فشار یکی از کمیتهای مهم در پروسه های صنعتی است که اندازه گیری و کنترل آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این بخش، برخی از روشهای مهم در اتدازه گیری فشار بررسی و مطالعه میشوند.
فشار: یعنی مقدار نیروی وارد شده بر واحد سطح
در رابطه فوق F نیرو و A سطحی است که نیرو بر آن اعمال میگردد.
فشار مطلق: عبارتست از تفاضل فشار مایع ومقدار صفر مطلق فشار
فشار گیج: عبارتست از تفاضل فشار مایع وفشار اتمسفر
P:∆فشار تفاضلی: عبارتست از تفاضل دو مقدار فشار مطلق
بطور کلی می توان گفت:
فشار اتمسفر +فشاری که فشار سنج نشان می دهد= فشار مطلق
انواع اندازه گیری فشار:
۱ -اندازه گیرهای مانومتری
۲ -اندازه گیرهای با خاصیت ارتجاعی در برابر فشار
۳-اندازه گیرهای الکتریکی فشار
اندازه گیرهای مانومتری U شکل فشار
یک اندازه گیر فشار مانومتری در حالت کلی مطابق شکل( ۲-۴۱) می باشد.
اصل فیزیکی مورد استفاده در اینجا رابطه زیر است:
∆P = P2 −P1 = ρgh
در رابطه فوق، ρ جرم مخصوص مایع مانومتر، g شتاب جاذبه و h ارتفاع مایع در شاخه نشاندهنده
میباشد.
برای اندازهگیری فشارهای بالا معمولا از سیالی با جرم مخصوص بزرگ مثل جیوه استفاده میشود و برای اندازهگیری فشارهای پایین و بمنظور ایجاد حساسیت بیشتر میتوان از مایعات سبکتر مثل آب استفاده نمود. اما دو نقص دارد:
۱ -تا حدی تبخیر می شود.
۲ -چون شفاف است ارتفاع آن دیده نمی شود .
در سیستمهای آزمایشگاهی یکی از پر مصرف ترین فشار سنج هاست ولی در سیستمهای کنترلی حلقه بسته کاربردی ندارد. با ایجاد یک سیم پیچ به دور لوله نشان دهنده، میتوان آن را تبدیل به یک اندازهگیر فشار با خاصیت سلفی نمودبا این شرط که سیال متحرک مغناطیس باشد یعنی ماده درون لوله مثلا جیوه یا یک فلزی که روی سیال غیر مغناطیس شناور است در نظر گرفته شود همانطور که در شکل ( ۲-۴۲) نشان داده شده است.
معمولا این فشار سنج ها تا فشار حدود ۲bar را می توانند اندازه گیری کنند.از مزایای دیگر این اندازه گیر سادگی ساختمان وقابلیت به کار گیری آن در فضاهای مختلف می باشد.
معایب آن عبارتند از:
۱ – خطر شکستگی
۲ -تبخیر مایع مانومتری
۳ -تغییر خواص آن در شرایط آب وهوائی ودماهای مختلف
اندازه گیرهای فشار با خاصیت ارتجاعی
ز خاصیت تغییر شکل مواد در اثر فشار در ساخت فشارسنجهای ارتجاعی استفاده میشودوبه چهار دسته
تقسیم می شودکه عبارتند از:
۱ -اندازهگیرهای فشار دیا فراگمی
۲ -اندازه گیرهای فشار کپسولی
۳ -اندازه گیرهای فشار لوله بوردن
۴ -اندازه گیرهای فشار دم(بیلوز)
مزیت عمده آنها سادگی، استحکام و دوام آنها است. نکته مهم در این اندازهگیرها کیفیت آلیاژی است که در ساخت آن مورد استفاده قرار میگیرد. اندازهگیرهای فوق بطور گسترده در صنایع نفت و گاز، کشتی ها و هواپیماها و سایر صنایع مورد استفاده قرار میگیرند.
اندازه گیر های فشار دیافراگمی
اصول کار یک اندازه گیر فشار دیافراگمی مطابق شکل (۲-۴۳ ) میباشد.
در اثر اعمال فشار بر صفحهA ،سطح A تغییر شکل میدهد. سطح A را میتوان به اندازهای گرفت تا تغییرات به نوبه خود بزرگ بوده و اندازهگیر حساسیت دلخواه را داشته باشد. از رابطه زیر در صورتی که E:مدول الاستیسیته ، υ:نسبت پواسن وtعرض دیافراگم باشد بدست می آید:
جنس دیافراگم را میتوان فلز یا غیر فلز انتخاب نمود. لاستیک و چرم از انواع متداول دیافراگمهای غیر فلزی هستند. دیافراگمهای غیرفلزی معمولا در ابعاد بزرگ ساخته میشوند و برای اندازهگیری فشارهای پایین تر مورد استفاده قرار میگیرندبه همین خاطر این دیافراگم ها نیاز به یک فنر نگهدارنده دارند تا ازخمیدگی آنها در حالت تعادل جلوگیری شود. دیافراگم های فلزی از جنس برنز ،برنج،آلیاژهای مس،فولاد ضد زنگ،برلیوم وآلیاژهای مخصوص ساخته می شود ومی توان آنها را تخت یا چین دار ساخت ابعاد دیافراگم های فلزی کوچک می با شدو به ضخامت فلز مورد استفاده ،مدول الاستیسیته،شکل و تعداد چین های دیافراگم بستگی دارد.نمونه ای از دیافراگم فلزی در شکل(۲-۴۴ ) نشان داده شده است.ترا نسمیتر مربوطه را از طریق منی فولد (شیر مخصوص)در مسیر قرار می دهند.
اندازه گیر های فشار کپسولی
یک کپسول از دو دیافراگم فلزی تشکیل شده که به یکدیگر جوش داده شدهاند. فضای بین دو دیافراگم با سیال تراکم ناپذیری با ویژگیهای مخصوص پر شده است. شکل(۲-۴۵ (یک کپسول را نشان میدهد. در بعضی طرحها میتوان چندین کپسول را با یکدیگر سری نمود. در این حالت جابجایی ناشی از فشار، برابر مجموع جابجائیهای کپسولها میباشد و بدین ترتیب شیب اندازهگیر افزایش مییابد.
در شکل(۲-۴۶ )مدار داخلی یک کپسول نشان داده شده است.
درکپسول ها تغییرات فشار باعث کم و زیاد شدن فاصله صفحات شده و باعث تغییر در ظرفیت خازن می گردد این تغییرات توسط یک پل وتسون خازنی آشکار و توسط ترانسمیتر ۴تا۲۰ میلی آمپر به کنترل کننده ارسال می گردد.اجزاء مختلف یک ترانسمیتر فشار در شکل(۲-۴۷ ) نشان داده شده است.
