزان جریان خروجی اکسیژن از کپسول و انتقال آن به مقدار مناسبی به بیمار میباشد، این دستگاه دارای اجزای مختلفی است که از جمله آنها میتوان به گیج فشار، فلومتر، لیوان مرطوب کننده اشاره کرد.
اساسا گیج فشار یک صفحه دایرهای شکل است که در بالای فشارسنج قرار دارد وظیفه این قسمت نمایش فشار داخلی دستگاه اکسیژن و فشار ورودی به دستگاه فشارسنج بر حسب PI و بار میباشد و اما فلومتر میتواند که میزان گاز اکسیژن خروجی از مانومتر را تنظیم کند.
حال لیوان مرطوب کننده که یک قسمت دیگر از فشار سنج به شمار میآید که تا یک ارتفاع مشخص از آب مقطر و جوشیده پرشده و گاز اکسیژن پیش از خروج از کپسول، از داخل این مایع عبور مینماید و هوای مرطوب و مطبوعی را به بیمار میرساند.
اگر این قسمت از کپسول اکسیژن وجود نداشت؛ اکسیژن خشک وارد ریه فرد بیمار میشد و ازآنجایی که اکسیژن خشک باعث دهیدراته شدن غشای تنفسی میشود، این مسئله باعث آزار بیمار میشد اما با وجود همچین قسمتی این مسئله حل شده است.
مانومتر ساده
این نوع مانومترها در دسته تجهیزات ابزار دقیق قرار میگیرند، مانومتر عقربهای به منظور تعیین و اندازه گیری نیرویی که به گاز و یا مایع ها در یک فرآیند اعمال میشود، مورد استفاده قرار میگیرد. ساده ترین فشار سنجی که وجود دارد نوع U شکل میباشد که رنج فشاری که با آن اندازه گیری میشود محدود است.
در سیستمها و صنایع مختلف معمولا از فشارسنجهای بوردونی به منظور اندازه گیری فشار استفاده میشود. لولهای که در این فشارسنجها وجود دارد به شکل C میباشد که یک سر آن به ورودی فشارسنج و سمت دیگر آن به عقربه متصل میشود. در واقع با تغییر فشار فرآیند، بوردون دچار تغییر شکل میشود و این تغییرات در نتیجه کار به عقربه منتقل میشوند و میزان تغییر فشار بر روی صفحه فشار سنج نمایش داده میشود.
معمولا در مانومترهایی که سنسور بوردون به کار برده میشود مقدار نهایی به صورت عقربهای نمایش داده میشود، این نوع فشار سنج در صنایع زیادی مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله آنها میتوان به :
▪ پزشکی
▪ آب و فاضلاب
▪ هیدرولیک و پنوماتیک
▪ توزیع گاز
▪ معدن
▪ صنعت کشاورزی
▪ پمپ و کمپرسور
▪ مانیتورینگ فیلتر
▪ تولید برق و انرژی
▪ مبدل های حرارتی
▪ اندازه گیری سطح
▪ سیستم های همگن سازی
▪ تجهیزات هوا و فضا وغیره
در واقع فشار هوای تولید کمپرسور به وسیله عقربهای گرد نمایش داده میشود، این میزان حدود 99/5 درصد درست است که این نوع مانومترها ارزانتر و قدیمیتر میباشند.
بارومتر
از این دستگاه به منظور اندازه گیری فشار جو استفاده مینمایند که سیال آن هواست که همواره میزان آن متغیر میباشد و فشار هوا هم پیوسته تغییر میکند.
کاربرد مانومتر
مانومتر کاربردهای فراوانی دارد که ازجمله این کاربردها میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
اندازهگیری ارتفاع از سطح دریا، بهوسیله مانومتر امکانپذیر است.
مانومتر در صنایعی مثل موشک سازی، ماهواره و کشتی که تغییر فشار متناسب با ارتفاع اندازهگیری میشود، کاربرد دارد.
اندازهگیری جریان؛ روش کار به این صورت است که بین دو قسمت ابتدایی و انتهایی یک تیوپ، اختلاف فشار را با سنسور فشار اندازهگیری میکند.
به کمک مانومتر همچنین میتوان عمق و ارتفاع مایعات را با کمک سنسورهای فشارسنج اندازه گرفت. این روش معمولاً هنگامی استفاده میشود که اجسام به حالت معلق در مایعات وجود دارند و کاربرد آن در زیردریایی یا جهت اندازهگیری سطحی از مایع در درون یک محفظه باشد.
مهمترین و کاربردیترین وظیفه مانومتر، اندازهگیری فشار است؛ به کمک مانومتر میتوان فشار را بهطور دقیق محاسبه نمود.
باتوجه به اینکه در بسیاری از صنایع اطلاع از میزان فشار بر سیالات از مسائل بسیار مهم به شمار میرود، بدین منظور استفاده از مانومتر در بسیاری از بخشهای صنعت از الزامات است. در ادامه به بخشی از این مشاغل و صنایع که استفاده از فشارسنج در آنها رایج است، اشاره شده است: پزشکی، آب و فاضلاب، توزیع گاز، ساختوساز، تعیین نشتی، معدن، کارخانه کاغذ، صنعت کشاورزی، حملونقل، مبدلهای حرارتی، غذا و نوشیدنی، دارویی، صنایع پتروشیمی و شیمیایی و…
اندازهگیری فشار بوسیله مانومتر
مانومترهای آنالوگ از مایعی استفاده میکنند که داخل یک لوله U شکل وجود دارد و با استفاده از اصل تعادل هیدرو استاتیک کار میکند. هنگامیکه دو انتهای لوله در برابر فشار اتمسفر باز باشد، مایع درون لوله به یک اندازه در هر دوپایه لوله قرار میگیرد. اما اگر فشار مثبت به یکی از پایههای لوله وارد کنیم، سطح مایع در آن پایه کاهش مییابد و در پایه دیگر سطح مایع بالا میرود.
مزایا و معایب مانومتر
مانومترهای دیجیتال مزایتهای زیادی نسبت به مانومترهای آنالوگ دارند که از مزایای آنها میتوان موارد زیر را نام برد:
1. یکی از مهمترین مزیت آنها، سبک بودن و همچنین دارا بودن نمایشگر برای خواندن راحتتر فشار است.
2. برقراری ارتباط به با یک کنترلکننده قابلبرنامهریزی یا رایانه.
3. سازگاری با محیطزیست به دلیلعدم استفاده از جیوه در آنها.
4. توانایی اندازهگیری فشار هر نوع سیالی.
5. دقت بالا در اندازهگیری فشار در آنها و همچنین خطای کمتری نیز دارند.
6. به دلیل ارتباط این مانومترها با کامپیوتر با برنامهنویسی میتوان شرایط را استاندارد کرد.
7. داشتن حافظه برای ثبت اطلاعات
8. دستهبندی اطلاعات بهصورت min/max
قیمت مانومتر
قیمت هر مانومتر بر اساس فاکتورهایی تعیین میشود، که ازجمله این فاکتورها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
نوع مانومتر، (مانومتر انواع مختلفی دارد، بهطورکلی به دودسته: آنالوگ و دیجیتالی تقسیم میشود که خود بر اساس کارایی و نوع فشاری که میخواهیم اندازه بگیریم به انواع گوناگونی تقسیم میشود)
جنس مانومتر نیز در تعیین قیمت آن مؤثر است.
کیفیت مانومتر
برند مانومتر و میزان شهرت و سابقه آن شرکت.
دامنه اندازهگیری آن.
کدام مانومتر را انتخاب کنیم
انتخاب این دستگاه با توجه به کاربرد و نوع نیاز ممکن است متفاوت باشد، اما این که در انتخاب این مانومتر باید چه نکات و پارامترهایی را مدنظر قرار دهیم کمی مشکل است که در این قسمت شما را راهنمایی خواهیم کرد. در انتخاب فشارسنجها باید به موارد زیر دقت نمایید:
سایز صفحه فشارسنج: سایز صفحه باتوجه به میزان فاصله شخص اپراتور با فشارسنج بستگی دارد که معمولا در سایزهای بزرگ و کوچک وجود دارند.
رنج فشارکاری: به بیشترین مقدار فشارکاری که دریک بخشی از تجهیزات برای انجام کار وجود دارد و به صورت ایمن انجام میشود، رنج کاری گفته میشود. معمولا شدت این محدوده مطابق با محدود فشار مورد نیاز دستگاه است.
صفحه نمایش: معمولا تمام صفحات نمایش به دو دسته دیجیتال و آنالوگ تقسیم بندی میشوند.
محدوده فشار خلاء: این محدوده معمولا از کمترین فشار خلاء تا بالاترین فشار خلاء میباشد.
نوع اتصال فشار سنج: معمولا نوع اتصال یااز پشت است و یا از زیر، فلنجی میباشد که باتوجه به نوع اتصال و نحوه به کارگیری انجام میشود.
خرید مانومتر
برای خرید مانومتر لازم است که نکات بسیار زیادی را مد نظرتان قرار دهید تا بهترین نوع مانومترها را تهیه کنید. از جمله پارامترهای مهم در خرید میتوان سایز صفحه مانومتر، سایز اتصال، جنس مانومتر (تمام استیل، استیل برنج و…)، مقیاس اندازه گیری، نوع اتصال، برند آن و… را نام برد. در حالت کلی این وسیله از جمله مهمترین ابزارهایی است که برای اندازه گیری فشار در دستگاههای حساس به فشار مورد استفاده قرار میگیرد بنابراین در هنگام خرید آن به پارامترهای ذکر شده بسیار توجه کنید.
چرا که برندهای مختلفی در عرضه تولید مانومترها فعالیت میکنند که دارای دقتهای اندازه گیری متفاوتی هستند. یک فشارسنج خوب بایستی که صفحه متناسبی داشته باشد و جنس بدنه آن با کیفیت باشد. در واقع لازم است که برای اتصالات مختلف بسیار قوی باشد و واحد اندازه گیری مناسبی داشته باشد
