پرشر سوئیچ (سوئیچ فشار)

پرشر سوئیچ چیست؟

پرشر سوئیچ یا سوئیچ فشار یکی از تجهیزات ایمنی و حفاظتی در فرآیندهای صنعتی به شمار می رود. این تجهیز در سیستم های کنترل فرآیند برای حفظ فشار سیستم در حالتی ثابت استفاده شده و از افزایش یا کاهش های فشار بیش از حد مجاز که منجر به آسیب دیدن تجهیزات خواهد شد جلوگیری بعمل می آورد.

به عبارت بهتر سوئیچ های فشار برای نظارت بر فشار سیال مورد استفاده قرار می گیرند و اگر فشار سیستم به مقدار معینی (Set Point) برسد، این تجهیز یک کنتاکت الکتریکی را قطع یا وصل خواهد کرد. این کنتاکت الکتریکی  تجهیزاتی که در کنترل پرشر سوئیچ هستند، مانند پمپ یا کمپرسور را روشن یا خاموش میکند.

عملکرد پرشر سوئیچ

شکل زیر شماتیک عملکرد یک سوئیچ فشار الکترومکانیکی را نمایش میدهد.  همانطور که مشاهده میکنید این تجهیزات از یک المنت اندازه گیری دیافراگمی یا پیستونی تشکیل شده اند. وارد شدن فشار سیال باعث تغییر شکل دیافراگم یا حرکت پیستون خواهد شد. این حرکت به تیغه های کنتاکت منتقل شده و باعث باز یا بسته شدن تیغه ها (کنتاکت الکتریکی) خواهد شد.

در واقع هنگامی که فشار سیال از مقدار تنظیمی تجاوز میکند، سوئیچ یک کنتاکت الکتریکی را فعال کرده و این کنتاکت به صورت یک سیگنال الکتریکی به تجهیز تحت کنترل سوئیچ فشار (پمپ، کمپرسور، چیلر و …) دستور روشن یا خاموش شدن خواهد داد.

انواع پرشر سوئیچ صنعتی

سوئیچ های فشار بر اساس مکانیسم عملکردی در دو مدل اصلی سوئیچ های فشار مکانیکی و الکترونیکی تولید شده و در صنایع مورد استفاده میباشند. همچنین یکی دیگر از معیارهایی که برای این تجهیزات استفاده می‌شود، محل و نحوه استفاده از آنها است.  در ادامه به معرفی انواع سوئیچ های فشار میپردازیم:

سوئیچ فشار مکانیکی

سوئیچ های فشار مکانیکی با طراحی فشرده، نظارت ایمن بر فشار را در پمپ ها، کمپرسورها و ماشین های متحرک تضمین می کنند. این سوئیچ ها نیازی به منبع تغذیه ندارند همچنین از پایداری و طول عمر بالایی برخوردار هستند.

 

این سوئیچ های فشار مکانیکی در انواع مختلفی مانند سوئیچ فشار دیافراگمی، بوردنی و پیستونی با توجه به سنسور فشار تولید می شوند. در سوئیچ های فشار مکانیکی هنگامی که فشار سیال به فشار تعریف شده در set point برسد سوئیچ فعال شده (تغییر وضعیت کنتاکت) و یک سیگنال الکتریکی ارسال می کند.

برای کاربرد سوئیچ فشار در مناطق خطرناک فرآیندی از سوئیچ های فشار مکانیکی با استاندارد ضد انفجار Ex ia یا Ex d استفاده می شود.

سوئیچ فشار الکترونیکی

یک سوئیچ فشار الکتریکی مبتنی بر یک سنسور فشار الکترونیکی است. در واقع سوئیچ الکتریکی فشار ترکیبی از سه ابزار یک سنسور فشار (ترانسمیتر فشار)، یک سوئیچ الکترونیکی و یک نشانگر دیجیتال فشار است.

همراه با سیگنال سوئیچینگ الکتریکی، بسیاری از سوئیچ های فشار الکترونیکی سیگنال آنالوگ اضافی متناسب با فشار سیال ارائه می دهند.
بنابراین علاوه بر اینکه مشخص می شود فشار به میزان ست پوینت رسیده،  مقدار فشار اندازه گیری شده سیال نیز منتقل می شود. مزایای نسخه الکتریکی سوئیچ فشار در صفحه نمایش دیجیتال، نقاط سوئیچ قابل تنظیم و قابلیت اطمینان بسیار بالاتر است.

 

سوئیچ های فشار الکتریکی اغلب دارای نمایشگری دیجیتال هستند که با استفاده از آن میتوان مقادیر فشار را مشاهده کرد. همچنین نقاط سوئیچ، سیگنال خروجی، زمان تأخیر، هیسترزیس و بسیاری از پارامترهای دیگر را می توان به صورت جداگانه و متناسب با کاربرد در پرشر سوئیچ تنظیم کرد.

با استفاده از صفحه نمایش دیجیتال می توان فشار سیال را مشاهده یا پارامترهای تنظیم شده را بررسی کرد. البته مقدار فشار را می توان از طریق سیگنال خروجی آنالوگ به واحد کنترل نیز منتقل کرد.

سوئیچ فشار بردونی

المنت اندازه گیری در این نوع سوئیچ ها مانند گیج های فشار لوله بردونی، المنت لوله بردون میباشد. این المنت هنگامی تحت فشار قرار میگیرد از سر آزاد آن تغییر شکل داده و منبسط میشود. این تغییر شکل بتعث باز یا بسته شدن تیغه های کنتاکت و تغییر وضعیت سویئچ خواهد شد. در شکل زیر یک نمونه از سوئیچ فشار بردونی را که به مانوستات نیز معروف است را مشاهده میکنید:

سوئیچ فشار دیافراگمی

المنت اندازه گیری در این نوع سوئیچ های فشار یک دیافراگم میباشد. این نوع سوئیچ های فشار به مانند گیج های فشار دیافراگمی برای محدوده های کوچک فشار بیشتر مورد استفاده هستند.

در پرشر سوئیچ دیافراگمی فشار سیال باعث خمیده شدن و تغییر شکل یک غشاء نازک (دیافراگم) خواهد شد. این تغییر شکل توسط یک مکانیزم مکانیکی یا روغن باعث تغییر وضعیت کنتاکت های الکتریکی تجهیز میگردد.

سوئیچ فشار پیستونی

سوئیچ فشار پیستونی از انواع دیگر سوئیچ های مکانیکی محسوب میشود که المنت اندازه گیری آن پیستونی میباشد. هنگامی که فشار سیال فرآیندی از نقطه تنظیمی فراتر رفته و نیروی آن بر فنر پشت پیستون غلبه کند، پیستون بالا رفته و باعث فعال شده تیغه های کنتاکت الکتریکی خواهد شد.

پرشر سوئیچ هوا

این ابزارها در سیستم‌های پنوماتیک و در کمپرسورهای هوا قابل استفاده است.

پرشر سوئیچ گاز

این دستگاه‌ها معمولاً برای اندازه گیری فشار گازهای قابل اشتعال استفاده می‌شود.

پرشر سوئیچ آب

این ابزار در خطوط آبرسانی و در پمپهای آب کاربرد دارد و ساختار ساده‌ای دارد.

پرشر سوئیچ بخار

مهم‌ترین ویژگی این ابزارها تحمل بالای آنها در برابر دما است که با تحمل در برابر رطوبت همراه است.

مهمترین موارد در انتخاب سوئیچ فشار 

در انتخاب سوئیچ فشار باید موارد زیر مد نظر قرار بگیرد:

• متریال سنسور اندازه گیری فشار
• رنج و گستره قابل اندازه گیری
• سایز و نوع اتصال به فرآیند
• نوع خروجی سوئیچ و ریتینگ و مشخصات الکتریکی کنتاکت

خرید پرشر سوئیچ

با توجه به مصارف گسترده ای که سوئیچ های فشار در صنایع دارند و همچنین نقش مهم ایمنی و حفاظتی که ایفا میکنند انتخاب مناسب آنها از اهمیت بالایی برخوردارد میباشد.

پارامترهای بسیاری در طراحی، انتخاب و خرید پرشر سوئیچ تاثیر گذار هستند که در ادامه به برخی از مهمترین آنها اشاره میکنیم:

1- نوع سوئیچ 

 سوئیچ های فشار در انواع سوئیچ های مکانیکی و الکترونیکی موجود هستند. هر یک از این انواع سوئیچ ها دارای مشخصات و ویژگی های فنی خاص خود هستند.  انتخاب نوع مناسب سوئیچ فشار از مهمترین ملاحظاتی است که قبل از خرید آن باید در نظر گرفته شود.

سوئیچ های فشار مکانیکی دارای ریتینگ ها و توان های الکتریکی بیشتری هستند اما طول عمر چرخه آنها کمتر میباشد. در مقابل سوئیچ های فشار الکترونیکی قابلیت تنظیم پیشرفته تر و طول عمر بالاتری نسبا به سوئیچ های فشار الکترومکانیکی دارند.

2- متریال سوئیچ 

متریال اجزای تشکیل دهنده پرشر سوئیچ شامل متریال بدنه، متریال المنت اندازه گیری (دیافراگم یا پیستون) و متریال تیغه ها یا کنتاکت ها از مهمترین مواردی هستند که در خرید یک سوئیچ فشار باید در نظر گرفت. طبیعتآ بدنه های استیل با قابلیت های ضد انفجاری از قیمت های بالاتری نسبت به بدنه های آلومینیومی برخوردار بوده و همنطور کنتاکت های از جنس پلاتین یا طلا نیز دارای قیمت های بیشتری هستند.

3- رنج فشار قابل تنظیم (اندازه گیری)

گستره یا رنج قابل اندازه گیری یک سوئیچ فشار از موارد تاثیر گذار در خرید یک سوئیچ فشار میباشد. طبیعی است که سوئیچ های با رنج قابل اندازه گیری گسترده تر فشار و همینطور گستره دمایی وسیع تر از قیمت های بالاتری نسبت به مدل های ساده با رنج های قابل اندازه گیری کوچک تر برخوردار  میباشند.

4- مشخصات الکتریکی

هر سوئیچ فشار دارای برای کنترل یک تجهیز الکتریکی دیگر مانند پمپ یا کمپرسور مورد استفاده قرار میگیرد. بنابر این مشخصات الکتریکی مداری که سوئیچ در آن قرار میگیرد (ولتاژ مدار V، شدن جریان I و توان مصرفی P) یکی از الزاماتی است که در هنگام خرید پرشر سوئیچ باید در نظر گرفت. به عبارتی دیگر سوئیچ فشار باید توان و قدرت روشن و خاموش کردن تجهیز الکتریکی را داشته باشد.

سوئیچ های فشار با تآمپر بالا و توان بیشتر دارای قیمت بالاتری نسبت به سوئیچ های ضعیف تر هستند.

5- نوع کنتاکت

سوئیچ های فشاری در انواع کنتاکت های مختلفی تولید شده و در بازار موجود هستند. تعدادی از انواع این سوئیچ ها به شرح زیر میباشد:

• NO (نرمال اوپن)
• NC (نرمال کلوز)
• SPST
• SPDT
• DPST
• DPDT

در جدول زیر نوع تیغه های کنتاکت یک پرشر سوئیچ و مکانیزم عملکرد آنها را مشاهده میکنید:

6- تائیدیه ها و استاندارد ها

هریک از محیط هایی که سوئیچ فشار در آنها نصب میشود و مورد استفاده قرار میگیرد دارای ویژگی هایی هستند. در محیط های خطرناک و قابل اشتعال باید از پرشر سوئیچ هایی که استانداردها و گواهی‌های ایمنی مختلفی مانند استانداردهای محیط های خطرناک و ضد انفجار ATEX، IECEx را دارند استفاده کرد. و همچنین سوئیچ های فشار با استانداردهای محیط های بهداشتی مانند EHEDG و 3A،مناسب محیط های بهداشتی و استریل (صنایع غذایی و دارویی) میباشند.

7- برند و کشور تولید کننده

سوئیچ های فشار با برندهای شناخته شده مانند WIKA، Fantini، Nuova Fima، Honeywell، ITT، United Eletric بواسطه کیفیت بالای عملکردی و طول عمر بالا نسبت به سوئیچ های فشار برندهای ناشناخته و چینی از قیمت های بیشتری برخوردار میباشند.

قیمت پرشر سوئیچ

پرشر سوئیچ به طور خاص برای کنترل فشار استفاده می‌شود. این سوئیچ‌ها معمولاً در سیستم‌های صنعتی، خانگی و تجاری استفاده می‌شوند و برای تشخیص و کنترل فشار سیالاتی مانند انواع گازها، هوا، بخار یا حتی آب استفاده می‌شوند. 

برای دریافت اطلاعات بیشتر، خرید و مشاوره در مورد محصولات کنترل فشار، میتوانید با شرکت تجهیز صنعت تماس حاصل بفرمایید. این شرکت دارای کارشناسان متخصص و با تجربه است که می‌توانند مشاوره فنی در مورد مشخصات، خرید و لیست قیمت پرشر سوئیچ را به شما عزیزان ارائه نمایند و شما را در انتخاب بهترین گزینه هدایت کند.

تجهیز صنعت نمایندگی فروش انواع پرشر سوئیچ و همچنین انواع  تجهیزات ابزار دقیق شامل  تجهیزات اندازه گیری جریان، سطح، دما، انواع شیرآلات و تجهیزات پایپینگ میباشد.

موارد جانبی دیگری مانند نواسانات نرخ ارز، هزینه های حمل و نقل، گواهی های کالیبراسیون و تست و بسیاری از موارد دیگر نیز همگی در قیمت تمام شده یک تجهیز اندازه گیری مانند سوئیچ فشار نقش بسزایی ابفا خواهند کرد.

تنظیم پرشر سوئیچ

هرگاه بخواهید تنظیمات سوئیچ فشار را برای کاربرد خاص مورد خود تنظیم کنید باید با استفاده از پیچ های قابل تنظیم داخل پرشر سوئیچ این کار را انجام دهید و رنج کاری سوئیچ را با رنج کاری مورد نیاز خود هماهنگ کنید.

برای مثال در بعضی از کاربری های پمپ، نیاز داریم که محدوده قطع و وصل و تنظیمات اولیه کارخانه سوئیچ فشار تغییر کند.

مطابق شکل زیر داخل سوئیچ فشار دو عدد پیچ قابل تنظیم وجود دارد. یکی از آنها پیچ اصلی مربوط به تنظیمات رنج کلی فشار میباشد و پیچ دیگر که کوچکتر میباشد پیچ مربوط به تنظیم اختلاف فشار یا راه اندای مجدد سوئیچ فشار میباشد.

 

تنظیمات اولیه کارخانه شامل رنج اندازه گیری فشار، داخل جلد یا روی جعبه پرشر سوئیچ نوشته شده است.

برای انجام این کار:

1.   ابتدا کلید مینیاتوری یا برق تغذیه پمپ را قطع کنید.
2.  سپس پیچ مرکزی که بزرگتر هم میباشد مربوط به رنج فشار میباشد و دامنه کنترل فشار را افزایش یا کاهش می دهد.
3.  با چرخیدن این پیچ در جهت عقربه های ساعت (ساعتگرد) محدوده آن افزایش یافته و با چرخیدن آن در خلاف جهت عقربه های ساعت (پاد ساعتگرد) محدوده فشاری کاهش خواهد یافت. برای مثال اگر رنج سوئیچ فشار 40psi تا 60psi باشد با چرخاندن پیچ مرکزی در خلاف جهت عقربه های ساعت به 30psi تا 50psi تغییر خواهد یافت.  لازم به ذکر است بدانید که معمولآ هر دور پیچاندن پیچ 2 تا 3 psi تغییر فشار ایجاد خواهد کرد. به عبارتی دیگر برای این که شما از رنج 40 تا 60 به رنج 30 تا 50 psi برسید باید 3 تا 4 دور پیچ را در جهت خلاف عقربه های ساعت (پادساعتگرد) بچرخانید.
4.  پیچ تنظیم کوچکتر در سمت چپ روی فشار بالا تأثیر می گذارد و برای تنظیم اختلاف فشار بین نقطه عملکرد سوئیچ و راه اندازی مجدد آن میباشد. به عنوان مثال، در حالتی که پمپ در 30psi روشن شده و در 50psi خاموش میشود با دور چرخاندن پیچ اختلاف فشار در جهت ساعتگرد، این مقدار تا حدود 53psi افزایش خواهد یافت.

کاربردهای سوئیچ فشار

با توجه به توضیحاتی که بیان شد، کاربردهای زیادی برای سوئیچ فشار وجود دارد که در همه آنها بحث اندازه‌گیری تغییر فشار و استفاده از ابزار برای غیرفعال کردن خودکار سیستم مطرح است. در واقع برخی موارد هستند که انسان یا توانایی انجام آنها را ندارد، یا قادر به تشخیص آنها نیست. از جمله موارد کاربرد سوئیچ فشار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده در پنل فشار در سیستم‌های فرآیندی بزرگ
• استفاده در سوئیچینگ پروژه‌های بزرگ در پمپ‌ها و در درایوها
• استفاده در سیستم‌های تصفیه و پمپاژ به هنگام تغییرات فشاری
• استفاده در کمپرسورهای گاز الکترونیکی
• استفاده به عنوان سیستم فعال کننده آلارم در صورت کاهش فشار در هواپیما

مفاهیم کلیدی در تنظیمات سوئیچ فشار

در اینجا به توضیح دوتا از مهمترین مفاهیم کلیدی در تنظیم سوئیچ های فشار مکانیکی و الکترونیکی پرداخته و آنها را تشریح میکنیم:

هیسترزیس (Hysteresis)

کارکرد سوئیچینگ هیسترزیس (hysteresis) عموما در تمام انواع سوئیچ‌های مکانیکی و الکتترونیکی وجود دارد. هیسترزیس عموما به این شکل تعریف می‌شود که تفاوت بین نقطه سوئیچ (switch point) و نقطه ریست (reset point) است.

در سوئیچ‌های مکانیکی، هیسترزیس معمولا توسط تولیدکننده از پیش تعریف می‌شود اما در سوئیچ‌های الکترونیکی معمولا قابل تنظیم میباشد. کارکرد سوئیچینگ هیسترزیس، رایج‌ترین و پر استفاده‌ترین کارکرد سوئیچینگ برای سوئیچ‌هاست. هیسترزیس یکی از مهمترین موارد یک سیستم کنترل فشار میباشد چراکه اگر نقطه سوئیچ و نقطه ریست روی مقادیر یکسانی تنظیم شوند، سیستم تحت کنترل نوسان می‌کند و در نتیجه ناپایدار خواهد بود.

برای مثال یک سوئیچ فشار برای نظارت بر پمپ آب، وقتی که فشار از 6 بار عبور کند، باید خروجی سوئیچ را فعال کند و در نتیجه پمپ را متوقف کند. بعد از متوقف شدن پمپ، اگر فشار کاهش پیدا کند و کمتر از 6 بار شود (نقطه ریست)، خروجی سوئیچ دوباره غیرفعال می‌شود و پمپ دوباره روشن می‌شود.

حال یک فرآیند پیوسته را تصور کنید که پمپ در توالی‌های سریع، خاموش و روشن خواهد شد. این مساله به ناپایداری و استهلاک منجر می‌شود و در درازمدت، می‌تواند به خرابی زودتر از موعد پمپ منتهی شود.

بنابراین برای جلوگیری از اینگونه نوسانات در سیستم، نیاز است که برای نقطه سوئیچ و نقطه ریست، تنظیمی انجام شود که سازگار با فرآیند باشد. هیسترزیس میتواند حلقه کنترل پایداری را ممکن سازد.

سوئیچ‌ های مکانیکی، به دلیل نوع طراحی یک هیسترزیس از پیش تعریف شده دارند که معمولا در حدود 10 تا 20 درصد از نقطه سوئیچ تنظیم شده است. مثلا 10 بار نقطه سوئیچ و نقطه ریست در تقریبا 9 بار که برابر یک بار هیسترزیس میباشد.

سوئیچینگ بازه (Window)

سوئیچ‌های الکترونیکی کارکردهای متفاوتی از کارکردهای سوئیچینگ در سوئیچ های فشار مکانیکی قابل تنظیم را ارائه می‌کنند. تنظیم بازه عملکردی یا window یکی از این ویژگی ها میباشد.

وقتی که موضوع کارکرد سوئیچینگ یک بازه مشخص، به معنای نظارت بر بازه‌  اندازه‌گیری تعیین‌ شده‌ای باشد (به طور مثال، برای اندازه‌گیری پارامترهای فشار، دما، سطح یا دبی) که با استفاده از وضعیت سوئیچینگ تعریف‌ شده محقق می‌شود.

در گذشته سوئیچ‌ها به شکل منظم برای نظارت بر یک مقدار مشخص مورد استفاده قرار می‌گرفتند، همچون خاموش کردن ایمن در حالت دمای بیش از حد (over temp)، بالا بودن بیش از حد سطح و مواردی از این دست. از طرفی، این مساله مرتبط با این بود که سوئیچ‌های مکانیکی توسط کارکرد سوئیچینگ هیسترزیس محدود شده بودند. اما سوئیچ‌های الکترونیک که امروزه وجود دارند، انواع مختلفی از کارکردهای سوئیچینگ قابل تنظیم دارند، همچون سوئیچینگ پنجره (window).

با این کارکرد سوئیچ فشار در یک بازه مشخص قابل تنظیم خواهد بود و مطابق شکل زیر در این بازه عملکردی سوئیچینگ صورت میگیرد.

برترین تولید کنندگان پرشر سوئیچ

در دنیا شرکت ها و تولید کنندگان بسیاری تجهیزات کنترلی فشار بخصوص سوئیچ ها فشار تولید میکنند که در صنایع ایران تولیدات آنها استفاده میشود. برندهای زیر از مطرح ترین تولید کنندگان پرشر سوئیچ محسوب میشوند.

•  ویکا Wika Pressure switch
• دانفوس Danfoss Pressure Switch
•  ساگینومیا Saginomiya Pressure Switch
•  فانتینی Fantini Pressure Switch
•  دلتا کنترل Delta Controls Pressure Switch
•  یونایتد الکتریک United Electric Pressure Switch