تجهیزات اندازه گیری قابل حمل (Portable Instruments) مجموعهای از ابزارهای تخصصی می باشند که برای اندازه گیری سریع، دقیق و در لحظه پارامترهای مختلف در محیطهای صنعتی، آزمایشگاهی، ساختمانی و حتی فضاهای باز به کار می روند. این تجهیزات به دلیل وزن سبک، فشرده، طراحی ارگونومیک و قابلیت جابه جایی آسان یکی از ضروری ترین تجهیزات کارشناسان فنی و تکنسین ها محسوب می شوند.
تجهیزات پرتابل برخلاف تجهیزات ثابت که سیستم های کنترل نصب می شوند، قابلیت جابه جایی آسانی را دارند و کارشناسان می توانند آنها را در هر نقطه ای که نیاز به اندازه گیری وجود داشته باشد به کار بگیرند.
تجهیزات اندازه گیری قابل حمل در صنایع نفت و گاز، نیروگاه ها، کارخانه های تولیدی، صنعت آب و فاضلاب، صنایع غذایی و دارویی، آزمایشگاه ها و حتی پروژه های عمرانی و ساختمانی اهمیت ویژهای دارند. در ادامه این مقاله به معرفی انواع، مزایا، برندها و راهنمای خرید تجهیزات اندازه گیری پرتابل می پردازیم.
انواع تجهیزات اندازه گیری قابل حمل
تجهیزات اندازه گیری قابل حمل تنوع گوناگونی دارند و هرکدام برای سنجش یک پارامتر مشخص در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. مهم ترین و پرکاربردترین انواع این تجهیزات شامل موارد زیر است:
- مولتی متر پرتابل برای اندازه گیری ولتاژ، جریان و مقاومت در سیستم های برق و الکترونیک
- گازسنج جهت تشخیص و پایش گازهای سمی، قابل اشتعال یا کم اکسیژن در محیط های صنعتی
- اهم متر برای سنجش مقدار مقاومت الکتریکی در مدارها و تجهیزات برقی
- میگر یا تستر عایق برای ارزیابی مقاومت عایقی کابل ها، موتورها و تجهیزات برق صنعتی
- ترمومتر لیزری یا مادون قرمز برای اندازه گیری دمای اجسام بدون تماس مستقیم
- فشارسنج پرتابل جهت کنترل فشار سیالات در خطوط لوله، مخازن و سیستم های هیدرولیک
- ارت سنج برای اندازه گیری مقاومت زمین و بررسی عملکرد صحیح سیستم ارتینگ
- لرزش سنج یا وایبریشن متر برای اندازهگیری لرزش تجهیزات دوار و تحلیل وضعیت دستگاه های صنعتی
- لوکس متر جهت اندازه گیری روشنایی محیط و ارزیابی شرایط کاری و استانداردهای ایمنی
- رطوبت سنج برای اندازه گیری رطوبت نسبی هوا یا رطوبت مواد
- سرعت سنج دستی (تاکومتر) برای اندازه گیری سرعت چرخش شفت ها، فن ها و موتورهای صنعتی
- نشت یاب گاز جهت تشخیص سریع محل نشتی گازهای خطرناک، سمی یا قابل انفجار
- بادسنج برای اندازه گیری سرعت باد، جریان هوا و کیفیت تهویه
مزایای استفاده از تجهیزات اندازه گیری قابل حمل
مهم ترین مزیت این تجهیزات، قابل حمل بودن آن ها می باشد؛ اما مزایا فقط به وزن کم و ابعاد فشرده خلاصه نمی شود. این تجهیزات برخلاف ظاهر ساده شان، معمولاً دقت بسیار بالایی دارند و در بسیاری از موارد می توانند عملکرد تجهیزات ثابت را شبیه سازی کنند.
برخی مدل ها توانایی ذخیره سازی داده، تحلیل اولیه، نمایش گراف ها و انتقال اطلاعات به رایانه یا گوشی را دارند. در صنایع حساس مانند پتروشیمی و نیروگاهی، استفاده از تجهیزات پرتابل ضدانفجار یا دارای استانداردهای حفاظتی، ضرورت دارد تا امنیت کامل محیط حفظ شود.
قابلیت استفاده در شرایط سخت نیز از دیگر ویژگیهای قابل توجه این تجهیزات است؛ بهطوریکه بسیاری از ابزارهای پرتابل مقاومت بالا در برابر رطوبت، گردوغبار، دماهای مختلف و ضربه دارند. این موضوع آن ها را به گزینهای ایده آل برای محیطهای بیرونی یا پروژه های میدانی تبدیل می کند.
کاربرد تجهیزات اندازه گیری پرتابل بسیار گسترده است و تقریباً هیچ صنعتی را نمیتوان یافت که به نوعی از تجهیزات پرتابل نیاز نداشته باشد. در صنایع نفت و گاز، متخصصان برای اندازهگیری فشار خطوط، دبی گاز، کیفیت بخارات، درصد اکسیژن، نشت گازهای خطرناک، لرزش کمپرسورها و وضعیت شیرآلات از تجهیزات پرتابل استفاده می کنند. همچنین در صنایع آب و فاضلاب، ابزارهایی مانند هدایت سنج، PH متر، DO متر و کدورت سنج پرتابل به طور گسترده برای پایش کیفیت آب استفاده می شوند.
عوامل موثر بر قیمت تجهیزات اندازه گیری قابل حمل
مهمترین عوامل موثر بر قیمت تجهیزات پرتابل عبارتنداز:
- برند و کشور سازنده
- دقت اندازه گیری
- نوع سنسور و کیفیت قطعات داخلی
- بازه اندازه گیری و رنج عملکرد
- کیفیت ساخت بدنه و میزان مقاومت در برابر ضربه، رطوبت و گردوغبار
- تکنولوژی اندازه گیری (تماسی، غیرتماسی، لیزری و…)
- قابلیت ها و امکانات (حافظه داخلی، اتصال به موبایل/PC، نمایش گراف، لاگر داده و…)
- استانداردهای ایمنی و صنعتی (ATEX، ضدانفجار، IP67 و…)
- لوازم جانبی (پراب، کابل، کیف حمل، کالیبراسیون)
آنالایزر شیمیایی دستگاههایی هستند که برای تجزیه و تحلیل و اندازهگیری ویژگیهای شیمیایی یک نمونه به کار میروند. این دستگاهها در صنایع مختلفی از جمله داروسازی، محیط زیست، صنایع غذایی، پتروشیمی، و بسیاری دیگر کاربرد دارند. انواع مختلفی از آنالایزرهای شیمیایی وجود دارند که هر یک برای کاربردهای خاصی طراحی شدهاند.
انواع آنالایزرهای شیمیایی و کاربردهای آنها
1. آنالایزرهای طیفسنجی (Spectrometers)
– طیفسنجی جذب اتمی (AAS): برای اندازهگیری کمی عناصر فلزی در نمونهها استفاده میشود.
– طیفسنجی مادون قرمز (IR): برای تعیین ترکیبات شیمیایی و شناسایی گروههای عاملی در مولکولها استفاده میشود.
– طیفسنجی ماوراء بنفش و مرئی (UV-Vis): برای تعیین ساختار و خصوصیات مولکولی و اتمی نمونهها به کار میرود.
2. کروماتوگرافی (Chromatography)
– کروماتوگرافی گازی (GC): برای جداسازی و تحلیل ترکیبات آلی فرار استفاده میشود.
– کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC): برای جداسازی، شناسایی و اندازهگیری ترکیبات غیر فرار در نمونههای مایع به کار میرود.
3. الکتروشیمیایی (Electrochemical)
– pH مترها: برای اندازهگیری Ph یک نمونه مورد استفاده قرار می گیرد.
– کالریمترها: برای اندازهگیری مقادیر حرارتی که در واکنشهای شیمیایی آزاد میشوند.
4. آنالایزرهای تیتراسیون (Titrators)
– تیتراسیون پتانسیومتری: برای تعیین غلظت یک محلول با استفاده از اندازهگیری تغییرات پتانسیل الکتریکی.
– تیتراسیون کولومتری: برای تعیین غلظت بر اساس میزان الکتریسیته مصرف شده در واکنش الکترولیز.
5. آنالایزرهای جرمی (Mass)
– برای آنالیز جرمی از طریق جداسازی یون های تشکیل دهنده یک نمونه بر اساس نسبت جرم به بار (m/z) و شنایسایی ترکیبات مختلف در یک نمونه استفاده میشود. این دستگاهها میتوانند به شناسایی ساختار مولکولی و تعیین ترکیبات دقیق نمونهها کمک کنند.
کاربردها و مزایا
- – صنایع داروسازی: برای اطمینان از خلوص و ترکیب صحیح داروها.
- – صنایع غذایی: برای کنترل کیفیت و اطمینان از ایمنی محصولات غذایی.
- – کنترل محیط زیست: برای شناسایی و اندازهگیری آلودگیهای زیستمحیطی.
- – تحقیقات علمی: برای تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی در تحقیقات مختلف.
نکات مهم در استفاده از آنالایزرهای شیمیایی
- دقت و صحت: انتخاب دستگاه مناسب برای کاربرد مورد نظر و کالیبراسیون صحیح آن برای اطمینان از دقت و صحت نتایج.
- نگهداری و تعمیرات: نگهداری و تعمیرات دورهای برای حفظ عملکرد بهینه دستگاه.
- آموزش و تخصص: کاربران باید آموزشهای لازم برای استفاده صحیح از دستگاهها را ببینند و دانش کافی در مورد تکنیکهای مورد استفاده داشته باشند.
به طور کلی، انواع آنالایزر شیمیایی ابزارهای قدرتمندی هستند که به طور گسترده در بسیاری از صنایع و حوزههای تحقیقاتی استفاده میشوند تا ترکیبات شیمیایی را تجزیه و تحلیل کنند و اطمینان حاصل شود که محصولات و فرآیندها با استانداردهای مورد نظر مطابقت دارند
تجهیزات کالیبراسیون به مجموعه ای از ابزارها گفته می شود که برای که برای اندازهگیری، تنظیم و تأیید صحت عملکرد سنسورها، ترانسمیترها، کنترلرها و تجهیزات اندازهگیری در صنایع مختلف به کار می روند. این تجهیزات با ایجاد یک مرجع استاندارد و قابل اعتماد، خطای دستگاه ها را مشخص کرده و امکان تنظیم (Adjustment) یا صدور گواهی کالیبراسیون را فراهم می کنند.
کالیبراسیون نقش مهمی در ارتقای ایمنی، کیفیت محصول، کاهش خطا و جلوگیری از توقف های ناخواسته در خطوط صنعتی دارد. انتخاب تجهیز مناسب کاملاً به نوع دستگاه تحت آزمون (UUT) و پارامتر قابل اندازه گیری بستگی دارد.
در کالیبراسیون الکتریکی معمولاً از مولتی مترهای رو
در حوزه دما نیز از حمام های کالیبراسیون، درای بلوک ها و ترمومترهای مرجع جهت بررسی و تنظیم حسگرهای RTD، ترموکوپل و ترمومترهای صنعتی استفاده می شود. علاوه بر این، بسیاری از صنایع برای کالیبراسیون فلو، سطح، رطوبت، گاز، وزن و سیگنال های کنترلی (mA، HART، Fieldbus) از تجهیزات تخصصی دیگری استفاده می کنند.
تجهیزات کالیبراسیون برای هر مجموعهای که به دقت اندازهگیری وابسته است از آزمایشگاه های مرجع گرفته تا صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، دارویی، غذایی و آب و فاضلاب یک ضرورت اساسی به شمار می روند.
هدف این مقاله ارائه یک راهنمای جامع برای آشنایی با انواع تجهیزات کالیبراسیون، برندهای معتبر، کاربردها و نکات کلیدی انتخاب و خرید است تا بتوانید متناسب با نیاز صنعتی خود، بهترین و دقیق ترین ابزار کالیبراسیون را انتخاب کنید.
انواع تجهیزات کالیبراسیون
کالیبراتورها از مهم ترین ابزارهای اندازه گیری و تست در صنایع مختلف هستند و نقش اساسی در تضمین دقت، صحت و تکرارپذیری نتایج اندازهگیری ایفا می کنند. در ادامه به معرفی مهم ترین انواع کالیبراتورها می پردازیم:
کالیبراتور فشار (Pressure Calibrator)
کالیبراتور فشار برای تست، تنظیم و تأیید دقت انواع تجهیزات اندازه گیری فشار مانند گیج ها، ترانسمیترها، سوئیچ های فشار و حسگرها به کار می رود. این تجهیزات به ویژه در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، هوافضا، آزمایشگاه های کالیبراسیون و واحدهای تعمیرات صنعتی اهمیت زیادی دارند.
کالیبراتورهای دما (Temperature Calibrator)
این تجهیزات برای کنترل و تأیید صحت عملکرد سنسورهای دما مانند ترموکوپل ها، RTD ها و دماسنج های صنعتی استفاده می شوند. صنایع دارویی، غذایی، شیمیایی و سیستم های کنترل فرایند وابستگی زیادی به این ابزار دارند.
کالیبراتورهای حلقهای (Loop Calibrator)
این دستگاه ها برای کالیبراسیون حلقه 4–20 mA بهعنوان یکی از مهم ترین سیگنال های کنترلی استفاده می شوند. طراحی فشرده و دقت بالا باعث شده این ابزار در تعمیرات و نگهداری روزمره مهندسان ابزار دقیق بسیار کاربردی باشد.
کالیبراتورهای جریان (Flow Calibrator)
این ابزارها برای تست و کالیبراسیون فلومترهای گاز و مایع استفاده می شوند و در صنایعی مثل آب و فاضلاب، محیط زیست، انرژی و پتروشیمی اهمیت زیادی دارند.
کالیبراتور چندمنظوره (Multifunction Calibrator)
تجهیزی جامع که چندین کمیت الکتریکی و فرآیندی شامل ولتاژ، جریان، مقاومت، RTD، ترموکوپل، فرکانس و سیگنال های مختلف را به طور همزمان کالیبره می کند. این دستگاه مناسب واحدهای تعمیرات، آزمایشگاه ها و مهندسان ابزار دقیق است که نیاز به یک ابزار همه کاره دارند.
هارت کالیبراتور (HART Calibrator / HART Communicator)
ابزاری تخصصی برای برقراری ارتباط، تنظیم، عیب یابی و کالیبراسیون ترانسمیترهای مجهز به پروتکل HART می باشد. این تجهیزات امکان خواندن PV، تنظیم Range، انجام Loop Test، اعمال Zero/Span و آپلود یا دانلود پارامترهای دستگاه را فراهم می کنند. هارت کامیونیکیتورها در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه ها و سیستم های کنترل فرآیند حیاتی هستند.
نکات کلیدی انتخاب تجهیزات کالیبراسیون
در فرآیند خرید تجهیزات کالیبراسیون، جهت انتخاب بهترین محصول به نکات زیر توجه فرمایید:
- برند تولیدکننده: انتخاب برند معتبر نقش مهمی در دقت، دوام و قابلیت اعتماد تجهیز دارد. برندهای شناخته شده معمولاً استانداردهای بین المللی را رعایت کرده و خدمات پس از فروش قابل اعتمادی ارائه می دهند.
- نوع پارامتر اندازه گیری: پیش از انتخاب دستگاه باید مشخص کنید چه کمیتی نیاز به کالیبراسیون دارد. تعیین نوع پارامتر (فشار، دما، جریان، رطوبت، هارت و …)، گروه مناسب کالیبراتور را مشخص می کند.
- بازه اندازه گیری: کالیبراتور باید توانایی تولید یا اندازه گیری کمیت را در رنج مورد نیاز فرآیند شما داشته باشد. عدم تطابق رنج می تواند باعث کاهش دقت یا عدم امکان کالیبراسیون شود.
- دقت و پایداری: دقت (Accuracy) و پایداری (Stability) از مهم ترین معیارها هستند. کالیبراتور باید دقتی بیشتر از دستگاه تحت آزمون (UUT) داشته باشد تا نتایج قابل قبول و استانداردی را ارائه دهد.
- رزولوشن و تکرارپذیری: رزولوشن مناسب امکان مشاهده کوچک ترین تغییرات در سیگنال را فراهم می کند. همچنین تکرارپذیری بالا تضمین می کند که نتایج در هر بار تست یکسان و قابل اعتماد باشند.
- قابل حمل یا رومیزی بودن: بسته به نیاز، می توانید بین مدل های پرتابل (برای عملیات میدانی) یا مدل های رومیزی (برای آزمایشگاه های مرجع) انتخاب کنید. این موضوع تأثیر زیادی بر کارایی و کاربرد کالیبراتور دارد.
- قابلیت های ارتباطی: در سیستم های ابزار دقیق، پشتیبانی از پروتکل هایی مانند HART، Fieldbus و Profibus یک مزیت مهم به شمار می رود. این ویژگی برای تنظیم، تست و کالیبراسیون ترانسمیترهای هوشمند ضروری است.
- متریال و مقاومت محیطی: کیفیت ساخت، مقاومت در برابر رطوبت، گردوغبار، ضربه و شرایط سخت محیطی عامل مهمی در انتخاب دستگاه است. وجود استانداردهای حفاظتی مانند IP54 یا IP65 می تواند در محیطهای صنعتی ضروری باشد.
- نوع باتری و طول عمر آن: در مدل های قابل حمل، باتری یکی از معیارهای اصلی انتخاب کالیبراتور می باشد. ظرفیت بالا، امکان شارژ سریع، دوام مناسب و قابلیت تعویض ساده باعث می شود کالیبراتور در استفاده های طولانی مدت میدانی عملکرد قابل اطمینانی داشته باشد.
دما یکی از پارامترهای حیاتی در صنعت است زیرا تأثیر مستقیمی بر عملکرد، کارآیی، ایمنی و کیفیت فرآیندها و سیستمهای صنعتی دارد. اندازهگیری دقیق دما به ما امکان میدهد تا محدوده دمایی مورد نظر را برای نگهداری اجزای مختلف ماشینآلات، محصولات و مواد اولیه تعیین کنیم و از مشکلاتی مانند آسیب دیدگی، خرابی، فاسدشدگی و از بین رفتن مواد جلوگیری کنیم.
در صنایع مختلف مانند صنایع پتروشیمی، تاسیسات تصفیه، تجهیزات برق فشار قوی، تصفیه خانههای آب و فاضلاب و صنایع غذایی و دارویی، نظارت بر دما ضروری است. به عنوان مثال، در تاسیسات پتروشیمی، گرم شدن بیش از حد میتواند منجر به خرابی سختافزار کنترل شود.
در تجهیزات برق فشار قوی، دما باید در محدودهی مجاز مورد نظر نگهداری شود تا از خرابی و آتشسوزی جلوگیری شود. در تصفیه خانههای آب و فاضلاب، گرم شدن بیش از حد محرکهای فرکانس متغیر در پمپها میتواند مشکلاتی ایجاد کند. در صنایع غذایی و دارویی، دماسنجها برای کنترل دمای محیط استفاده میشوند تا از از بین رفتن مواد اولیه و محصولات نهایی جلوگیری شود.
به طور کلی، نظارت و کنترل دما در صنعت به دلیل تأثیر بزرگ آن بر عملکرد و کیفیت فرآیندها و محصولات، اهمیت بسیاری دارد. با چنین رویکردی در ادامه این مطلب به معرفی ابزار دقیق اندازهگیری دما می پردازیم . ابزارهای دقیق اندازهگیری دما، مانند ترانسمیترها و گیجهای دما، به ما امکان میدهند تا دما را به صورت دقیق و مطمئن اندازهگیری کنیم و اقدامات لازم را برای حفظ دمای مورد نظر در فرآیندها و سیستمها انجام دهیم.
واحدهای اندازه گیری دما
در رابطه با واحدهای اندازهگیری دما، گیجهای دما معمولاً به صورت زیر ساخته میشوند:
سانتیگراد (°C):
این واحد اندازهگیری دما در سیستمهای بینالمللی استفاده معمولی دارد. آنها بر اساس تغییرات دمای آب تعریف شدهاند، به طوری که آب در فشار جو و در دمای صفر سانتیگراد به حالت جامد تبدیل میشود و در دمای 100 سانتیگراد به حالت جوش میآید.
فارنهایت (°F):
این واحد اندازهگیری دما به طور عمده در کشورهایی مانند ایالات متحده استفاده میشود. فرمول تبدیل دما بین سانتیگراد و فارنهایت به صورت زیر است:
°F = (°C × 9/5) + 32
کلوین (K):
این واحد اندازهگیری دما بر اساس مقیاس دمایی کلوین است که بر پایه تغییرات دمایی مطلق است. دمای صفر کلوین معادل صفر مطلق است و برابر با -273.15 درجه سانتیگراد است. برای تبدیل دما بین سانتیگراد و کلوین، از فرمول زیر استفاده میشود:
K = °C + 273.15
انواع تجهیزات اندازه گیری دما
تجهیزات اندازه گیری دما بر حسب نوع کاربری و شرایط فرآیندی دارای انواع گوناگونی هستند که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد:
- انواع دماسنج یا ترمومترهای غیر صنعتی
- گیج دما یا ترمومترهای صنعتی
- سنسورهای دمای مقاومتی (RTD)
- ترموکوپل
- ترانسمیتر های دما
- سوئیچ های دما (ترموستات)
عوامل تاثیر گذار بر قیمت تجهیزات اندازه گیری دما
تعدادی از عواملی که بر قیمت تجهیزات اندازهگیری دما تأثیرگذار هستند عبارتند از:
1. نوع و کیفیت تجهیزات:
تجهیزات اندازهگیری دما ممکن است در انواع مختلفی مانند سنسورهای مقاومتی، ترموکوپلها و ترانسمیترها وجود داشته باشند. هر نوع تجهیزات دارای کیفیت و ویژگیهای خاصی است که میتواند تأثیر قابل توجهی در قیمت نهایی داشته باشد.
2. دقت و دامنه اندازهگیری:
تجهیزاتی که دقت بالا و دامنه گستردهای از اندازهگیری را پوشش میدهند، معمولاً گرانتر از تجهیزاتی هستند که دقت کمتری دارند یا دامنه محدودتری را پوشش میدهند.
3. فناوری استفاده شده:
تجهیزات اندازهگیری دما میتوانند از فناوریهای مختلفی مانند رزیستورهای پلاتینیوم (PT100)، ترموکوپلها، رزیستورهای نیمههادی و سایر فناوریها استفاده کنند. فناوری استفاده شده میتواند تأثیر قابل توجهی در قیمت نهایی داشته باشد.
4. ویژگیهای اضافی:
وجود ویژگیهای اضافی مانند قابلیت اتصال به شبکه، نمایشگر دیجیتال، قابلیت ثبت و ذخیره دادهها و سایر ویژگیها میتواند قیمت تجهیزات را افزایش دهد.
5. سطح صنعتی:
تجهیزات اندازهگیری دما ممکن است در سطح صنعتی معمولی یا صنعتی بالا تولید شوند. تجهیزات با سطح صنعتی بالاتر معمولاً مقاومت و پایداری بیشتری دارند، اما همچنین هزینه بیشتری دارند.
6. برند و تولید کننده:
برندها و تولید کنندگان معروف و با سابقه معمولاً قیمت بالاتری دارند. این ممکن است به دلیل کیفیت و قابلیت اعتماد بیشتر محصولات آنها باشد.
این عوامل تنها بخشی از عواملی هستند که میتوانند بر قیمت تجهیزات اندازه گیری دما تأثیر بگذارند و ممکن است عوامل دیگری نیز وجود داشته باشند. در کل، تجهیزات اندازه گیری دما بستگی به نیازها و مشخصات فنی مورد استفاده مشخص میشود و برای دقت بیشتر در اطلاع از قیمت، بهتر است با تأمین کننده یا توزیع کننده محصول تماس بگیرید. توجه داشته باشید که این عوامل تنها برخی از عوامل ممکن هستند و قیمت نهایی تجهیزات اندازه گیری دما می تواند تحت تأثیر عوامل دیگر نیز در هر بازار و با توجه به شرایط مختلف متفاوت باشند.
فشار یکی از مهمترین پارامترهای فرآیندی محسوب می شود به همین دلیل کنترل و اندازه گیری آن در صنایع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
اندازه گیری فشار عبارت است از سنجش مقدار نیرویی که یک سیال مایع یا گازی بر یک واحد سطح وارد می کند. در همین راستا تجهیزات اندازه گیری مکانیکی (گیج فشار) و الکتریکی (سنسور یا ترانسمیترهای فشار) گوناگونی طراحی و تولید شده اند که با توجه به نوع عملکرد، شرایط فرآیندی، دقت اندازه گیری، نوع سیال و بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرند.
فشار(Pressure) یک مفهوم اساسی در فیزیک و مکانیک سیالات است که به نیروی اعمال شده بر واحد یک سطح اشاره دارد. پس از دما، فشار یکی از مهم ترین کمیت های فیزیکی است. در واقع فشار به نیرویی گفته می شود که از سیال (مایع یا گازی) بر واحد سطح اعمال می شود.
فشار یک کمیت اسکالر(عددی) است و معمولاً در واحدهایی مانند پاسکال (Pa)، پوند بر اینچ مربع (psi) یا اتمسفر (atm) اندازه گیری می شود. همچنین به صورت زیر تعریف می شود.
در رابطه فوق فشار با سطح مقطع رابطه عکس و با نیرو رابطه مستقیم دارد. بنابراین با فرض نیروی یکسان با افزایش سطح مقطع میزان فشار وارده بر سطح کاهش می یابد. انواع مختلف فشار به صورت زیر دسته بندی می شوند:
فشار استاتیک (Static Pressure)
فشار استاتیک به فشاری گفته می شود که در نتیجه وزن یا نیرویی که بر یک سطح تاثیر می گذارد تشکیل می شود.
با توجه به لزوم تعادل سیال در حالت استاتیک، فشار استاتیک در هر نقطه از یک سیال یکسان است و به بررسی توزیع فشار در سیال و همچنین ارتباط آن با ارتفاع و عمق می پردازد. فشار استاتیک بر اساس قانون پاسکال (قانون توزیع فشار یکنواخت در یک سیال استاتیک)، توسط رابطهٔ زیربیان می شود:
P Static = ρgh
در این رابطه، P static نمایانگر فشار استاتیک، ρ چگالی سیال، g شتاب گرانشی و h نمایانگر ارتفاع نسبی نقطه نسبت به یک سطح مرجع است.
فشار دینامیک (Dynamic Pressure)
فشار دینامیک به فشاری اطلاق می شود که در نتیجه سرعت و جابجایی سیال به وجود می آید. فشار دینامیک بیانگر انرژی حرکتی سیال است و مستقیماً با سرعت جریان سیال در ارتباط است. فشار دینامیک با استفاده از قانون برنولی تعریف می شود:
P Dynamic = 0.5 ρv²
در رابطه فوق P dynamic بیانگر فشار دینامیک ، ρ چگالی سیال و v نمایانگر سرعت جریان سیال است. بنابراین فشار استاتیک به فشاری اشاره دارد که ناشی از وزن یا نیرویی است که روی یک سطح تاثیر می گذارد. اما فشار دینامیک به فشاری اشاره دارد که ناشی از سرعت جریان سیال است. در ادامه انواع مختلف فشار براساس فشار مرجع ذکر می شود:
فشار اتمسفر (Atmospheric Pressure)
فشار اتمسفری یا فشار جوی به فشاری گفته می شود که توسط هوا و سایر گازها در جو زمین ایجاد می شود. این فشار ناشی از وزن هوا بر روی سطح زمین است و در نتیجه جاذبه زمینی به وجود می آید.
معمولاً فشار اتمسفری با واحد پاسکال (Pa) یا هکتو پاسکال (hPa) اندازه گیری می شود. در استاندارد SI، یک هکتو پاسکال برابر با یک پاسکال است و معادل یک صدم بار اتمسفر است.
مقدار فشار اتمسفری معمولاً در سطح دریا حدود 1013.25 هکتو پاسکال (hPa) یا 760 میلیمتر جیوه (mmHg) است. این مقدار به عنوان فشار استاندارد جوی (Standard Atmospheric Pressure) شناخته می شود. در مورد سیکلون و آنتی سیکلون این فشار حدود 5٪ تغییر می کند.
فشار اتمسفر به صورت P amb (amb = ambient = محیط) بیان می شود. فشار اتمسفری با افزایش ارتفاع از سطح دریا کاهش می یابد. این کاهش به دلیل کم شدن غلظت هوا با افزایش ارتفاع و کاهش وزن هوا ناشی از نیروی جاذبه است.
فشار مطلق (Absolute Pressure)
فشار مطلق نسبت فشار یک ماده به فشار خلاء یا صفر(vacuum) است. در واقع فشار مطلق شامل فشار خلاء (صفر) و فشار ناشی از جریان سیال نیست و فقط فشار ناشی از وزن یا نیروی فشار داخلی ماده را نشان می دهد.
در فشار مطلق همیشه اختلاف تا خلاء ایده آل اندازه گیری می شود. این بدان معنی است که فشار محیط و عوامل خارجی مانند آب و هوا یا ارتفاع از سطح دریا، بر اندازه گیری فشار مطلق تأثیر نمی گذارد.
جهت تمایز از سایر انواع فشار، با شاخص “abs” نشان داده می شود که از لاتین “Absolutes” به معنای جدا، مستقل گرفته شده است. برای فرمول فشار مطلق، پارامترهای فشار گیج و فشار اتمسفر (P atm) مورد نیاز است. فشار مطلق با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:
P Abs = P gauge + P atm
فشار گیج یا نسبی (gauge pressure)
فشار گیج یا فشار نسبی با توجه به فشار محیطی محاسبه می شود. در واقع فشار نسبی فشار مطلق را نسبت به فشار محیط می سنجد. اگر فشار سیال در یک نقطه بیشتر از فشار محیط باشد، فشار نسبی مثبت است و اگر کمتر باشد، فشار نسبی منفی است.
فشار گیج یا نسبی در واقع اختلاف فشار مطلق و فشار اتمسفر به صورت زیر می باشد:
P gauge = P abs – P amb
با توجه به اینکه فشار نسبی تفاوت را با خلاء اندازه گیری نمی کند بلکه با فشار محیط (فشار اتمسفر) اندازه گیری می کند. به همین دلیل اندازه گیری فشار نسبی تحت تاثیر عوامل خارجی مانند آب و هوا یا ارتفاع از سطح دریا تغییر خواهد کرد.
فشار تفاضلی (Differential Pressure)
فشار تفاضلی اختلاف فشار بین دو نقطه p1 و p2 می باشد و به صورت زیر محاسبه می شود:
Δp = p1 – p2
بر این اساس، برای اندازه گیری فشار تفاضلی از تجهیزات اندازه گیری اختلاف فشار (گیج یا ترانسمیتر اختلاف فشاری) با دو ورودی جهت اندازه گیری فشار در دو نقطه استفاده می شود.
در تجهیزات اندازه گیری اختلاف فشاری تنها در صورتی که مقادیر اندازه گیری شده با یکدیگر متفاوت باشند اختلاف فشار نشان داده می شود. این تجهیزات در بسیاری از کاربردها مانند نظارت بر فیلتر و اندازه گیری سطح در مخازن بسته به کار می روند.
واحدهای اندازه گیری فشار
در آمریکا واحدهایی که بیشتر برای اندازه گیری فشار استفاده می شوند، پوند بر اینچ مربع (psi)، بار و میلی بار (mbar) می باشند.
واحد استاندارد بین المللی برای فشار پاسکال (به اختصار Pa) N/m2 یا نیوتن بر متر مربع است (1 بار = 100000 پاسکال).
فشار را میتوان بر حسب اتمسفر (atm)، اینچ جیوه (in. Hg)، میلی متر جیوه (mm Hg)و تور (حدود 133.3 Pa) اندازه گیری کرد. واحد مورد استفاده در تجهیزات اندازه گیری فشار به صنعت، اولویت ها و استانداردهای اندازه گیری کشور بستگی دارد.
در جدول زیر انواع واحدهای متداول اندازه گیری فشار و تبدیل آنها به یکدیگر آورده شده است:
| Kg/Cm2 | in.Hg | mmHg | in.H2O | mmH2O | Mpa | kPa | Pa | atm | bar | mbar | psi | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.0704 | 2.036 | 51.715 | 27.71 | 703.8 | 0.006895 | 6.895 | 6895 | 0.0681 | 0.0689 | 68.95 | 1 | psi |
| 0.00102 | 0.0295 | 0.75 | 0.402 | 10.21 | 0.0001 | 0.100 | 100 | 0.000967 | 0.001 | 1 | 0.0145 | mbar |
| 1.02 | 29.53 | 750.1 | 401.9 | 10210 | 0.1 | 100 | 100000 | 0.987 | 1 | 1000 | 14.504 | bar |
| 1.033 | 29.92 | 760.0 | 407.2 | 10343 | 0.1013 | 101.325 | 101325 | 1 | 1.01325 | 1013.25 | 14.7 | atm |
| 0.00001 | 0.000295 | 0.0075 | 0.00402 | 0.102 | 0.000001 | 0.001 | 1 | 0.00001 | 0.00001 | 0.01 | 0.000145 | Pa |
| 0.0102 | 0.295 | 7.5 | 4.019 | 102.07 | 0.001 | 1 | 1000 | 0.00987 | 0.01 | 10 | 0.14504 | kPa |
| 10.2 | 295.3 | 7500.6 | 4014.6 | 101971.6 | 1 | 1000 | 100000 | 9.87 | 10 | 1000 | 145.04 | Mpa |
| 0.0001 | 0.00289 | 0.0735 | 0.0394 | 1 | 0.0000098 | 0.0098 | 9.8 | 0.000097 | 0.000098 | 0.098 | 0.001421 | mmH2O |
| 0.00254 | 0.0735 | 1.866 | 1 | 25.4 | 0.00025 | 0.2488 | 248.8 | 0.00246 | 0.002488 | 2.488 | 0.0361 | in.H2O |
| 0.00136 | 0.0394 | 1 | 0.536 | 13.61 | 0.00013 | 0.1333 | 133.3 | 0.001316 | 0.001333 | 1.333 | 0.01934 | mmHg |
| 0.0345 | 1 | 25.4 | 13.61 | 345.7 | 0.00386 | 3.386 | 3386 | 0.03342 | 0.03386 | 33.86 | 0.4912 | in.Hg |
| 1 | 28.96 | 735.6 | 394.1 | 10010 | 0.0981 | 98.067 | 98067 | 0.968 | 0.9807 | 980.7 | 14.22 | Kg/Cm2 |
تجهیزات اندازه گیری فشار چیست؟
تجهیزات اندازه گیری فشار ابزارها و دستگاه هایی هستند به منظور اندازه گیری و نمایش فشار در یک سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیزات از اصول مختلفی برای اندازه گیری فشار استفاده می کنند که شامل تکنولوژی های مکانیکی و الکتریکی می شوند.
اندازه گیری دقیق فشار در هر فرآیندی حیاتی است. اندازه گیری فشار بعد از دما دومین اندازه گیری رایج در کنترل فرآیند است. تجهیزات اندازه گیری فشار باید به طور منظم کالیبره شوند تا داده های دقیقی را برای اطمینان از اجرای ایمن و روان فرآیند ارائه دهند.
برای انتخاب صحیح تجهیزات اندازه گیری فشار باید به پارامترهایی از جمله نوع فشار، محدوده اندازه گیری، دقت، قابلیت های خاص و شرایط فرِآیندی توجه نمایید. همچنین توصیه می شود برای اندازه گیری فشار در فرآیندهای حساس و مهم از تجهیزات با کیفیت و استاندارد و در صورت نیاز به دقت بالاتر از تجهیزات پیشرفته تری استفاده شود.
تجهیزات اندازه گیری فشار را میتوان به سه دسته بندی تجهیزات مکانیکی، الکترومکانیکی و الکترونیکی تقسیم بندی کرد که در ادامه به معرفی آنها میپردازیم:
تجهیزات الکتریکی
در تجهیزات اندازه گیری الکترونیکی فشار، میزان فشار سیال توسط سنسورهای مختلف اندازه گیری می شود در نهایت فشار مورد اندازه گیری یا تغییرات فشار را دریافت کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. بنابراین سیگنال الکتریکی اندازه گیری مقدار فشار اعمال شده یا تغییرات فشار سیال است.
تجهیزات مکاترونیکی
برای کنترل و نظارت سیستم با استفاده از اندازه گیری فشار مکاترونیک، تجهیزات اندازه گیری مکانیکی با سیگنال های خروجی الکتریکی یا کنتاکت های سوئیچ ترکیب می شوند.
اندازه گیری فشار مکاترونیک به معنای استفاده از ترکیبی از اصول مکانیکی، الکترونیکی و کنترل های هوشمند برای اندازه گیری و کنترل فشار است. در این روش، سنسورهای فشار مکانیکی به کمک تکنولوژی های الکترونیکی و کنترلی یا هوشمند به کار می روند تا فشار را اندازه گیری کنند و اطلاعات را به سیستم کنترلی منتقل کنند.
تجهیزات مکانیکی
در اندازه گیری مکانیکی فشار از تجهیزات اندازه گیری با المنت فشاری استفاده می شود که تحت تأثیر فشار مثبت یا منفی نسبت به فشار اتمسفر (فشار محیط) تغییر شکل الاستیکی دارند.
تجهیزات مکانیکی بر خلاف ابزارهای اندازه گیری که از فناوری اندازه گیری فشار الکترونیکی استفاده می کنند برای کار به هیچ منبع تغذیه ای نیاز ندارند. همچنین دارای عملکرد ساده و ساختار مستحکم می باشند. در ادامه انواع تجهیزات مکانیکی و الکتریکی فشار به شرح زیر می باشد:
- انواع گیج فشار (مانومتر) و اختلاف فشار
- انواع سوئیچ های فشار و اختلاف فشار
- انواع ترانسمیترهای فشار و اختلاف فشار
- تجهیزات جانبی فشار مانند انواع شیر منیفولد، دیافراگم سیل، اسنابر و …
خرید تجهیزات اندازه گیری فشار
اندازه گیری فشار در صنایع فرآیندی امری ضروری است که دارای مزایایی از جمله تضمین ایمنی فرآیند، کنترل فرآیند، بهره وری انرژی و بهبود کیفیت محصول می باشد. به عنوان مثال از ترانسمیترهای فشار صنعتی می توان برای نظارت بر فشار فرآیند صنعتی، اندازه گیری جریان سیال، تشخیص نشت مایع یا گاز و اندازه گیری سطح پر شدن مخازن استفاده کرد.
هنگام خرید تجهیزات اندازه گیری فشار برای کاربردها و صنایع مختلف برخی از پارامترهای مهمی که باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:
نوع فشار:
ابتدا تعیین کنید که نیاز دارید فشار مطلق، فشار نسبی یا تفاضلی را اندازه گیری نمایید.
نوع تجهیزات اندازه گیری فشار:
با توجه به نیازهای خود نوع تجهیزات اندازه گیری را مشخص کنید. برخی از انواع تجهیزات شامل گیج ها،ترانسمیترها و سوئیچ های فشار می باشند که بر اساس نوع کاربرد و نیازهای پروژه انتخاب می شوند.
محدوده اندازه گیری:
تجهیزات اندازه گیری فشار در محدوده های متنوعی ارائه می شوند با توجه به نیاز و شرایط پروژه میتوانید تجهیز مورد نظر خود را خریداری کنید. در نظر داشته باشید تجهیزاتی که محدوده گسترده تری از فشار را پوشش می دهند از قیمت بالاتری برخوردار هستند.
دقت اندازه گیری:
دقت اندازه گیری تجهیزات اندازه گیری فشار نیز بسیار مهم است. برای برخی فرآیندها، دقت بالا در اندازه گیری فشار ضروری است. بنابراین باید دقت تجهیزات اندازه گیری مورد نیاز بررسی شود.
متریال سازنده:
جنس موادی که تجهیزات اندازه گیری فشار توسط آنها ساخته می شوند نقش مهمی بر قیمت دارد. برخی از متریال نظیراستیل ضد زنگ، هستلوی، مونل، اینکونل و آلیاژهای ویژه هزینه بیشتری دارند و در نتیجه قیمت تجهیزات اندازه گیری فشار را افزایش می دهند.
گواهی و استانداردها:
تجهیزات فشار با گواهی و استانداردهای مشخص عموماً قیمت بالاتری دارند. این تاییدیه و استانداردها به عنوان تضمینی برای دقت و عملکرد مطلوب تجهیزات مورد استفاده محسوب می شوند.
قابلیت اتصال:
برخی تجهیزات اندازه گیری فشار مانند ترانسمیترها قابلیت اتصال به سیستم های کنترل و اتوماسیون صنعتی را دارند. در صورت نیاز به اتصال و ارتباط با سیستم های دیگر، باید مطمئن شوید که تجهیزات این قابلیت را دارند.
شرایط محیط:
شرایط محیطی که تجهیزات در آن استفاده می شوند نیز باید مدنظر قرار گیرد. این شامل دما، فشار، رطوبت، و شرایط جوی دیگر است. باید مطمئن شوید که تجهیزات انتخاب شده قادر به عملکرد صحیح در شرایط محیطی خاص هستند.
برند:
یکی دیگر از پارامترهایی که باید در خرید تجهیزات اندازه گیری فشار مورد توجه قرار دهید برند محصول است. برندهای معتبر و معروف معمولا از کیفیت و دقت بالاتری برخوردارند و می توانید به راحتی از خدمات پس از فروش و تعمیرات آنها استفاده کنید.
همچنین برندهای مشهور معمولا از قطعات و مواد با کیفیت بالا استفاده می کنند که می تواند برای ماندگاری و عمر مفید تجهیزات نیز تاثیر گذار باشد.
از جمله برندهای معتبر تجهیزات اندازه گیری فشار میتوان به ABB، ASHCROFT، WIKA، YOKOGAWA، SIEMENS، ROSEMOUNT، NUOVA FIMA، PAKKENS و … اشاره کرد.
انتخاب برند و شرکت سازنده معتبر و با سابقه می تواند تضمین کننده کیفیت تجهیزات باشد. تحقیقاتی درباره برندهای مختلف انجام دهید تا اطمینان حاصل کنید که تجهیزات انتخابی شما قابلیت ها و عملکرد مطلوبی دارند.
