كيفية اختيار نوع مقياس ضغط مناسب؟

كما يوحي الاسم، تُستخدم مقاييس الضغط لـ قياس الضغط من مختلف السوائل والغازات. تُستخدم مقاييس الضغط في مجالات متنوعة مثل مجالات أنظمة الهواء المضغوط والهيدروليكية، وأجهزة مثل المضخات الطبية والضواغط، ومرافق مثل مراقبة الغاز وأجهزة التحكم في التبريد، وما إلى ذلك.

يعود تاريخ التقنية الأساسية المستخدمة في مقاييس الضغط الصناعية إلى أكثر من مئة عام، ولا تزال هذه المقاييس من أكثر أجهزة قياس الضغط استخدامًا في العصر الحديث. وتتوفر حاليًا أنواع أكثر. تم تطوير أجهزة قياس الضغط، مثل مقياس ضغط ذو غشاء مانع للتسرب أو مانع تسرب كيميائي، مقياس ضغط منخفض الضغط، إلخ.

تحتوي معظم مقاييس الضغط على أنبوب بوردون، ومقبس، ومجموعة تروس، ومؤشر وقرص لقياس الضغط. كما تحتوي بعض الأجهزة الحديثة على شاشة عرض مرئية تُظهر قياس الضغط كإشارة كهربائية، ويمكنها مراقبة معايير إضافية مثل درجة حرارة السائل.

اختيار مقياس ضغط صناعي

هناك بعض العوامل الأساسية التي يجب مراعاتها عند اختيار مقياس الضغط. من أهمها التصميم الهندسي وتصميم النظام للجهاز، إذ يؤثر ذلك بشكل كبير على سعره وسلامته ودقته. عادةً ما تتوفر مقاييس الضغط بمستويات دقة متفاوتة، مثل ±0.25%، ±0.5%، ±1%، وصولاً إلى 2-2.5%. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر خيارات لمقاييس ذات نطاقين أو نطاق واحد. قد تختلف دقة الأنظمة المصممة حديثًا عن دقة قطع الغيار.

تم شرح العوامل المختلفة بالتفصيل أدناه.

الهندسة والتصميم

ترتبط جوانب التصميم الهندسي أيضًا بدقة الجهاز. فعلى سبيل المثال، كلما زادت دقة القياس، زاد حجم القرص لعرض أصغر قراءات الضغط المتزايدة. وهذا بدوره قد يجعل الجهاز يشغل مساحة أكبر.

ستحدد قدرة المستخدم على القراءة من مسافة بعيدة حجم القرص المطلوب للتطبيق. سيعمل مقياس الضغط المثالي على تحسين كل من قياسات المقياس المطلوبة ومسافة الرؤية اللازمة لقراءة المقياس.

من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها احتمال وجود ضغط ديناميكي مصحوب بنبضات وارتفاعات مفاجئة في النظام. في هذه الحالة، يجب اختيار مقياس ضغط يعمل ضمن نطاق 50% إلى 75% من المقياس، وذلك لإتاحة مجال لتقلبات الضغط أثناء القياس.

من الاعتبارات الهندسية الأخرى فقدان الدقة الناتج عن ظروف الضغط الزائد. عادةً، تمر المادة المراد معالجتها (سائلة أو غازية) عبر أنابيب تحت ضغط عالٍ، وتقيس أجهزة قياس أو حساسات مثبتة على الأنبوب هذا الضغط. تؤدي عمليات مثل تشغيل المضخات أو إيقافها، أو فتح الصمامات أو إغلاقها، إلى زيادة مفاجئة في تدفق المادة السائلة، مما ينتج عنه ارتفاع حاد في الضغط. يمكن أن تتسبب هذه الارتفاعات المفاجئة في تلف الأجهزة، ولذا يُستخدم مقياس ضغط لمقاومة هذا التأثير. في حالة الضغط الزائد، تُوفر صمامات ومخمدات ضغط حماية إضافية ضد هذه الارتفاعات.

ظروف درجة الحرارة

تؤثر كل من درجة حرارة العملية ودرجة الحرارة المحيطة بشكل كبير على دقة قياس المانومتر. عادةً، ينتج عن كل تغيير بمقدار 18 درجة فهرنهايت (أو 10 درجات مئوية) خطأ يصل إلى ±0.4%. ويعود ذلك إلى تغير مرونة مادة أنبوب بوردون مع تغير درجة الحرارة.

على الرغم من صعوبة التحكم في درجة الحرارة المحيطة، إلا أنه يمكن التأثير على ظروف درجة حرارة العملية بعدة طرق. إحدى هذه الطرق هي تركيب أنظمة شعيرية وأغشية مانعة للتسرب تتحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 600 درجة فهرنهايت. تتوفر أنواع عديدة من الأنابيب الشعرية المملوءة بالسوائل لهذا الغرض. طريقة أخرى هي استخدام أنابيب حلزونية أو أنابيب سيفونية في أجهزة خدمة البخار لتبديد الحرارة المتولدة.

في الأماكن ذات درجات الحرارة المحيطة شديدة البرودة، يختار الناس تصميمات التتبع الحراري التي تستخدم إما البخار أو مصادر الكهرباء.

تآكل

يؤثر نوع المادة المراد قياسها والظروف البيئية المحيطة على أنبوب بوردون. وفي بعض الحالات، قد يؤدي ذلك إلى التآكل على شكل تسرب دقيق أو فشل ناتج عن الإجهاد والتشقق. وغني عن القول أن هذا يؤثر على دقة القياس. لذا، من المهم مراعاة توافق مواد القياس مع السائل المراد قياسه. مقياس ضغط مانع للتسرب يتم دمجها لتشكيل طبقة واقية بين المقياس والوسط.

اهتزاز

وأخيرًا، يمكن أن تؤثر الاهتزازات الناتجة عن المعدات المحيطة، كالمضخات والمحركات والأجزاء الدوارة الأخرى، تأثيرًا بالغًا على دقة المقياس. ويعود ذلك إلى أن الاهتزازات الإضافية تُسبب تآكلًا للجهاز، وقد تؤدي إلى خلل في الأجزاء الداخلية، مثل أنبوب بوردون والتروس. كما تتسبب الاهتزازات في تذبذب المؤشر، مما يُصعّب الحصول على قراءة دقيقة.

في الواقع، يُعدّ وجود الاهتزازات أحد أكثر الأسباب شيوعًا لتعطل مقاييس الضغط. والحل المعتاد لهذه المشكلة هو استخدام مقاييس مملوءة بسوائل مثل السيليكون أو الجلسرين. لا يقتصر دور السائل على تقليل اهتزاز المؤشر فحسب، بل يحمي أيضًا الأجزاء الداخلية بتوفير التزييت.

يتضح مما سبق أن مقاييس الضغط تأتي بخيارات تخصيص متعددة من حيث الأحجام، ووصلات العمليات، والأنماط. ويجب اختيار الجهاز المناسب بناءً على التطبيقات ومتطلبات النظام.

ختاماً

إضافةً إلى الاختلافات المذكورة أعلاه في تصميمات مقاييس الضغط، تتوفر أيضًا مجموعة من الملحقات لتحسين أداء الجهاز. على سبيل المثال، تُستخدم مخمدات الضغط من نوع المكبس والمخمدات المصنعة بتقنية التلبيد لتحسين دقة القراءة من خلال التحكم في الارتفاعات المفاجئة في ضغط الوسط. تُعد مؤشرات الحد الأقصى ضرورية لمعرفة متى يرتفع الضغط في النظام، خاصةً خلال وقت بدء التشغيل الأولي ولتحديد الأعطال وإصلاحها. مع ذلك، قد تُضيف هذه المؤشرات بعض الضغط إلى أنبوب بوردون.

ثم لمعايرة خط رؤية قرص المقياس، يمكن استخدام محولات دوارة. ويمكن استخدام مؤشرات الضبط لمعرفة أقصى وأدنى ضغط تشغيل للجهاز وقيمة الفراغ. وأخيرًا، توجد واقيات مطاطية للمقاييس تحميها من التلف الناتج عن الصدمات والاهتزازات المفرطة.

وبالتالي، قد تبدو مقاييس الضغط جهازًا بسيطًا إلى حد ما من حيث وظائفها، ولكن من الضروري مراعاة جميع العوامل المذكورة أعلاه عند اختيار الجهاز المناسب للغرض من التطبيق قيد التنفيذ.