سنسور فشار در تاسیسات چیست و چگونه کار می‌کند؟

در دنیای پیشرفته تاسیسات ساختمانی و صنعتی، کنترل دقیق فشار سیالات—گاز یا مایعات—یکی از ارکان کلیدی برای پایداری، ایمنی و کارایی سیستم‌ ها است. سنسور فشار به‌عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای تجهیزات ابزار دقیق نقش بسیار مهمی دارد. این تجهیز با اندازه‌گیری فشار و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی، امکان کنترل و مانیتورینگ دقیق فرآیندها را در سیستم‌هایی مانند HVAC، موتورخانه‌ ها، پمپ‌ ها و خطوط لوله فراهم می‌کند. 

در این مقاله، ضمن بررسی جامع اصول عملکرد و انواع سنسور فشار، اهمیت آن در سیستم‌های تاسیسات، از جمله تجهیزات ابزار دقیق، را بررسی می‌کنیم. همچنین به بررسی نحوه بهره‌گیری از اطلاعات فشار، تاثیر آن در بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش امنیت سیستم‌ها خواهیم پرداخت.

اصول عملکرد سنسور فشار

تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی

هر سنسور فشار از یک عنصر حساس (مانند دیافراگم) بهره می‌برد که تحت اثر فشار سیال تغییر شکل داده و این تغییر فیزیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. این سیگنال معمولاً به دو شکل خروجی ولتاژ (۰–۱۰ ولت) یا جریان (۴–۲۰ میلی‌آمپر) ارائه می‌شود.

 انواع سنسور فشار بر اساس تکنولوژی و کاربرد

۱. سنسور فشار پیزورزیستیو (Piezoresistive)

این نوع سنسور فشار بیشتر در عملیات صنعتی و ساختمانی کاربرد دارد. عنصر حساس (دیافراگم سیلیکونی یا فلزی) زیر فشار قرار می‌گیره و مقاومتش تغییر می‌کنه. این سیگنال نهایی به جریان ۴–۲۰ mA یا ولتاژ ۰–۱۰ V تبدیل می‌شه. از مزایای این سنسور فشار، دقت بالا، پاسخ سریع و قیمت مناسب هستند. در سیستم‌های HVAC، تجهیزات ابزار دقیق مبتنی بر این فناوری، برای کنترل دقیق جریان و فشار استفاده می‌شن.

۲. سنسور فشار خازنی (Capacitive)

در اینجا فشار باعث تغییر فاصله صفحات خازن می‌شه و تغییر ظرفیت خازنی به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شه. این نوع سنسور فشار دقت بسیار بالا و پایداری در طول زمان داره، مخصوصاً در محیط‌هایی با نوسان دما یا لرزش. معمولاً در اندازه‌گیری فشار بسیار پایین یا فشارهای حیاتی برای تجهیزات ابزار دقیق استفاده می‌شه.

۳. سنسور فشار استرین‌گیج (Strain Gauge)

این نوع به تغییر طول نوار استرین‌گیج حساسه. وقتی فشار اعمال می‌شه، نوار خم شده و مقاومتش تغییر می‌کنه. پس از کالیبراسیون، می‌تونیم فشار دقیق رو بسنجیم. این سنسور فشار مخصوص کاربردهای دقیق مهندسیه و در اندازه‌گیری فشارهای بالا و محیط‌های با شرایط سخت کاربرد دارد.

۴. سنسور فشار پیزوالکتریک (Piezoelectric)

برای اندازه‌گیری فشار دینامیک یا ضربه‌ای استفاده می‌شه؛ چرا که دیافراگم پیزوالکتریک در فشار ولتاژ تولید می‌کنه. این نوع سنسور فشار در مواردی که نیاز به اندازه‌گیری سریع فشار ضربه‌ای یا ارتعاشی داریم، کاربرد داره؛ مثل اندازه‌گیری فشار پمپ‌ها یا کنترل شات‌فیلترها.

انواع سنسور بر اساس کاربرد

سنسور فشار در تاسیسات به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• فتعادل گیج (Gauge Pressure): فشار نسبت به فشار محیط را اندازه‌گیری می‌کند.
• فشار مطلق (Absolute Pressure): فشار نسبت به خلاء را ثبت می‌کند.
• فشار تفاضلی (Differential Pressure): اختلاف فشار بین دو نقطه را برای اندازه‌گیری جریان یا افت فشار می‌سنجد.

اهمیت در سیستم‌ های تاسیسات

کنترل جریان و افت فشار

در سیستم‌هایی مانند HVAC و چیلرها، فشارهای تنظیم‌شده برای اداره جریان هوا و سیال ضروری‌اند. سنسورهای فشار اختلافی به‌ویژه برای تشخیص افت فشار فیلترها یا مبدل‌های حرارتی و کنترل سیرکولاسیون به‌کار می‌روند .

افزایش ایمنی

سنسورهای فشار که گاهی به‌صورت Pressure Switch عمل می‌کنند، قادرند در صورت رسیدن فشار به مقدار خطرناک، سیستم را قطع یا هشدار دهند و از خطر انفجار یا آسیب به تجهیزات جلوگیری کنند .

بهره‌وری انرژی و نگهداری هوشمند

اندازه‌گیری فشار، علاوه بر تشخیص جریان، برای بررسی وضعیت فیلتر، نشتی در سیستم و تنظیم کنترل هوشمند BMS بسیار حیاتی است. این امر به کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر تجهیزات کمک شایانی می‌کند .

بکارگیری در تجهیزات ابزار دقیق

استفاده از سنسور فشار در قالب تجهیزات ابزار دقیق دقیق و قرارگیری آن‌ها در حلقه کنترل هوشمند، علاوه بر افزایش کیفیت مانیتورینگ، موجب تطبیق آنی با شرایط محیطی و بهبود عملکرد دستگاه‌ها می‌شود. این ادغام باعث کاهش هزینه‌های نگهداری شده و سیستم تاسیساتی را در مسیر صرفه‌جویی هوشمندانه قرار می‌دهد.

مزایا و اهمیت سنسور فشار در تاسیسات

• دقت و پایداری بالا: یکی از دلایل اصلی استفاده گسترده از سنسور فشار، دقت بسیار بالا در اندازه‌گیری و تغییرات ناگهانی فشار است. این دقت باعث کنترل بهتر در سیستم‌های HVAC یا چیلر می‌شه.

• افزایش ایمنی: با نصب سنسور فشار و اتصال به رله حفاظتی، در صورت بالا رفتن بیش‌ازحد فشار، سیستم خاموش می‌شه و خطر انفجار یا نشت حذف می‌شه.

• بهینه‌سازی مصرف انرژی: با مانیتور لحظه‌ای فشار و تشخیص وضعیت سیستم مثل گرفتگی فیلتر یا اختلاف فشار بالا، می‌تونیم سیستم رو به صورت دقیق‌تر مدیریت کنیم. همین باعث کاهش مصرف انرژی و نگهداری بهتر تجهیزات می‌شه. این نقطه اهمیت ویژه‌ای دارد در سیستم‌های مجهز به تجهیزات ابزار دقیق.

• افزایش عمر تجهیزات: سنسور فشار با نظارت منظم و کنترل شرایط عملیاتی، از آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کنه.

• قابل یکپارچه‌سازی با سیستم هوشمند: این نوع سنسور فشار معمولاً با خروجی جریان یا ولتاژ سازگاره و می‌تونن در سیستم‌های BMS یا تجهیزات ابزار دقیق به‌ راحتی تجمیع بشن و داده‌ها از راه دور مانیتور بشن.
  

  ---

  
  

نکات نصب و استفاده عملی در تاسیسات

۱. محل نصب مناسب

برای دقت بالا، محل نصب باید دور از لرزش و جریان شدید سیال باشه. معمولاً سنسور فشار را در مسیر فرعی یا نقطه‌ای که جریان مستقیم نیست نصب می‌کنند. قبل از نصب، باید فیلتر یا صافی در مسیر قرار داشته باشه تا ذرات وارد دیافراگم نشوند.

۲. تراز‌سازی و کالیبراسیون

برای حفظ دقت سنسور فشار، لازم است به‌صورت دوره‌ای کالیبره بشه. این کار می‌تونه با گاز یا مایع استاندارد انجام بشه. کالیبراسیون در تجهیزات ابزار دقیق، بین سه تا شش ماه توصیه می‌شه.

۳. نوع خروجی

• خروجی ولتاژ (۰–۱۰ V) برای سیستم‌هایی با هزینه کمتر مناسب نیست.

• خروجی جریان (۴–۲۰ mA) برای سیستم‌های صنعتی تضمین‌پذیرتر بوده و اغلب در تجهیزات ابزار دقیق استفاده می‌شه. این خروجی در برابر نویز مقاوم‌تره.

۴. محدوده فشار مناسب

باید بررسی بشه که سنسور فشار انتخابی محدوده اندازه‌گیریش از فشار واقعی سیستم بیشتر باشه (حداقل ۱٫۲ تا ۱٫۵ برابر). این‌طوری از آسیب دیدن دیافراگم جلوگیری می‌کنه.

۵. شرایط محیطی

دمای محیط، رطوبت یا احتمال بخار روغن روی دیافراگم تاثیر مستقیم دارد. برای این موارد از سنسورهایی با پوشش ضد رطوبت، ضد انفجار یا با ایزوله‌ی ویژگی خاص استفاده می‌شه.

مثال کاربردی: استفاده در خط پمپاژ

فرض کن یه سیستم گردش آب داره که پمپ و مخزن دارد و در مسیر یه صافی قرار دارد. سنسور فشار تفاضلی (Differential Pressure Transmitter)، بین دو طرف فیلتر نصب می‌شه تا اختلاف فشار قبل و بعد فیلتر رو اندازه‌گیری کنه. با افزایش این اختلاف فشار:

• هشدار برای تمیزکاری یا تعویض فیلتر ارسال می‌شه.

• در صورت عدم اقدام، پمپ به‌صورت اتوماتیک خاموش یا جریان محدود می‌شه.

این فرآیند باعث کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از آسیب به پمپ یا افزایش فشار در سیستم می‌شه. چنین بررسی‌های پیوسته که با سنسور فشار انجام می‌شن، بخش مهمی از تجهیزات ابزار دقیق به‌حساب میان.

نکات مهم در انتخاب سنسور فشار

جمع‌ بندی 

در این سه بخش، از شناخت اصول عملکرد سنسور فشار تا نحوه انتخاب، نصب، کاربرد در تجهیزاتی مانند پمپ و چیلر بررسی مفصل انجام دادیم. حالا خلاصه‌ای از نکات کلیدی:

• سنسور فشار به عنوان یکی از تجهیزات ابزار دقیق vital برای کنترل فشار و جریان در سیستم‌های تأسیسات است.

• فناوری‌های مختلف مانند پیزورزیستیو، خازنی، استرین‌گیج و پیزوالکتریک، هرکدام در کاربرد خاصی برتری دارند.

• نصب صحیح، کالیبراسیون دوره‌ای و انتخاب دقیق رنج فشار از الزامات هستند.

• خروجی ۴–۲۰ mA موجب اتصال ایمن به سیستم‌های BMS و کنترل مرکزی می‌شود—نمونه‌ای بارز از یکپارچگی تجهیز در تجهیزات ابزار دقیق.

• با کاربرد صحیح سنسور، علاوه بر کنترل ایمنی و کاهش نوسانات فشار، هزینه‌های نگهداری کاهش یافته و عمر مفید تجهیزات افزایش می‌یابد.

• همچنین سایت‌ خانه تامین در بخش فروش سنسور فشار، اطلاعات فنی و مشخصات دقیق را ارائه می‌دهند که برای انتخاب نوع مناسب و تطبیق با پروژه مفید هستند.

سوالات متداول 

۱. سنسور فشار چه تفاوتی با ترانسدیوسر فشار دارد؟

در واقع اساس کار یکیه؛ اغلب عبارت interchangeably استفاده می‌شن. اما ترانسدیوسر به حالتی گفته می‌شه که سیگنال فشار رو به یک خروجی الکتریکی تبدیل می‌کنه؛ و سنسور ممکنه واحدی باشه که شامل ترانسدیوسر به‌همراه مدار پردازش‌کننده و فیلتر باشه.

۲. چه فاصله زمانی برای کالیبراسیون سنسور فشار مناسب است؟

معمولاً هر ۳ تا ۶ ماه یک‌بار، بر اساس شدت استفاده و شرایط محیطی توصیه می‌شود. برای پروژه‌های حساس، دوره‌های کوتاه‌مدت (مثلاً سه‌ماهه) بهتره.

۳. آیا سنسور فشار مناسب سرمایش و گرمایش در فضاهای صنعتی هم کاربرد دارد؟

بله! سنسور فشار یکی اجزای کلیدی در سیستم‌های گرمایش، سرمایش، تهویه صنعتی یا ساختمان هوشمند است. مثلاً در چیلرها، برای کنترل فشار گاز مبرد یا افت فشار گردش سیال استفاده می‌شه.

۴. آیا سنسور فشار باید پراب یا لوله پیتوت داشته باشه؟

در اغلب تأسیسات سنسور فشار دارای پورت ترانسدیوسر است. لوله پیتوت مخصوص اندازه‌گیری سرعت یا جریان هواست، ولی در برخی پروژه خاص HVAC ممکنه نیاز باشه.

۵. برای سیستم پمپ سیرکولاتور، چه نوع سنسور فشار مناسب‌تره؟

اغلب سنسور فشار تفاضلی انتخاب بهتری، چون اختلاف فشار قبل و بعد فیلتر یا پمپ رو اندازه‌گیری می‌کنه و امکان تشخیص گرفتگی یا افت عملکرد را فراهم می‌کنه.