گیج فشار و انواع گیج فشار Pressure Gauge

 از آﻧﺠﺎﯾﯿﮑﻪ ﺻﻨﺎﯾﻊ ﻧﻔﺖ و ﮔﺎز ﻋﻤﻠﯿﺎت ﻓﺮاورش را روي ﺳﯿﺎﻻت اﻧﺠﺎم ﻣﯽ دﻫﻨﺪ ﺑﺎ ﭼﻬﺎر ﻋﺎﻣﻞ اﺳﺎﺳﯽ ﻓﺸﺎر، دﻣﺎ، ﺳﻄﺢ و ﺟﺮﯾﺎن ﻣﺴﺘﻘﯿﻤﺎً ارﺗﺒﺎط زﯾﺎدي دارﻧﺪ و در واﺣﺪﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺼﻮرت ﻓﺮاواﻧﯽ ﻧﯿﺎز ﺑﻪ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي و ﮐﻨﺘﺮل آﻧﻬﺎ دارﻧﺪ.
ﻓﺸﺎر ﻋﺒﺎرﺗﺴﺖ از ﻧﯿﺮوي وارده ﺑﺮ واﺣﺪ ﺳﻄﺢ ﮐﻪ آﻧﺮا ﺑﺎ ﻋﻼﻣﺖ اﺧﺘﺼﺎري P ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﻨﺪ. اﯾﻦ ﮐﻤﯿﺖ در ﮔﺎزﻫﺎ ﻧﻘﺶ ﻋﻤﺪه را اﯾﻔﺎ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ زﯾﺮا ﯾﮑﯽ از ﮐﻤﯿﺎت ﻣﺸﺨﺼﻪ ﮔﺎز ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ، از اﯾﻦ رو ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻗﻮاﻧﯿﻦ ﻓﺸﺎر در ﮔﺎزﻫﺎ ﻧﻬﻔﺘﻪ ﺷﺪه و ﺑﻪ دﺳﺖ آوردن ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﺣﺎﻟﺖ ﮔﺎز ﺑﻪ ﮐﺎر ﺑﺮده ﻣﯽ ﺷﻮد. ﻣﯽ ﺗﻮان از ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺗﺮاﮐﻢ ﭘﺬﯾﺮي ﮔﺎزﻫﺎ و ﺗﺎﺛﯿﺮات وﯾﮋه ي ﻓﺸﺎر در رﻓﺘﺎر ﮔﺎزﻫﺎ ﺑﻪ ﺟﺎﯾﮕﺎه ﻓﺸﺎر در ﮔﺎزﻫﺎ ﭘﯽ ﺑﺮد.

اﺛﺮ ﻧﯿﺮو ﺑﺮ روي ﯾﮏ ﺳﻄﺢ ﺑﺴﺘﮕﯽ دارد ﮐﻪ ﻧﯿﺮو ﭼﮕﻮﻧﻪ اﻋﻤﺎل ﺷﻮد. ﻫﺮﭼﻪ ﺳﻄﺢ اﺛﺮ ﻧﯿﺮو روي ﺟﺴﻤﯽ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺑﺎﺷﺪ ﻓﺸﺎر ﮐﻤﺘﺮ و ﺑﺎﻟﻌﮑﺲ، ﺑﺮاي ﻟﻤﺲ ﺑﯿﺸﺘﺮ اﯾﻦ ﻣﻔﻬﻮم ﺑﻪ ﺑﺮﯾﺪن اﺟﺴﺎم ﺑﺎ ﭼﺎﻏﻮ و راه رﻓﺘﻦ روي ﺑﺮف ﺑﺎ ﮐﻔﺸﻬﺎي ﻣﺨﺼﻮص ﺑﺮف ﭘﯿﻤﺎﯾﯽ اﺷﺎره ﮐﺮد.
ﺑﻪ زﺑﺎن رﯾﺎﺿﯽ ﻓﺸﺎر ﺑﺼﻮرت این رابطه ﺑﯿﺎن ﻣﯽ ﺷﻮد: P=F/A ﮐﻪ در آن P ﻓﺸﺎر ، F ﻧﯿﺮو و A ﺳﻄﺢ ﻣﻘﻄﻊ اﺛﺮ ﻧﯿﺮو ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.

ﻓﺸﺎرﺑﺎ واﺣﺪﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑﯿﺎن ﻣﯽ ﺷﻮد. 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 ﻣﯽ ﮔﺮدد. ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ واﺣﺪي ﮐﻪ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﻣﺮﺟﻌﯽ ﺑﺮاي ﺳﺎﯾﺮ واﺣﺪﻫﺎ ﺑﻪ ﮐﺎر ﺑﺮده ﺷﻮد اﺗﻤﺴﻔﺮ ﯾﺎ ﺟﻮ (Atmospher) اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻓﺸﺎر ﻣﺘﻮﺳﻂ ﻫﻮا در ﺳﻄﺢ درﯾﺎ ﺗﻌﺮﯾﻒ ﻣﯽ ﺷﻮد.

ﭼﻮن ﭘﺎﺳﮑﺎل واﺣﺪ ﮐﻮﭼﮑﯽ ﺑﺮاي ﻓﺸﺎر اﺳﺖ ﻣﻌﻤﻮﻻ از ﮐﯿﻠﻮ ﭘﺎﺳﮑﺎل (kpa) ﮐﻪ ﺑﺮاﺑﺮ 1000 ﭘﺎﺳﮑﺎل اﺳﺖ، اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﮐﻨﻨﺪ.

1.   ﻓﺸﺎر ﻧﺴﺒﯽ(Gauge pressure)
ﻓﺸﺎر ﺑﺎﻻﺗﺮ از ﻓﺸﺎر ﻫﻮاي ﻣﺤﯿﻂ (ﻓﺸﺎر ﻫﻮاي ﻣﺤﯿﻂ ﺻﻔﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮد) را ﻓﺸﺎر ﻧﺴﺒﯽ ﻣﯽ ﮔﻮﯾﻨﺪ.

2.   ﻓﺸﺎر ﻣﻄﻠﻖ (Absolute pressure)
ﻓﺸﺎري را ﮐﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺻﻔﺮ ﻣﻄﻠﻖ (ﺧﻼ) اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي ﺷﻮد، ﻓﺸﺎر ﻣﻄﻠﻖ ﻣﯽ ﮔﻮﯾﻨﺪ. ﻓﺸﺎر ﻫﻮا + ﻓﺸﺎر ﻧﺴﺒﯽ = ﻓﺸﺎر ﻣﻄﻠﻖ

3.   ﻓﺸﺎر ﺧﻼء(Vacuum pressure)
ﻓﺸﺎر ﮐﻤﺘﺮ از ﻓﺸﺎر ﻫﻮاي ﻣﺤﯿﻂ را ﻓﺸﺎر ﺧﻼ ﻣﯽ ﮔﻮﯾﻨﺪ.

گیج روغنی فشار بالا High Pressure  ﻣﺎﻧﻮﻣﺘﺮ Manometer
مانومترها دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار ساده و دقیقی هستند. در حالی که چندین نوع مختلف از مانومترها وجود دارد، اما همه‌ی آنها بر این اساس کار می‌کنند که تغییرات فشار باعث بالا و یا پایین رفتن مایع در یک تیوب می‌شود.

 ﻣﺎﻧﻮﻣﺘﺮ از ﯾﮏ ﻇﺮف ﺷﻔﺎف ﺣﺎوي ﻣﺎﯾﻊ ﻣﻌﻤﻮﻻً( آب ﯾﺎ ﺟﯿﻮه) ﺗﺸﮑﯿﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ ﮐﻪ ﺑﺼﻮرت ﯾﮏ ﻟﻮﻟﻪ U ﺷﮑﻞ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. دو ﻃﺮف اﯾﻦ ﻟﻮﻟﻪ ﺑﺎز ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ و دو ﻓﺸﺎر ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﻪ دو ﻃﺮف آن اﻋﻤﺎل ﻣﯽ ﺷﻮد. اﯾﻦ اﺧﺘﻼف ﻓﺸﺎر ﺑﺎﻋﺚ ﺟﺎﺑﺠﺎﯾﯽ ﻣﺎﯾﻊ در ﻟﻮﻟﻪ ﻣﯽ ﮔﺮدد ﮐﻪ ﺑﺎ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮي اﯾﻦ اﺧﺘﻼف ﺳﻄﺢ ﻣﯽ ﺗﻮان ﻓﺸﺎر ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ را ﺑﻪ دﺳﺖ آورد.

گیج روغنی فشار بالا High Pressure مانومتر ساده شامل یک مخزن می‌باشد که با مایع پر شده است. معمولاً مخزن محصور بوده و تنها با یک نقطه‌ی اتصال به یک منبع فشار متصل می‌شود تا فشار آن را اندازه‌گیری کند. یک تیوب شفاف که به آن ستون نیز گفته می‌شود به مخزن متصل شده است.

ممکن است بالای ستون باز بوده و در معرض فشار اتمسفر قرار گرفته باشد، و یا اینکه تخلیه و مهر و موم شده باشد. مانومترهای با ستون باز معمولاً برای اندازه‌گیری فشار گیج یا در واقع فشارهایی که مرجع آنها فشار اتمسفر می‌باشد، به کار می‌روند.

مانومترهای با ستون مهر و موم شده برای اندازه‌گیری فشار مطلق یا در واقع فشارهایی که مرجع آنها صفر مطلق می‌باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. گیج روغنی فشار بالا High Pressure مانومترهای با ستون مهر و موم شده برای اندازه‌گیری و سنجش خلاء نیز به کار می‌روند.

هنگامی که مانومتر به فرآیند متصل شده است، بر حسب فشار منبعی که در حال اندازه‌گیری می‌باشد، مایع درون ستون بالا و یا پایین خواهد رفت. برای تعیین میزان فشار، لازم است نوع مایع درون ستون و ارتفاع آن مشخص شود. نوع مایع درون ستون مانومتر بر میزان بالا و یا پایین رفتن آن در پاسخ به فشار تأثیرگذار خواهد بود.

برای نمایش فشار توسط گیج روغنی فشار بالا High Pressure  مانومتر می‌توان از هر مایعی استفاده کرد. اما مایعاتی که عموماً مورد استفاده قرار می‌گیرند آب، جیوه، و روغن قرمز است. به این دلیل از آب و یا جیوه استفاده می‌شود که چگالی نسبی، انبساط حرارتی، و جرم آنها شناخته شده تر است.

بسیاری از مواقع نیز از روغن قرمز استفاده می‌شود، چرا که برخلاف جیوه سمی نبوده و محیط زیست را آلوده نمی‌کند. روغن قرمزهای متعددی با چگالی نسبیهای مختلف در دسترس است که می‌توان با توجه به سازگاری آن با سیستم اندازه‌گیری، انتخاب و مورد استفاده قرار گیرد.

برای نمایش ارتفاع و یا در واقع سطح مایع درون ستون یک مانومتر، معمولاً از یک خط کش نصب شده در کنار ستون استفاده می‌شود، گاهی اوقات نیز خطهای درجه بندی را به طور مستقیم بر روی ستون حکاکی می‌کنند. خط کش را می‌توان برای خوانش بر حسب In H2O،In Hg ، و یا PSI درجه بندی کرد.

در برخی از موارد، هم درجه بندی In H2O و هم درجه بندی PSI را بر روی یک خط کش قرار می‌دهند. نوع ستون استفاده شده تعیین خواهد کرد که مقدار فشار نشان داده شده فشار گیج روغنی فشار بالا High Pressure  است، یا فشار مطلق. در واقع، اگر ستون باز باشد، فشار نشان داده شده توسط مانومتر فشار گیج می‌باشد، و اگر ستون تخلیه و مهر و موم شده باشد، فشار نشان داده شده فشار مطلق خواهد بود.

مانومترها انواع مختلفی دارند، که از آن جمله می‌توان گیج روغنی فشار بالا High Pressure  مانومتر مخزن دار، گیج روغنی فشار بالا High Pressure مانومتر مورب، گیج فشار مکلئود، وگیج فشار مانومتر خازنی را نام برد.