معرفی و راهنمای کامل انواع گیج فشار

گیج فشار، که با نام مانومتر نیز شناخته می‌شود، ابزاری حیاتی برای اندازه‌گیری فشار سیالات (گاز یا مایع) در خطوط لوله و مخازن صنعتی است. این ابزار در صنایع مختلفی مانند نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، نیروگاه‌ها، صنایع غذایی و دارویی کاربرد گسترده دارد. هدف اصلی استفاده از گیج فشار، پایش و کنترل فشار سیستم برای جلوگیری از خطرات احتمالی و افزایش بهره‌وری و کیفیت فرآیند است. نمایش فشار می‌تواند به صورت آنالوگ (عقربه‌ای) یا دیجیتال انجام شود و بدنه گیج‌ها معمولاً از مواد مقاوم مانند استیل ضدزنگ یا برنج ساخته می‌شود تا در برابر خوردگی، فشار و دمای بالا دوام داشته باشد.

انواع گیج های ابزار دقیق بر اساس کاربرد

گیج‌های فشار برای محیط‌ها و کاربردهای متفاوت طراحی می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

1. گیج فشار صنعتی
   این نوع گیج‌ها در صنایع سنگین مانند پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها، پتروشیمی و کارخانه‌های فولاد کاربرد دارند. بدنه مقاوم، دقت متوسط و تحمل شوک و لرزش از ویژگی‌های آنهاست.
2. گیج فشار بهداشتی (Sanitary)
   مناسب صنایع غذایی، دارویی و بهداشتی هستند. سطح داخلی صاف و اتصال کلمپی آن‌ها امکان شست‌وشوی آسان را فراهم می‌کند و با استانداردهای بهداشتی مطابقت دارد.
3. گیج فشار آزمایشگاهی
   این گیج‌ها برای اندازه‌گیری دقیق فشار در آزمایشگاه‌ها و محیط‌های تحقیقاتی استفاده می‌شوند و دارای دقت بسیار بالا هستند.

انواع گیج های ابزار دقیق بر اساس مکانیزم عملکرد

گیج‌ها از نظر نحوه اندازه‌گیری فشار به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1.گیج فشار بوردون تیوب (Bourdon Tube)

این نوع گیج فشار یکی از پرکاربردترین و شناخته‌شده‌ترین ابزارهای اندازه‌گیری فشار در جهان است. در ساختار آن یک لوله فلزی خمیده (معمولاً به شکل C یا مارپیچ) وجود دارد که با ورود سیال و افزایش فشار، به سمت بیرون تغییر شکل می‌دهد. این تغییر مکان مکانیکی از طریق یک سیستم انتقال حرکتی به عقربه منتقل شده و روی صفحه مدرج نمایش داده می‌شود. لوله بوردون معمولاً از جنس برنج، برنز فسفردار یا فولاد ضدزنگ ساخته می‌شود تا مقاومت کافی در برابر فشار و شرایط محیطی داشته باشد. سادگی طراحی، هزینه ساخت پایین، تکرارپذیری مناسب و دوام مکانیکی بالا باعث شده این گیج به عنوان انتخاب اصلی صنایع شناخته شود. از این ابزار در گستره وسیعی از فشارها، از چند بار تا هزاران بار، می‌توان استفاده کرد.
کاربردها: کمپرسورها، سیستم‌های هیدرولیک، خطوط انتقال نفت و گاز، نیروگاه‌ها، دیگ‌های بخار و تجهیزات صنعتی عمومی.

2.گیج دیافراگمی (Diaphragm Gauge)

در این مدل، یک دیافراگم نازک فلزی یا غیرفلزی به عنوان المان حساس عمل می‌کند. زمانی که سیال وارد محفظه می‌شود، فشار وارد بر دیافراگم موجب انحراف آن می‌گردد و این تغییر شکل به مکانیزم داخلی و سپس عقربه منتقل می‌شود. یکی از مزایای اصلی این گیج، جداسازی کامل سیال فرآیندی از بخش‌های مکانیکی داخلی است. به همین دلیل می‌توان از آن برای اندازه‌گیری فشار سیالات خورنده، لجن‌ها، دوغاب‌ها و مایعاتی با ذرات معلق استفاده کرد. دیافراگم‌ها معمولاً از فولاد ضدزنگ، تفلون یا آلیاژهای مقاوم به خوردگی ساخته می‌شوند. علاوه بر این، امکان استفاده از دیافراگم‌های خاص برای محیط‌های استریل در صنایع دارویی و غذایی نیز وجود دارد.
کاربردها: صنایع بهداشتی و دارویی، خطوط فرآوری مواد غذایی، تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب، خطوط شیمیایی و اسیدها.

3.گیج کپسولی (Capsule Gauge)

گیج کپسولی برای اندازه‌گیری فشارهای بسیار پایین طراحی شده است. این ابزار از دو دیافراگم نازک که به هم جوش داده شده‌اند تشکیل می‌شود و یک محفظه کپسولی شکل ایجاد می‌کنند. وقتی فشار ضعیفی (در محدوده میلی‌بار) به داخل کپسول وارد می‌شود، انبساط یا انقباض دیواره‌های کپسول اتفاق می‌افتد و این تغییر به عقربه منتقل می‌شود. به دلیل حساسیت بالا، این گیج‌ها برای فشارهای مثبت اندک و یا خلأهای جزئی مناسب هستند و نمی‌توانند فشارهای بالا را تحمل کنند. یکی از ویژگی‌های کلیدی آن‌ها دقت بالا در محدوده‌های پایین فشار است. به همین دلیل در صنایع و تجهیزاتی که نیاز به پایش دقیق فشار ضعیف دارند، جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند.
کاربردها: تجهیزات آزمایشگاهی دقیق، سیستم‌های HVAC، کنترل فشار جزئی در صنایع حساس.

4.گیج اختلاف فشار (Differential Pressure Gauge)

این نوع گیج فشار برای مقایسه فشار بین دو نقطه مختلف طراحی شده است. سازوکار آن شامل دو ورودی مجزا است که فشارهای متفاوت را دریافت کرده و اختلاف آن‌ها را بر روی صفحه نشان می‌دهد. این اختلاف فشار می‌تواند نشان‌دهنده عملکرد یک سیستم باشد؛ به طور مثال، گرفتگی فیلترها، افت فشار در مبدل‌های حرارتی یا انسداد خطوط انتقال با استفاده از این ابزار به راحتی شناسایی می‌شود. بسیاری از مدل‌های پیشرفته دارای قابلیت آلارم‌دهی یا سوئیچ کنترلی هستند تا در صورت رسیدن اختلاف فشار به حد خطر، هشدار دهند. این گیج‌ها معمولاً در بازه‌های فشاری پایین تا متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرند و از دقت بالایی برخوردارند.
کاربردها: کنترل وضعیت فیلترهای صنعتی، پایش عملکرد مبدل‌های حرارتی، سیستم‌های تهویه صنعتی و کنترل جریان.

5.گیج خلأ (Vacuum Gauge)

برای اندازه‌گیری فشارهایی پایین‌تر از فشار اتمسفر از گیج خلأ استفاده می‌شود. این ابزارها بر اساس مکانیزم‌های مختلفی طراحی می‌شوند که رایج‌ترین آن‌ها نوع بوردون تیوب و دیافراگمی است. گیج خلأ قادر است محدوده‌های مختلفی از خلأ را از خلأ نسبی تا خلأ بالا اندازه‌گیری کند، اما معمولاً در سیستم‌های صنعتی برای کنترل فشار کمتر از فشار جو به کار می‌رود. اهمیت این ابزار در فرآیندهایی است که وجود هوای محبوس یا کاهش فشار می‌تواند بر کیفیت محصول یا ایمنی فرآیند تأثیر بگذارد. برخی مدل‌ها برای کار در محیط‌های پزشکی (اتوکلاو) یا صنایع نیمه‌هادی با دقت بالا طراحی شده‌اند.
کاربردها: پمپ‌های خلأ صنعتی، صنایع نیمه‌هادی، تجهیزات استریل و پزشکی مانند اتوکلاوها، سیستم‌های بسته‌بندی وکیوم.

6.گیج فشار روغنی (پرشده با روغن)

این گیج‌ها در ظاهر مشابه گیج‌های بوردونی هستند اما فضای داخلی آن‌ها با مایعی مانند گلیسیرین یا روغن سیلیکون پر شده است. وجود این سیال باعث می‌شود ارتعاشات و تکان‌های مکانیزم داخلی جذب شده و حرکت عقربه نرم‌تر و پایدارتر شود. این ویژگی به‌ویژه در محیط‌هایی که دارای ارتعاشات شدید یا تغییرات ناگهانی فشار هستند اهمیت پیدا می‌کند. علاوه بر این، روغن از ورود رطوبت و گردوغبار به مکانیزم داخلی جلوگیری کرده و عمر مفید دستگاه را افزایش می‌دهد. این نوع گیج در صنایع سنگین و محیط‌های سخت انتخاب اول مهندسان محسوب می‌شود.
کاربردها: ماشین‌آلات صنعتی سنگین، خطوط هیدرولیک پر فشار، تجهیزات معدنی و نفتی، محیط‌های پرارتعاش.

7.گیج ضدانفجار و ایمنی (Safety Pattern Gauge)

این دسته از گیج‌ها برای محیط‌های پرخطر و دارای سیالات سمی، خورنده یا قابل اشتعال طراحی شده‌اند. طراحی آن‌ها شامل بدنه تقویت‌شده، شیشه ضخیم و یک دیسک پشتی ایمنی است که در صورت انفجار یا پارگی المان داخلی، فشار به سمت پشت دستگاه تخلیه می‌شود و اپراتور در امان می‌ماند. همچنین بسیاری از مدل‌ها مطابق با استانداردهای بین‌المللی ایمنی (EN 837-1 و API) ساخته می‌شوند. استفاده از این نوع گیج در محیط‌هایی که احتمال انفجار یا نشت گازهای سمی وجود دارد نه تنها توصیه بلکه الزامی است. این ویژگی باعث می‌شود در صنایع حساس، به‌ویژه در پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی، جایگاه ویژه‌ای داشته باشند.
کاربردها: صنایع شیمیایی، پالایشگاه‌ها، محیط‌های مستعد انفجار (ATEX)، واحدهای فرآیندی با گازهای قابل اشتعال.

8.گیج فشار دیجیتال (Digital Pressure Gauge)

گیج فشار دیجیتال به جای مکانیزم‌های مکانیکی سنتی از سنسورهای الکترونیکی (مانند سنسورهای پیزوالکتریک، استرین گیج یا MEMS) برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌کند. این داده‌ها پس از تبدیل به سیگنال الکتریکی، روی نمایشگر LCD یا LED با وضوح بالا نمایش داده می‌شوند. یکی از بزرگ‌ترین مزایای این ابزار دقت بسیار بالا و تکرارپذیری نتایج است که آن را به انتخابی ایده‌آل برای محیط‌های آزمایشگاهی و فرآیندهای حساس تبدیل می‌کند.

کاربردها: کالیبراسیون دقیق تجهیزات فشار، خطوط اتوماسیون صنعتی، صنایع پتروشیمی و پالایشگاهی، سیستم‌های تست فشار در صنایع هوافضا و خودروسازی.

9.گیج فشار حفاری (Drilling Pressure Gauge)

این نوع گیج فشار به طور ویژه برای صنایع نفت و گاز و به‌خصوص در عملیات حفاری طراحی شده است. محیط‌های حفاری دارای فشارهای بسیار بالا، نوسانات سریع، ارتعاش شدید و حضور سیالات خورنده مانند گل حفاری هستند. گیج فشار حفاری با طراحی خاص خود قادر است در چنین شرایطی عملکرد پایدار و قابل اعتماد ارائه دهد.

مکانیزم داخلی این گیج‌ها معمولاً تقویت‌شده و با مواد مقاوم به خوردگی (فولاد ضدزنگ، آلیاژهای خاص یا آبکاری ویژه) ساخته می‌شود. همچنین صفحه نمایش بزرگ و خوانا (در مدل‌های آنالوگ) یا نمایشگر دیجیتال مقاوم، امکان قرائت آسان فشار را حتی در شرایط سخت محیطی فراهم می‌کند.
بسیاری از مدل‌های حفاری علاوه بر مقاومت مکانیکی، دارای قابلیت ضدلرزش، ضدانفجار و ضدضربه هستند. بسته به نیاز کارفرما، این گیج‌ها در دو نوع آنالوگ (با عقربه) و دیجیتال (الکترونیکی) تولید می‌شوند.

کارکرد اصلی آن‌ها پایش فشار در خطوط گل حفاری و جلوگیری از پدیده‌های خطرناکی مانند فوران چاه (Blowout) است. به همین دلیل، این ابزار یکی از مهم‌ترین تجهیزات ایمنی و کنترلی در دکل‌های حفاری محسوب می‌شود.

کاربردها: چاه‌های نفت و گاز خشکی و دریایی، سیستم‌های گل حفاری، خطوط انتقال فشار بالا در عملیات حفاری، واحدهای تست فشار تجهیزات حفاری.

تفاوت انواع گیج فشار

• گیج‌های بوردونی: مناسب فشارهای بالا و محیط‌های صنعتی عمومی
• گیج‌های دیافراگمی و کپسولی: مناسب فشارهای پایین یا سیالات خورنده
• گیج‌های دیجیتال: مناسب مصارفی که نیاز به دقت بالا و گزارش‌گیری دارند

قیمت و نگهداری: گیج‌های عقربه‌ای ساده و مقرون‌به‌صرفه هستند و تعمیر و کالیبراسیون آسانی دارند، در حالی که گیج‌های دیجیتال هزینه بیشتری دارند اما امکانات و دقت بالاتری ارائه می‌دهند.

استانداردها و تاییدیه‌ها

برای اطمینان از کیفیت و ایمنی، گیج فشار باید دارای استانداردهای زیر باشد:

• EN 837 برای گیج‌های آنالوگ در اروپا
• ASME B40.100 برای طراحی گیج در آمریکا
• CE و ATEX برای محیط‌های خطرناک

نکات مهم هنگام خرید گیج فشار

• محدوده فشار کاری (Operating Range)
• نوع سیال (خورنده، تمیز، چسبناک)
• دقت مورد نیاز (Accuracy Class)
• جنس بدنه و اتصال (SS316, Brass, Alloy)
• سایز صفحه و نوع نمایش (63mm, 100mm, Digital/Analog)
• خشک یا روغنی بودن

نتیجه‌گیری

انتخاب صحیح انواع گیج های ابزار دقیق و نگهداری اصولی آن‌ها، کلید تضمین ایمنی و کارایی سیستم‌های صنعتی است. با شناخت دقیق انواع گیج‌ها، کاربردها، استانداردها و کالیبراسیون، می‌توان طول عمر تجهیزات را افزایش داده و ریسک خرابی را کاهش داد. انتخاب گیج مناسب با توجه به نوع سیال، محدوده فشار و دقت مورد نیاز، به بهره‌برداران کمک می‌کند تا از خسارت‌های ناشی از تغییرات فشار جلوگیری کنند و عملکرد بهینه سیستم را تضمین نمایند.