انواع گیجهای صنعتی
گیجهای صنعتی نقش بسیار مهمی در نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی در بخش‌های مختلف دارند. این تجهیزات با نمایش مقدار پارامتر‌های مختلف مانند فشار، دما یا نرخ جریان (فِلو) مایعات، داده‌هایی را برای نظارت و نگهداری سیستم‌های صنعتی در اختیار متخصصان فنی قرار می‌دهند. در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی در کنار استفاده از گیج، از سنسورها نیز برای اندازه‌گیری و کنترل متغیرها استفاده میشود. در دوره‌های اتوماسیون صنعتی، اتوماسیون زیمنس و برق صنعتی ماهر می‌توانید با برخی از این سنسورها و نحوه به‌کارگیری آن‌ها آشنا شوید.در این مقاله، انواع، اصول کار، کاربرد و معیارهای انتخاب گیجهای صنعتی را بررسی می‌کنیم. با ماهر همراه باشید.
گیج چیست؟
گیج (Gauge) یک تجهیز برای نمایش مقدار اندازه‌گیری‌شده از یک پارامتر است. این تجهیز اندازه‌گیری، امکان نمایش مقدار پارامتر‌هایی مانند وزن، دما، فشار و رطوبت را به کاربر میدهد. گیج یک ابزار بسیار پرکاربرد در صنعت است. به‌عنوان مثال، از گیج فشار می‌توان برای نمایش فشار در یک مخزن یا لوله استفاده کرد.
گیج‌ها در دو نوع دیجیتال و آنالوگ ساخته می‌شوند. گیجهای دیجیتال مقدار اندازه‌گیری‌شده را روی یک نمایشگر و گیجهای آنالوگ آن را روی یک صفحه یا استوانه مدرّج نمایش می‌دهند.
تفاوت گیج با سنسور در این است که گیج مقدار اندازه‌گیری را به صورت محلی به کاربر نمایش میدهد؛ اما سنسور مقدار اندازه‌گیری را در قالب سیگنال استاندارد کنترلی برای کنترلر ارسال میکند. تجهیزات اندازه‌گیری الکترونیکی ممکن است همزمان، هم گیج و هم سنسور باشند؛ یعنی هم مقدار را در محل نصبشان نشان دهند و هم سیگنال کنترلی برای کنترلر ارسال کنند.
در ادامه، رایج‌ترین گیجهای اندازه‌گیری در پروسه‌های صنعتی را معرفی و کاربرد آن‌ها را شرح می‌دهیم.
گیج فشار چیست؟
گیج فشار (Pressure Gauge) تجهیزی است که برای نمایش فشار سیال‌ها و گازها استفاده میشود. در گیجهای فشار، مقدار اندازه‌گیری گیج، نسبت به فشار اتمسفر سنجیده میشود؛ اگر فشار بالاتر از فشار اتمسفر باشد، مقدار فشار، مثبت و اگر کمتر از فشار اتمسفر باشد، مقدار فشار، منفی نمایش داده میشود. در واقع فشار اتمسفر به‌عنوان نقطه صفر در نظر گرفته میشود. گیج فشار در انواع آنالوگ و دیجیتال وجود دارد.
گیج فشار با نام‌های فشارسنج (Pressure Meter) و گیج خلأ (Vacuum Gauge) نیز شناخته میشود. در ادامه انواع گیج فشار را معرفی می‌کنیم.
انواع گیج فشار
چنان که گفته شد، گیجهای فشار در دو نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می‌شوند. گیجهای فشار آنالوگ، با استفاده از یک قطعه مکانیکی حساس به فشار، مقدار آن را اندازه‌گیری می‌کنند. این قطعه اَشکال مختلفی دارد؛ اما اساس عملکرد آن یکسان است. با اعمال فشار به این قطعه یک تغییر شکل فیزیکی در آن ایجاد میشود که این تغییر توسط یک عقربه مقدار فشار را روی صفحه مدرّج نمایش میدهد.
در گیجهای دیجیتال هم تغییرات فشار توسط یک قطعه حساس به فشار اندازه‌گیری میشود؛ اما این تغییرات معمولاً منجر به یک تغییر الکتریکی در قطعه میشود که توسط مدارهای الکترونیکی دریافت و روی یک نمایشگر دیجیتال نشان داده میشود.
گیجهای فشار را می‌توان براساس مکانیزم عملکرد، نوع سیال، محدوده اندازه‌گیری و دقت دسته‌بندی کرد. در ادامه آن‌ها را به اختصار توضیح می‌دهیم.
گیج فشار لوله بوردونی
یکی از رایج‌ترین گیجهای فشار صنعتی، فشارسنج لوله بوردونی (Bourdon Tube) است. این ابزارِ اندازه‌گیری، براساس تغییر شکل عمل میکند. به این صورت که فشار سیال باعث تغییر حالت لوله شده و در نتیجه این تغییر حالت، عقربه توسط یک سیستم مکانیکی حرکت کرده و فشار را نشان میدهد. از ویژگی‌های این تجهیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- دقت مناسب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی
- ارزان و مقرون به‌صرفه
- ساده و مقاوم
از معایب لوله بوردون محدودیت اندازه‌گیری فشارهای بسیار بالا و بسیار پایین و حساسیت آن نسبت به لرزش است.
گیج فشار دیافراگمی
گیج فشار دیافراگمی (Diaphragm Pressure Gauge) ابزاری مهم برای اندازه‌گیری فشار در صنایع مختلف است. این گیج دارای یک ديافراگم است که فشار سیال باعث تغییر حالت آن میشود. این تغییر حالت باعث حرکت عقربه و نمایش فشار روی یک صفحه مدرج میشود. فشارسنج دیافراگمی مقاومت بالایی در برابر مواد خورنده و آلاینده‌ها دارد، به همین دلیل در صنایع مختلف مانند صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و پالایشگاه‌ها، صنایع غذایی و سیستم‌های تهویه مطبوع بسیار پرکاربرد است.
از مزایای این ابزار اندازه‌گیری دقت و استحکام بالا و از معایب آن، حساسیت به لرزش، نیاز به کالیبراسیون دورهای و محدودیت در اندازه‌گیری فشارهای بسیار بالا را می‌توان نام برد.
گیج فشار کپسولی
فشارسنج کپسولی (Capsule Pressure Gauge) نوعی فشارسنج صنعتی است که برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار پایین به‌کار می‌رود. از گیج فشار کپسولی به دلیل دقت بالا و حساسیت زیاد، در صنایع دارویی، صنایع غذایی، کاربردهای پزشکی و آزمایشگاه‌ها استفاده میشود. این ابزار اندازه‌گیری نسبت به شوک و ضربه بسیار حساس است و برای اندازه‌گیری فشارهای بالا مناسب نیست.
گیج فشار مطلق
گیج فشار مطلق (Absolute Pressure Gauge) برای اندازه‌گیری فشار نسبت به یک مرجع خلأ، یعنی صفر مطلق استفاده میشود. برخلاف گیجهای فشار نسبی که فشار را نسبت به فشار محیط (فشار جو) اندازه‌گیری می‌کنند، این نوع فشارسنج، فشار را نسبت به خلأ کامل اندازه‌گیری میکند. به دلیل دقت بالا و قابلیت اطمینان این گیج در تحقیقات علمی، صنایع هوافضا، صنایع شیمیایی و دارویی بسیار پرکاربرد است.
گیجهای ابسولوت بسیار حساس و گران قیمت بوده و نیاز به کالیبراسیون دورهای دارند.
گیج فشار دیفرانسیلی
گیج فشار دیفرانسیلی (Differential Pressure Gauge) که به آن گیج اختلاف فشار نیز گفته میشود برای اندازه‌گیری فشار دو نقطه متفاوت استفاده میشود. برای مثال، اگر فشار یک درگاه 100psi و دیگری 80psi باشد، این گیج 20psi را به شما نشان میدهد. در صنعت، در بسیاری موارد نیاز به اندازه‌گیری فشار در دو نقطه است و به همین دلیل این گیج فشار در صنعت کاربرد زیادی دارد. عملکرد این گیج به این صورت است که سیال از یک سمت، فشار بیشتری وارد میکند و در نتیجه عقربه فشارسنج را حرکت میدهد.
از مزایای این تجهیز می‌توان به دقت بالا و پایداری اشاره کرد و معایب آن حساسیت به دما و قیمت بالای آن است.
گیج بیلوز
گیج بیلوز (Bellows Pressure Gauge) از یک عنصر حساس به فشار به نام بیلوز استفاده میکند. بیلوز یک محفظه انعطاف‌پذیر آکاردئونی و حساس به تغییرات فشار است. این محفظه با تغییر فشار، منبسط و منقبض میشود و این تغییر شکل، باعث تغییر وضعیت گیج شده و روی صفحه مدرّج میزان فشار را نمایش میدهد. این نوع گیج برای اندازه‌گیری فشارهای پایین و متوسط در کاربردهای مختلفی در صنعت به کار می‌رود.
مزایای گیج بیلوز دقت بسیار زیاد و حساسیت بالا نسبت به تغییرات، قابلیت اطمینان، سادگی و استحکام بالا است.
مانومتر فشارسنج
فشارسنج مانومتر (Manometer Pressure Gauge) ابزاری برای اندازه‌گیری فشار گازها و مایعات در محیط‌های آزمایشگاهی و صنعتی است. مانومتر از اصول مکانیکی ساده برای اندازه‌گیری فشار استفاده میکند. به این صورت که با اعمال فشار به یک طرف لوله U شکل، مایع در لوله تغییر ارتفاع میدهد. اختلاف ارتفاع مایع در دو طرف لوله متناسب با فشار اعمال شده است. به دلیل دقت بالا، سادگی و قیمت مقرون‌به‌صرفه در سیستم‌های تهویه مطبوع، تجهیزات پزشکی، آزمایشگاه‌ها و کنترل فرآیندهای صنعتی در صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربردهای گیج فشار
گیج فشار در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- اندازه‌گیری فشار مایعات، بخار و گازها
- بازرسی ترمز هوا در کامیون‌ها
- صنایع شیمیایی، پتروشیمی، بهداشتی، دارویی، تهویه مطبوع، مواد غذایی و آشامیدنی
معیارهای انتخاب گیج فشار
برای انتخاب یک گیج فشار باید به موارد زیر توجه کرد.
- محدوده اندازه‌گیری فشار
- نوع فشار (مطلق یا دیفرانسیلی)
- دقت اندازه‌گیری مورد نیاز
- میزان خورندگی سیال
به‌عنوان مثال گیج فشار برای اندازه‌گیری فشار یک دیگ بخار، باید در محدوده ۰ تا ۳۰۰ PSI (پوند بر اینچ مربع) و در برابر دما و خوردگی مقاومت باشد.
مزایا و معایب گیج فشار
گیجهای فشار با توجه به نوع و شرایطی که در آن قرار دارند، دارای مزایا و معایبی هستند که در ادامه آن‌ها را توضیح می‌دهیم.
مزایا
- ایجاد امکان نظارت محلی بر مقدار فشار
- سادگی خواندن مقدار اندازه‌گیری‌شده بدون نیاز به تجهیزات واسط
- سادگی نصب، بدون نیاز به سیم‌کشی و منبع تغذیه
- مقاومت بالا در شرایط محیطی سخت و خشن
معایب
- حساس به شوک و لرزش: شوک و ارتعاش محیط روی بعضی از این گیج‌ها اثر دارد.
- نیاز به کالیبراسیون: گیجهای فشار باید به‌صورت دورهای کالیبره شوند.
- عمر محدود: عمر بعضی از گیجهای فشار با توجه به کاربرد کوتاه بوده و نیاز به تعویض دارد.
گیج دما چیست؟
گیج دما (Temperature Gauge) برای اندازه‌گیری دما در محیط‌های مختلف استفاده میشود. این تجهیز دما را اندازه‌گیری کرده و روی صفحه نمایش دیجیتال و آنالوگ در اختیار کاربر قرار میدهد. گیجهای دما می‌توانند تماسی یا غیر‌تماسی باشند.
انواع گیج دما
گیجهای دما در انواع بی‌متال (Bimetal)، انبساطی (Expansion) و گازی (Gas-actuated) وجود دارند. هر یک از گیجهای دما دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود است که بسته به نیاز و شرایط محیطی مختلف استفاده میشود. در ادامه توضیح مختصری در مورد هر یک از آن‌ها می‌دهیم.
گیج دمای بی‌متال: گیج دمای بی‌متال با استفاده از دو فلز با ضریب انبساط حرارتی متفاوت که به شکل حلزونی یا مارپیچ هستند، دما را نمایش میدهد. تغییرات دما شکل این نوارهای بی‌متال را تغییر میدهد و این تغییر شکل، منجر به حرکت عقربه میشود. محدوده گیج دما بی‌متال ۷۰- تا ۶۰۰+ درجه سانتی‌گراد است.
در صورتی که به مبحث اندازه‌گیری علاقه‌مند هستید، می‌توانید در مقاله انواع سنسور با انواع سنسورهای صنعتی آشنا شوید.
- گیج دمای انبساطی: گیج دمای انبساطی از سنسور دما، لوله مویینه (Capillar) و لوله بوردون (Bourdon Tube) تشکیل شده است. در این گیج برای اندازه‌گیری دما از یک مایع حساس به دما استفاده شده است. با تغییر دما، فشار داخلی دماسنج تغییر میکند. این فشار از طریق یک لوله به محور عقربه منتقل شده و مقدار دما را نشان میدهد. محدوده دمایی این گیج‌ها از ۴۰- تا ۴۰۰+ درجه سانتی‌گراد است.
- گیج دمای گازی: گیج دما گازی عملکردی مشابه گیج دما انبساطی دارد. با تغییر دما، فشار داخلی گاز درون گیج تغییر میکند. افزایش دما فشار گاز را افزایش و کاهش دما فشار گاز را کاهش میدهد. این تغییرات فشار باعث حرکت مکانیکی و تغییر حالت لوله بوردون میشود. محور عقربه که به بوردون متصل است در اثر این حرکت مکانیکی عقربه را روی صفحه مدرج حرکت میدهد. گیج دمای گازی در محدوده ۲۰۰- تا ۷۰۰+ درجه سانتی‌گراد وجود دارد.
عملکرد گیج دما
گیجهای دما بسته به مکانیزم عملکردشان از روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کنند. نحوه نمایش میزان دما هم در این گیج‌ها وابسته به روش تشخیص دما است. گیج‌هایی که مکانیزم عملکرد مکانیکی دارند به صورت آنالوگ و گیج‌هایی که عملکردشان بر مبنای تغییرات الکتریکی است به صورت دیجیتال مقدار دما را نشان میدهد. در ادامه تفاوت عملکرد گیجهای دیجیتال و آنالوگ را شرح می‌دهیم.
عملکرد گیج دمای دیجیتال
پراب گیج دیجیتال دارای دو فلز است که در دماهای مختلف ولتاژ یا مقاومت متفاوتی ایجاد میکند. گیج دیجیتال این تغییرات سیگنال را برحسب دما به فارنهایت یا سلسیوس (اغلب هر دو) تبدیل کرده و به کاربر روی صفحه نمایش دیجیتال نشان میدهد.
عملکرد گیج دمای آنالوگ
این گیج نیز مشابه گیج دیجیتال عمل میکند با این تفاوت که به جای تولید سیگنال الکتریکی در اثر تغییر حرارت، با تغییر دما تغییر مکانیکی ایجاد میشود. عقربه روی صفحه مدرج تعبیه شده است که این تغییرات را به‌عنوان یک مقدار نشان میدهد.
کاربرد گیج دما
دما یک کمیت مهم در فرآیندهای صنعتی است به‌همبن دلیل گیجهای دما در صنایع مختلف کاربرد زیادی دارند. در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
- صنایع نفت و گاز: برای مثال در صنایع نفت و گاز در مرحله فرآوری اندازه‌گیری دما در کیفیت مواد تولید شده و در مراحل ذخیره و انتقال مواد کنترل دما برای جلوگیری از انجماد یا افزایش بیش از حد بسیار مهم است.
- صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی نظارت بر دما برای واکنش‌های شیمیایی، تقطیر و جداسازی مواد اهمیت دارد.
- خودروسازی: در صنعت خودروسازی برای کنترل دمای موتور در تست‌ها و تولید قطعات فلزی و پلاستیکی باید دما به‌صورت دقیق اندازه‌گیری و نظارت شود.
- غذایی: در مراحل پخت، ذخیره و حمل مواد غذایی دما از مهم‌ترین پارامتر‌هایی است که باید به آن توجه شود.
- پزشکی: تولید دارو فرایند حساسی است که نیاز به رصد دائمی دمای مواد شیمیایی دارد. در تجهیزات مهندسی پزشکی و تولید دارو از گیجهای دمای دقیق و حساس استفاده میشود.
- آزمایشگاه‌ها و تحقیقات علمی: در آزمایشگاه‌ها و تحقیقات علمی برای کاشت و پرورش سلول‌ها، باکتری و قارچ‌ها و انجام آزمایش‌های مختلف نیاز است که دما با دقت بالا اندازه‌گیری شود.
معیارهای انتخاب گیج دما
در انتخاب سنسور دما باید به معیارهای زیر توجه کرد.
- محدوده اندازه‌گیری
- مشخصه‌های ماده یا جسمی که دمای آن اندازه‌گیری میشود.
- دقت اندازه‌گیری
- نحوه اندازه‌گیری (تماسی یا غیر‌تماسی)
گیج سطح چیست؟
برای نمایش سطح مواد سیال از گیج سطح‌سنج استفاده میشود. این تجهیز بیشتر روی مخازن یا در کنار حوضچه‌های حاوی سیال قرار می‌گیرد و از طریق یک استوانه یا صفحه مدرج، مقدار سطح سیال را نشان میدهد.
انواع گیج سطح و عملکرد آن
گیج سطح‌سنج در انواع رفلکس، شفاف و مغناطیسی ساخته میشود که هر نوع مکانیزم عملکرد متفاوتی دارند. بعضی از آن‌ها مستقیما سطح سیال را اندازه می‌گیرند و برخی دیگر با استفاده از فشار یا وزن سیال، مقدار سطح را تشخیص می‌دهند. در ادامه بیشتر با عملکرد آن‌ها آشنا می‌شویم.
گیج سطح‌سنج رفلکس
گیج سطح رفلکس (Reflex Gauge Glass) بر اساس اصل شکست نور و انعکاس از طریق یک شیشه منشوری طراحی شده خاص عمل میکند. شیشه در یک طرف دارای برجستگی‌هایی رو به سیال است و بسته به تماس با مایع یا بخار، نور را به طور متفاوتی منعکس و تشخیص سطح مایع داخل مخزن را آسان‌تر میکند.
در واقع گیج سطح‌سنج رفلکس طوری طراحی شده است که با استفاده از تفاوت در خواص نوری مایعات و گازها (بخار)، یک نشانه بصری واضح از سطح مایع در یک ظرف ارائه دهد.
گیج سطح‌سنج شفاف
گیج سطح‌سنج شفاف (Transparent Level Gauge) طراحی ساده‌ای متشکل از یک لوله شیشه‌ای شفاف دارد که از طریق آن می‌توان محتویات مخزن را به طور مستقیم مشاهده کرد. این نوع گیج سطح مایع و همچنین ویژگی‌های خود مایع مانند رنگ و شفافیت را نیز نمایش میدهد.
اجزای اصلی یک گیج سطح‌سنج شفاف شامل موارد زیر هستند.
- صفحات شیشه‌ای (Glass Plate): بخش اصلی سطح‌سنج شفاف یک یا چند تکه شیشه محکم و شفاف است. این شیشه باید در برابر فشار، دما و ماهیت شیمیایی سیالی که با آن در تماس است مقاوم باشد. به طور معمول از شیشه بوروسیلیکات ساخته میشود و در برابر شوک حرارتی و خوردگی شیمیایی بسیار مقاوم است.
- بدنه (Body): بدنه گیج معمولاً از فلزاتی مانند فولاد ضد‌زنگ یا برنج ساخته شده است. بدنه این صفحات شیشه‌ای را در خود جای داده و از آن‌ها محافظت میکند.
- آب‌بندی و واشر‌گذاری (Seals and Gasket): آب‌بندی گیج و به‌کارگیری آن با واشر از نشتی جلوگیری و شیشه را داخل بدنه محکم میکند. معمولا از موادی مانند تفلون یا ویتون ساخته می‌شوند که در برابر حرارت و فرسایش شیمیایی مقاوم هستند.
- شیر (Valve): شیر گیج برای جداسازی آن هنگام تعمیر و نگهداری یا در صورت شکستگی شیشه تعبیه شده است. این شیرها اغلب دارای مکانیزم ایمنی هستند که در صورت شکستن شیشه به طور خودکار جریان را قطع میکند.
- دریچه‌های تخلیه (Vent and Drain Plugs): برای تسهیل نگهداری، تمیز کردن و شستشوی گیج، دریچه‌های تخلیه بر روی محفظه آن تعبیه شده است.
گیج سطح‌سنج مغناطیسی
گیج سطح‌سنج مغناطیسی (Magnetic-type Level Gauge) ابزاری مدرن برای اندازه‌گیری سطح سیال در مخازن است. این گیج برای اندازه‌گیری، نیازی به تماس مستقیم با سیال ندارد. از گیج مغناطیسی به عنوان یک روش مطمئن و ایمن برای نظارت بر سطح مایعات، به‌ویژه در محیط‌هایی که فشار و دما بالاست، استفاده میشود.
گیج سطح‌سنج مغناطیسی شامل یک شناور حاوی آهنربا داخل یک لوله پلمب‌شده است که با سطح مایع بالا و پایین می‌رود. خارج از لوله، یک نوار نشانگر حاوی مواد مغناطیسی است که با عبور شناور مغناطیسی چرخیده و سطح مایع را نشان میدهد.
اجزای گیج سطح مغناطیسی به شرح زیر است.
- محفظه شناور (Float Chamber): یک لوله آب‌بندی‌شده و غیر‌مغناطیسی حاوی مایعی است که سطح آن اندازه‌گیری میشود. جنس این لوله از مواد مستحکم مانند فولاد ضد‌زنگ است.
- شناور (Float): داخل محفظه شناور، یک شناور مغناطیسی حاوی یک یا چند آهنربا دائمی که چگالی آن کمی کمتر از چگالی مایعی است که اندازه‌گیری میکند.
- سیستم نشانگر (Indicator System): یک نوار نشانگر به صورت خارجی در امتداد و کنار محفظه شناور نصب شده است. این نوار شامل یک سری نشانگر مغناطیسی است. این نشانگرها به صورت مغناطیسی با شناور جفت می‌شوند و هنگامی که آهنربای داخل شناور با سطح مایع بالا یا پایین می رود، می‌چرخند.
- ترنسمیتر و سوئیچ (Transmitter and Switch): برای نظارت و کنترل از راه دور، گیجهای سطح مغناطیسی را می‌توان با ترنسمیتر نصب و موقعیت شناور را به سیگنال الکتریکی ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر تبدیل کرد.
کاربرد انواع گیج سطح
گیجهای رفلکس، شفاف (ترنسپرنت) و مغناطیسی با توجه به انواع آن‌ها در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- گیج سطح‌سنج رفلکس معمولا در صنایعی استفاده میشود که اندازه‌گیری دقیق سطح در فشار بالا حیاتی است. برای مثال بویلرها، جداکننده نفت یا آب و سایر مخازن در صنایع شیمیایی و پتروشیمی.
- ترنسپرنت گیج معمولاً در مخازنی استفاده میشود که در آن‌ها بازرسی بصری سیال مفید است. مانند صنایع غذایی و آشامیدنی، داروسازی، برای سیالات خورنده و جایی که اپراتور باید به جز سطح مایع ویژگی‌های فیزیکی آن را نیز مشاهده کند. گیجهای سطح‌سنج شفاف برای مشاهده مستقیم سطح مایع در مخازن و کشتی‌ها طراحی شده‌اند.
- گیج سطح‌سنج مغناطیسی بسیار متنوع بوده و در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی به‌ویژه در فرآیندهای پرفشار، دمای بالا یا مواد خطرناک استفاده میشود. زیرا هیچ تماس مستقیمی بین مایع و نشانگر وجود ندارد. از این تجهیز در مخازن ذخیره سوخت و مواد شیمیایی استفاده میشود.
معیارهای انتخاب گیج سطح‌سنج
هنگام انتخاب یک گیج سطح‌سنج، باید موارد زیر را در نظر گرفت.
- محدوده اندازه‌گیری: حداقل و حداکثر سطحی که گیج می‌تواند بدون خطا نمایش دهد. این مشخصه تحت عنوان ارتفاع ستون (Column Height) نیز شناخته میشود.
- شرایط محیطی: حداکثر فشاری و حداکثر دمایی که گیج می‌تواند در آن کار کند.
- نوع سیال: به‌عنوان مثال، برخی از گیج‌ها را می‌توان برای هر سیالی استفاده کرد، در حالی که برخی دیگر برای سیالات خاص مانند بخار یا آب گرم طراحی شده‌اند.
- قیمت: هزینه یک گیج سطح‌سنج بسته به اندازه، نوع و کاربرد آن متفاوت است.
گیج رطوبت (رطوبتسنج) چیست؟
رطوبتسنج (Hygrometer) دستگاه مشابه دماسنج است با این تفاوت که میزان رطوبت را اندازه‌گیری کرده و نمایش میدهد. این تجهیز در انواع مختلفی مانند رطوب‌سنج الکترونیکی، مکانیکی و سایکرومتر ساخته میشود.
انواع رطوبتسنج
انواع مختلفی از رطوبتسنج وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. برخی از رایج‌ترین انواع عبارتند از:
- رطوبتسنج مکانیکی (Mechanical Hygrometer): این نوع رطوبتسنج یک نوع سنتی از این تجهیز است. یک رطوبتسنج مکانیکی از مواد طبیعی یا مصنوعی مانند مو یا فیبر برای اندازه‌گیری رطوبت استفاده میکند. طول یا شکل این ماده با توجه به سطح رطوبت موجود در هوا، تغییر میکند. در نتیجه نشانگر را روی صفحه حرکت داده و رطوبت نسبی را نشان میدهد.
- رطوبتسنج الکترونیکی (Electronic Hygrometer): نوعی رطوب‌سنج مدرن است که با استفاده از سنسور‌هایی مانند سنسور خازنی یا مقاومتی رطوبت را اندازه‌گیری میکند. سنسور خواص الکتریکی خود را با توجه به سطح رطوبت موجود در هوا تغییر و روی نمایشگر نشان میدهد. این نوع رطوبتسنج دقیق و سریع است، اما نیاز به کالیبراسیون و نگهداری دارد.
- سایکرومتر (Psychrometer): سایکرومتر نوعی رطوبتسنج است که از دو دماسنج مرطوب و خشک برای اندازه‌گیری رطوبت استفاده میکند.
کاربردهای رطوبتسنج
در صنایع تولیدی، بیمارستان‌ها، موزه‌ها، مزارع کشاورزی، گلخانه‌ها، انبار مواد غذایی، هواشناسی و بسیاری صنایع دیگر از رطوبتسنج استفاده میشود.
رطوبت‌سنج‌ها اغلب در کارخانه‌ها، اتاق‌های ایزوله و سایر محیط‌های صنعتی که کنترل دقیق رطوبت در آن‌ها مهم است، استفاده میشود. همچنین در کشاورزی برای نظارت بر رشد و نمو گیاهان کاربرد دارند.
رطوبت‌سنج‌ها می‌توانند با نظارت بر میزان رطوبت در خانه‌ها، ادارات و محیط‌های کاری به بهبود کیفیت هوا کمک کنند. هوای خشک می‌تواند باعث مشکلات تنفسی و خشک‌شدن گیاهان و رطوبت بالا منجر به رشد باکتری میشود.
یکی از کاربردهای رایج رطوبتسنج در تولید و نگهداری دارو است. بیشتر محصولات دارویی نسبت به رطوبت حساس هستند. بنابراین، تغییر در رطوبت می‌تواند ترکیبات شیمیایی آن‌ها را تغییر دهد.
معیارهای انتخاب رطوبتسنج
هنگام انتخاب رطوبتسنج، موارد زیر را در نظر بگیرید.
- دقت
- مکانیزم عملکرد
- نحوه نصب
- کاربرد
- سادگی
گیج فلو (نرخ جریان) چیست؟
از گیج فلو (Flow Gauge) برای نمایش میزان فلو (جریان سیال) و نظارت آن استفاده میشود. این تجهیز در انواع بسیار متنوعی تولید میشود. در ادامه انواع پرکاربرد آن را شرح می‌دهیم.
عملکرد گیج فلو
گیج فلو معمولاً دارای یک مقیاس نمایش است که می‌تواند میزان جریان عبوری را به‌صورت آنالوگ یا دیجیتال نمایش دهد. نحوه عملکرد این تجهیز به یکی از روش‌های زیر است.
- مکانیکی (Mechanical Flow Meters): در گیج فلو مکانیکی، جریان سیال یک بخش مکانیکی مانند پروانه یا چرخ را حرکت میدهد که به واسطه این حرکت، میزان فلو روی صفحه مدرج یا نمایشگر دیجیتال نمایش داده میشود.
- گیج فلو دیفرانسیلی یا گیج اختلاف فشار (Differential Pressure Flow Meters): در این نوع از گیج فلو، فلوی سیال باعث تغییر فشار در دو نقطه شده و این اختلاف فشار میزان جریان عبوری سیال را نشان میدهد.
کاربرد گیج فلو
با توجه به وجود سیالات در اکثر مصارف صنعتی و تجاری یکی از گیجهای پرکاربرد در صنعت گیج فلو است. برخی از کاربردهای این گیج را در ادامه توضیح می‌دهیم.
- صنایع پزشکی: در تجهیزات پزشکی برای کنترل و نمایش جریان گازها و مایعات مانند دستگاه تنفس مصنوعی به‌کار می‌رود.
- صنایع خودروسازی: گیج فلو در موتور‌های احتراقی و سیستم‌های سوخت‌رسانی خودرو استفاده میشود.
- کاربردهای تجاری و صنعتی: به‌طور کلی در بسیاری اماکن مانند کارخانه‌ها و کارگاه‌ها برای نظارت بر جریان آب، هوا، گاز و سایر سیالات از گیج‌ها فلو استفاده میشود.
معیارهای انتخاب گیج فلو
انتخاب گیج فلو مناسب بستگی به فاکتورهای زیادی دارد. در ادامه به برخی از ویژگی‌ها و نکاتی انتخاب این ابزار اشاره می‌کنیم.
- نوع سیال
- ویژگی‌های سیال
- محدوده فلو
- دقت اندازه‌گیری
- شرایط محیطی
- نوع فلومتر
- سهولت نصب
- هزینه اولیه
- هزینه نگهداری و کالیبراسیون
- تأییدیه‌ها و استانداردها
تفاوت فلومتر و گیج فلو
فلومتر یک نوع سنسور برای اندازه‌گیری فلو است. تفاوت سنسور و گیج در این است که گیج مقدار اندازه‌گیری را در محل نصب نشان میدهد؛ اما فلومتر مقدار اندازه‌گیری شده را به صورت سیگنال کنترلی به کنترلر ارسال میکند و معمولاً در محل نصب آن نمی‌توان مقدار را مشاهده کرد.
فلومترها دقت، پیچیدگی و قیمت بیشتری نسبت به گیج فلو دارند و نصب آن‌ها نیازمند سیم‌کشی و تغذیه الکتریکی است؛ در حالی که بیشتر گیج‌ها نیازی به سیم‌کشی ندارند.
در صورتی که مایلید با عملکرد فلومتر و انواع مختلف آن آشنا شوید، مقاله فلومتر چیست؟ را در وبسایت ماهر مطالعه کنید.
ساعت اندازه‌گیری چیست؟
ساعت اندازه‌گیری (Dial Indicator) یک تجهیز اندازه‌گیری برای تشخیص میزان ناهمترازی است. مثلا برای اندازه‌گیری ناهمواری سطوح صاف و دوّار و میزان لَنگی محورهای مکانیک از این تجهیز استفاده میشود. به این تجهیز Dial Gauge نیز می‌گویند.
کاربرد ساعت اندازه‌گیری
از جمله ابزارهای ضروری در کارگاه‌ها و کارخانه‌ها ساعت اندازه‌گیری است. این ابزار به دلیل دقت و کارایی بالا در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرد که به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
- کنترل کیفیت: در فرآیندهای تولید برای اطمینان از اینکه قطعات تولید شده مطابق ابعاد مورد نظر باشند، از این ابزار استفاده میشود.
- ماشین‌کاری: ساعت اندازه‌گیری برای تنظیم و تراز کردن قطعات در تراشکاری و فرزکاری به کار می‌رود.
- تراز بودن سطوح: برای تراز کردن سطوح مختلف، از جمله ماشین‌آلات و ابزارها از ساعت اندازه‌گیری استفاده میشود.
- اندازه‌گیری انحراف: در صنایع خودروسازی و هوافضا برای بررسی انحراف و شکل قطعات به‌کار می‌رود.
- اندازه‌گیری ضخامت: ضخامت در طراحی و تولید قطعات مختلف بسیار مهم است و یکی از ابزارهای پرکاربرد برای اندازه‌گیری و بررسی ضخامت، ساعت اندازه‌گیری است.
بخش‌های مختلف ساعت اندازه‌گیری
ساعت اندازه‌گیری از تعدادی قطعه مکانیکی تشکیل شده که در ادامه اجزای اصلی آن را شرح می‌دهیم.
- پیچ لغزنده تنظیم (Bezel): حلقه قابل چرخش دور صفحه نمایش که برای کالیبره و تنظیم نشانگر استفاده میشود.
- نشانگر (Markers): نشانه‌هایی روی صفحه مدرج که به خواندن راحت‌تر و دقیق‌تر کاربر کمک می‌کنند.
- نقطه تماس (Contact Point): این بخش با سطح قطعه کار تماس دارد.
- پیستون (Plunger): حرکت روی قطعه کار را به نشانگر منتقل میکند.
- شمارشگر چرخش (Revolution Counter): بیانگر تعداد دورهای عقربه یا نشانگر است.
- عقربه یا نشانگر (Pointer): مقدار تغییرات اندازه‌گیری شده را نشان میدهد.
مزایا و معایب ساعت اندازه‌گیری
ساعت اندازه‌گیری مانند سایر تجهیزات اندازه‌گیری دارای مزایا و معایبی است که در ادامه آن‌ها را توضیح می‌دهیم.
از مزایای این ابزار می‌توان به دقت اندازه‌گیری بالا، طراحی ساده، کم هزینه بودن و قابلیت استفاده در شرایط سخت و از معایب آن به حساسیت به شوک و ضربه، محدودیت در خواندن، نیاز به کالیبراسیون، محدودیت در ثبت داده اشاره کرد.
نحوه کار ساعت اندازه‌گیری
برای خواندن ساعت اندازه‌گیری نیاز است قبل از شروع اندازه‌گیری، صفحه نمایش توسط کاربر صفر شود. با چرخاندن حلقه تنظیم (Bezel) صفر صفحه مدرج با عقربه هم‌تراز میشود. به این فرآیند کالیبراسیون اولیه می‌گویند. تنظیم صفر (Zero Setting) برای اطمینان از اندازه‌گیری دقیق انجام میشود.
سپس پیستون (Plunger) به صورت مستقیم با سطح قطعه کار تماس پیدا میکند. نقطه تماس (Contact Point) به سطح قطعه کار فشار داده میشود. هرگونه تغییر در ارتفاع یا فاصله از سطح قطعه کار پیستون را به صورت عمودی حرکت میدهد. این حرکت عمودی از طریق یک مکانیزم داخلی که شامل چرخ‌دنده‌ها و فنرها میشود، به حرکت چرخشی تبدیل شده و عقربه (Pointer) را روی صفحه مدرج به حرکت درمی‌آورد.
صفحه مدرج به کاربر در خواندن دقیق مقادیر کمک میکند. اگر حرکت پیستون بیشتر از یک دور عقربه شود، شمارنده چرخش (Revolution Counter) تعداد دورهای کامل را به کاربر نشان میدهد.
جمع‌بندی
با توجه به کاربرد گسترده گیج‌ها در پروسه‌های صنعتی آشنایی با کاربرد و مکانیزم عملکرد آن‌ها برای هر کسی که در زمینه برق صنعتی، اتوماسیون، ابزاردقیق و کنترل فعالیت میکند لازم و ضروری است در این مقاله انواع گیجهای رایج در صنعت، از جمله گیجهای فشار، دما، فلو، رطوبت و همترازی را معرفی کردیم.
نرم افزار تیاپورتال (TIA Portal) یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین ابزارهای نرم‌افزاری در صنعت برق است که توسط شرکت زیمنس توسعه یافته است. این نرم‌افزار به‌خصوص برای مهندسان و تکنسین‌های برق طراحی شده تا فرآیند برنامه‌نویسی، تنظیم و کنترل سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را بهبود بخشد. با استفاده از تیاپورتال، می‌توانید به‌سرعت و با دقت بالا پروژه‌های پیچیده را مدیریت و اجرا کنید. برای دانلود این نرم افزار می‌توانید شماره خود را در فرم زیر وارد کنید تا
برای دانلود نرم افزار Tia Portal، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنی
سوالات متداول
بله. وجود گیج در پروسه‌های صنعتی برای بازرسی محلی و عملیات تعمیر و نگهداری لازم است.
گیج مکانیکی از اصول فیزیکی و مکانیکی برای اندازه‌گیری استفاده میکند و نتایج را روی صفحه مدرج نمایش میدهد. درحالی که گیج دیجیتال از سنسورها و مدارهای الکترونیکی برای اندازه‌گیری و نمایش دیجیتال استفاده میکند. گیج دیجیتال دقت بالاتری نسبت به گیج آنالوگ دارد، همچنین به کاربر امکان ذخیره‌سازی داده و ارتباط با سیستم کنترلی را نیز میدهد.
گیجهای دیفرانسیلی به دلیل سادگی نصب و قیمت مناسب در صنعت بسیار محبوب هستند.
منابع
Bmengineering
Encardio
uk.rs-online
Byjus
Mccrometer
Generalinstruments
Instrumentationedu
Byjus
https://www.lfc.com.sg/blog/detail/dial-gauge
خیلی عالی
عرض ادب جناب مهندس
تشکر از همراهی شما🌺