مستشعر ضغط الغاز هو جهاز يحول إشارات ضغط الغاز إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس. يستشعر هذا المستشعر تغيرات ضغط الغاز من خلال مكونات حساسة، ويحولها إلى إشارات كهربائية قياسية مثل الجهد أو التيار أو التردد، ليتم إخراجها وقراءتها وتسجيلها ومراقبتها عن بُعد بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) أو نظام تحكم موزع (DCS) أو شاشة عرض رقمية أو نظام تحكم إشرافي (SCADA).
بخلاف مقاييس الضغط الميكانيكية التقليدية التي لا تستطيع قراءة القيم إلا محليًا، تكمن الميزة الأساسية لمستشعرات ضغط الغاز في إمكانية نقل الإشارات وتسجيلها ودمجها في أنظمة التشغيل الآلي. إذ يمكن لخط إشارة واحد توفير بيانات الضغط في الموقع بشكل فوري لغرفة التحكم، مما يجعل قياس الضغط جزء أساسي من الأتمتة الصناعية الحديثة والتصنيع الذكي.
بفضل نضج تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)، تتطور أجهزة استشعار ضغط الغاز الحديثة بسرعة نحو التصغير والدقة العالية واستهلاك الطاقة المنخفض والإنتاج الضخم.
المبدأ الأساسي لعمل مستشعرات ضغط الغاز تتمثل المهمة في تحويل إشارات ضغط الغاز إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس. ويكمن جوهر هذه العملية في استغلال الخصائص الفيزيائية للمكونات الحساسة للضغط التي تتغير بتغير الضغط، ثم تحويل هذا التغير إلى إشارات كهربائية موحدة عبر دوائر لاحقة للإخراج.

تتضمن مبادئ الاستشعار السائدة الحالية ما يلي:
سعوي يكشف هذا الجهاز عن تغيرات في قيم السعة الكهربائية عن طريق إحداث تغييرات في المسافة بين لوحي المكثف من خلال الضغط. يتميز بقدرة عالية على مقاومة الجهد الزائد واستقرار جيد على المدى الطويل، مما يجعله مناسبًا لقياس الضغوط المنخفضة والضئيلة أو المواد المسببة للتآكل.


وفقًا لمعايير القياس المختلفة، تنقسم أجهزة استشعار ضغط الغاز بشكل رئيسي إلى الفئات التالية:

1. صناعة النفط والغاز
تُعدّ صناعة النفط والغاز من أكثر المجالات تحديًا لتطبيقات مجسات ضغط الغاز. إذ يصل ضغط التشغيل في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي لمسافات طويلة إلى ما بين 35 و100 بار، وتُفرض متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بتصنيف الضغط، وشهادة مقاومة الانفجار، واختيار المواد المستخدمة في أجهزة إرسال الضغط. وتشمل عملية نقل الغاز الطبيعي خمسة نطاقات ضغط: خطوط نقل الغاز الرئيسية لمسافات طويلة ذات الضغط العالي (35-100 بار)، وخطوط نقل الغاز الإقليمية (16-35 بار)، وخطوط نقل الغاز الحضرية ذات الضغط العالي (1.6-4 بار)، وأنابيب التوزيع ذات الضغط المتوسط (0.1-1.6 بار)، والمستخدمين النهائيين ذوي الضغط المنخفض (أقل من 0.1 بار)، ولكل نطاق متطلبات أجهزة قياس مختلفة تمامًا.
في تطبيقات النفط والغاز، تُعدّ شهادة مقاومة الانفجار شرطًا أساسيًا للاختيار. ينتمي الغاز الطبيعي إلى المجموعة IIC، ويجب اختيار أجهزة مقاومة للانفجار من المستوى Ex db IIC T6 للمناطق الخطرة (المنطقة 1/المنطقة 2). إضافةً إلى ذلك، غالبًا ما يحتوي الغاز الطبيعي على كميات ضئيلة من كبريتيد الهيدروجين (H₂S)، وهو مادة أكالة لأغشية الفولاذ المقاوم للصدأ العادي. لذلك، من الضروري استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L للمكونات المستقبلة للسوائل.

2. الأتمتة الصناعية والتحكم في العمليات
في مجال الأتمتة الصناعية، تُستخدم مستشعرات ضغط الغاز على نطاق واسع في مراقبة ضغط خطوط الأنابيب، والتحكم في الأنظمة الهوائية، ومراقبة تشغيل الضواغط، وغيرها من التطبيقات. وسواءً أكان الأمر يتعلق بمراقبة ضغط أوعية التفاعل في المصانع الكيميائية أو التحكم في ضغط خطوط أنابيب أنظمة ضواغط الهواء، فإن مستشعرات ضغط الغاز عالية الموثوقية لا غنى عنها.
3. إلكترونيات السيارات
تُعد الإلكترونيات الخاصة بالسيارات سوقًا مهمًا لتطبيقات مستشعرات ضغط الغاز، وتشمل بشكل أساسي مراقبة ضغط مشعب سحب المحرك (مستشعر MAP) ونظام مراقبة ضغط الإطارات (TPMS).
4. المعدات الطبية
في مجال الرعاية الصحية، تعتمد المعدات مثل أجهزة التنفس الصناعي وأجهزة التخدير وأجهزة مراقبة ضغط الدم على أجهزة استشعار ضغط الغاز عالية الدقة لتحقيق تدفق الغاز والتحكم في الضغط بدقة.
5. المراقبة البيئية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
يعتمد قياس الضغط في محطات الأرصاد الجوية، والكشف عن الضغط في أنظمة مراقبة جودة الهواء، ومراقبة الضغط والضغط التفاضلي لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، جميعها على أجهزة استشعار ضغط الغاز.
يُعدّ الاختيار الصحيح أساسياً لضمان دقة القياس واستقراره وسلامته. فيما يلي ستة عناصر شائعة يجب مراعاتها عند الاختيار:
يُعدّ نطاق القياس أهمّ معيار أساسي في مواصفات حساسات ضغط الغاز. عند اختيار الحساس، من الضروري التأكد من أن نطاق قياسه يغطي القيمة القصوى للضغط المستهدف، مع ترك هامش أمان كافٍ. ويتراوح النطاق الشائع بين كيلو باسكال وميغا باسكال.
حدد إشارة الخرج المناسبة وفقًا لمتطلبات واجهة نظام التحكم (PLC/DCS):
تُحدد الخصائص الكيميائية للغاز المقاس بشكل مباشر اختيار مادة الحساس. عند قياس الغازات المسببة للتآكل (مثل الغاز الطبيعي المحتوي على كبريتيد الهيدروجين، وغاز الكلور، وغاز الأمونيا، وما إلى ذلك)، من الضروري استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو سبائك خاصة لأجزاء التلامس. عند قياس غازات خاصة مثل الهيدروجين، يجب مراعاة مشكلة التقصف الهيدروجيني.
عادة ما يتم التعبير عن دقة مستشعرات ضغط الغاز الصناعية كنسبة مئوية من النطاق الكامل (% FS)، مع مستويات دقة شائعة تشمل ± 0.1% FS، ± 0.25% FS، ± 0.5% FS، إلخ. بالنسبة للتطبيقات عالية الدقة مثل القياس التجاري، يوصى باستخدام منتجات بدرجة 0.1 أو 0.25.
يجب أن تجتاز أجهزة استشعار الضغط المستخدمة في بيئات الغازات القابلة للاشتعال والانفجار شهادة مقاومة الانفجار المقابلة:
يجب أن تتكيف مستشعرات ضغط الغاز مع درجات الحرارة البيئية المختلفة. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل النموذجي للمنتجات الصناعية بين -40 درجة مئوية و85 درجة مئوية. في البيئات القاسية ذات درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة، يُنصح باختيار منتجات ذات نطاق واسع لدرجات الحرارة.
تختلف الخصائص الكيميائية للغازات اختلافًا كبيرًا، مما يستلزم استخدام مواد وعمليات وتصاميم مختلفة تمامًا لأجهزة الاستشعار. فيما يلي تحليل مفصل لاختيار أجهزة قياس ضغط الغازات الصناعية الشائعة:
يُعد النيتروجين أحد أكثر الغازات الخاملة استخدامًا في الصناعة، وقياس ضغطه ليس معقدًا في حد ذاته، ولكنه يتطلب متطلبات خاصة في سيناريوهات النقاء العالي والضغط العالي.

يُعد قياس الهواء هو الأكثر شيوعًا، لكن قياس الأكسجين النقي لديه أعلى متطلبات السلامة وأكثرها تحديدًا بين جميع الغازات.
ينقسم قياس ضغط ثاني أكسيد الكربون بشكل رئيسي إلى اتجاهين: المراقبة البيئية والتبريد الصناعي، مع وجود اختلافات كبيرة في المتطلبات الفنية.
⚠️ يُحظر تمامًا استخدام النوى المملوءة بالزيت العادي: يُحظر تمامًا استخدام مستشعرات الضغط القياسية المملوءة بالزيت في الهيدروجين أو الغازات المختلطة التي يزيد تركيز الهيدروجين فيها عن 30٪، لأن فشلها يكون منهجيًا.
بالنسبة لهذا النوع من الغاز، فإن اختيار مادة المستشعر يحدد بشكل مباشر سلامة وموثوقية القياس.

يركز قياس الغاز الطبيعي بشكل أساسي على منع الانفجارات والمواد، مع نطاق ضغط يمتد من خطوط الأنابيب لمسافات طويلة إلى الغاز السكني.

يُعد التركيب الصحيح هو المفتاح لضمان التشغيل المستقر طويل الأمد لأجهزة استشعار ضغط الغاز:
تُعدّ مستشعرات ضغط الغاز عنصرًا أساسيًا في أنظمة القياس والتحكم الصناعية الحديثة، وهي تُسهم في تطوير الأتمتة والذكاء الاصطناعي في مختلف الصناعات بفضل التطورات التكنولوجية. وسواءً تعلق الأمر بخطوط أنابيب النفط والغاز لمسافات طويلة، أو التحكم في العمليات الكيميائية، أو إلكترونيات السيارات والمعدات الطبية، فإن حلول قياس ضغط الغاز عالية الدقة والموثوقية لا غنى عنها.
في عملية الاختيار المحددة، بالإضافة إلى المعايير الشائعة كالنطاق والدقة وإشارة الخرج، يُعد نوع الغاز المراد قياسه العامل الأساسي الذي يُحدد مادة المستشعر وعملية التصنيع وتصميم السلامة. فمن الهواء المضغوط التقليدي إلى غازات الأكسجين والهيدروجين والكلور الخاصة، لكل غاز متطلبات تقنية فريدة لمعدات قياسه.
تُعدّ شركة سيلفر إنسترومنتس رائدةً في مجال الأجهزة الصناعية منذ سنوات عديدة، ملتزمةً بتزويد عملائها بأجهزة إرسال ضغط عالية الجودة. تغطي منتجاتنا من مستشعرات ضغط الغاز نطاقات متعددة، وإشارات خرج متنوعة، ومستويات مقاومة للانفجار، ما يلبي احتياجات التطبيقات المختلفة، بدءًا من الصناعات العامة وصولًا إلى قطاع النفط والغاز، ومن درجات حرارة الغرفة إلى درجات حرارة واسعة، ومن المناطق العادية إلى المناطق الخطرة المقاومة للانفجار. كما نوفر حلولًا مخصصة لمعالجة الغازات الخاصة، مثل الأكسجين والهيدروجين والكلور، بما في ذلك معالجة "بدون زيت"، وطلاء بالذهب، ومواد سبائك خاصة.
مرسلات الضغط سلسلة SH / مرسلات DP
تتبنى أجهزة إرسال الضغط من سلسلة SH تكنولوجيا الدائرة الكهربائية المعزولة بالكامل ؛ يتم عزل كل من مصدر الطاقة وإشارة المستشعر لتحسين الثبات والقدرة على مقاومة التداخل ...
VIEW
مرسلات الضغط SH316
مرسلات الضغط SH316 معلومات عامة سلسلة SH316 أجهزة إرسال الضغط السيليكونية المنتشرة تختار مكونات مستشعر ضغط السيليكون المؤهل المستورد ، وتستخدم نمط تكامل مخصص ...
VIEW
SHDP / GP DP / جهاز إرسال الضغط مع أختام الحجاب الحاجز عن بعد
يوفر جهاز إرسال الضغط / الضغط التفاضلي SHDP / GP مع أختام الحجاب الحاجز عن بُعد نوعًا من طريقة القياس الموثوقة لتجنب الوسيط المقاس من الاتصال المباشر بغشاء الختم ...
VIEW
SHLT نوع المستوى المرسل
يمكن لجهاز إرسال مستوى شفة SHLT (ذكي) إجراء قياس دقيق ومستوى كثافة لجميع أنواع الحاويات. شفة متداخلة وشفة ممتدة متوفرة ، 3 أو 4 "، شفة 1501b أو 3001b ، ...
VIEW