سوئیچ فشار چیست؟

پرشر سوئیچ یا سوئیچ فشار، ابزاری برای کنترل فشار سیالات است. در هر مدار، فشار توسط یک سیال خاص اعمال می‌شود و این نیرو باعث باز یا بسته شدن سیستم از طریق سوئیچ فشار می‌گردد. این ابزار در بیشتر وسایل یافت می‌شود.
پرشر سوئیچ یا کنترلر فشار دارای یک کنتاکت الکتریکی است. زمانی که فشار به مقدار تعیین‌شده می‌رسد، کنتاکت فعال می‌شود و سیگنال الکتریکی ارسال می‌گردد و سوئیچ قطع می‌شود. برخی از سوئیچ‌های فشار به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با افزایش یا کاهش فشار، سیستم را قطع یا وصل کنند.
پرشر سوئیچ‌ها در برقراری ایمنی و کنترل سیستم‌های تحت فشار نقش حیاتی دارند. این ابزارها بر اساس کاربری، فشار کاری و نوع سیال دارای انواع مختلفی هستند.

اصول عملکرد سوئیچ فشار

دیافراگم سوییچ فشار بر روی یک پیستون و فنر فشار وارد می‌کند. هنگامی که فشار اعمال می‌شود، این اجزا باعث باز یا بسته شدن کنتاکت‌های داخل سوئیچ می‌شوند. با افت فشار، کنتاکت‌های باز، بسته شده و مدار را تکمیل می‌کنند و در نتیجه پمپ را فعال می‌کنند.

انواع سوئیچ فشار (پرشر سوئیچ)

دو نوع اصلی سوییچ فشار وجود دارد: سوئیچ‌های فشار مکانیکی و سوئیچ‌های فشار الکترونیکی. سوئیچ‌های فشار مکانیکی بر اساس شکل و ساختار مؤلفه حس‌گر فشار به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شوند. سوئیچ‌های فشار الکترونیکی، سوئیچ‌های حالت جامد هستند که برای کار کردن نیازی به عملگر از عنصر حسگر فشار ندارند. آن‌ها به طور غیرمستقیم با استفاده از خواص دیگر مانند مقاومت و خازنیت عمل می‌کنند.

سوئیچ‌ فشار مکانیکی (الکترومکانیکی)

سوئیچ‌ فشار مکانیکی به دلیل سادگی و هزینه کمتر نسبت به سوئیچ‌های الکترونیکی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. تمام سوئیچ‌های فشار مکانیکی دارای یک قسمت حسگر فشار مکانیکی هستند که با توجه به فشار سیال تغییر شکل می‌دهد. آن‌ها بر اساس نوع مؤلفه حسگر فشار طبقه‌بندی می‌شوند.

پرشر سوئیچ پیستونی

این سوییچ فشار رایج‌ترین و پرکاربردترین سوئیچ فشار است. با تغییر فشار سیال، پیستون به صورت محوری حرکت می‌کند که باعث فعال شدن سوئیچ می‌شود. می‌تواند فشار سیال را به طور مستقیم یا غیرمستقیم حس کند. حسگری مستقیم شامل آب‌بندی‌هایی مانند اورینگ‌ها برای جلوگیری از ورود سیال به اجزای الکتریکی است. حسگری غیرمستقیم شامل یک دیافراگم الاستیک است که پیستون را از سیال جدا می‌کند.

سوییچ فشار دیافراگمی

این نوع شامل یک غشای فلزی است که به طور مستقیم به قسمت مرطوب پرشر سوئیچ متصل یا جوش داده شده است. به جای پیستون، دیافراگم به طور مستقیم سوئیچ را فعال می‌کند.

پرشر سوئیچ لوله بوردون

لوله بوردون یک لوله فلزی یا الاستومری انعطاف‌پذیر است که یک سر آن ثابت و سر دیگر آزاد است. با افزایش فشار داخل لوله، تمایل به صاف شدن دارد. این حرکت سپس برای فعال کردن سوئیچ استفاده می‌شود.

سوئیچ فشار دیفرانسیلی

این یک نوع خاص از سوئیچ فشار است که برای مقایسه فشار بین دو نقطه در یک سیستم استفاده می‌شود. این نقاط به دو پورت فرآیند متصل هستند. این نقاط می‌توانند بالادست یا پایین‌دست تجهیزات یا بالای یا پایین یک مخزن باشند. اگر اختلاف فشار بین دو طرف از یک آستانه مشخص فراتر رود، سوئیچ فعال می‌شود. این سوئیچ‌ها برای کنترل‌های قفل‌کننده برای نظارت بر افت فشار در فیلترها و صفحه‌های فیلتر و سطح مخزن مفید هستند.

سوئیچ فشار دیسک فنری

پرشر سوئیچ دیسک فنری یک سوئیچ فشار مکانیکی است که با انبساط و انقباض دو دیسک فلزی که در دمای از پیش تعیین شده از شکل محدب به مقعر تغییر شکل می‌دهند، کار می‌کند. هنگامی که پرشر سوئیچ می‌شکند، یک مدار را کامل می‌کند یا قطع می‌کند.
در طراحی یک پرشر سوئیچ دیسک فنری، یک دیافراگم نازک برای جدا کردن محفظه فشار از محفظه دیسک قرار می‌گیرد. نیروهای فشار بر روی سطح دیسک عمل می‌کنند. دیسک در یک صندلی دیسک قرار گرفته و توسط دیافراگم در جای خود نگه داشته می‌شود. آن‌ها فشار را با ظرفیت جریان بالا کنترل می‌کنند و برای کاربردهای غیرخطرناک استفاده می‌شوند.
سوئیچ‌های فشار دیسک فنری به طور استثنایی ثابت، قابل اعتماد و دقیق هستند. آن‌ها سال‌ها به عنوان سوئیچ برای برنامه فضایی ایالات متحده برای استقرار چتر نجات بازگشت به زمین استفاده شده‌اند. رایج‌ترین کاربرد آن‌ها نظارت بر دمای فرآیند است.

سوئیچ فشار الکترونیکی (حالت جامد)

یک پرشر سوئیچ الکترونیکی دارای یک مبدل فشار، معمولاً یک گیج کرنش، با الکترونیک اختصاصی اضافی است که سیگنال‌ها را تقویت کرده و به نمایش قابل خواندن تبدیل می‌کند. برخی از سوئیچ‌های فشار الکترونیکی دارای قابلیت‌های آنالوگ هستند، به این معنی که آن‌ها قابلیت سوئیچینگ دارند و می‌توانند سیگنال‌های متغیر پیوسته‌ای را که نشان‌دهنده خوانش فشار است، انتقال دهند. ویژگی‌های اضافی سوئیچ‌های فشار الکترونیکی شامل برنامه‌ریزی در محل تأخیر زمانی، عملکرد سوئیچینگ، نقطه تنظیم (ست پوینت) و هیسترزیس است.

سوئیچ‌های فشار بالا

سوئیچ‌های فشار بالا دارای محدودیت‌های فشار مقاوم در برابر فشار بالا هستند و می‌توانند از 1 psig تا بیش از 10000 psig کار کنند، با میانگین 4500 psig و 7500 psig. آن‌ها می‌توانند با استفاده از دیافراگم‌ها، پیستون‌ها یا کریستال‌های پیزوالکتریک فعال شوند. رایج‌ترین شکل پرشر سوئیچ بالا، فعال‌شده با دیافراگم است که با تغییرات فشار فعال می‌شود. مانند تمام سوئیچ‌های فشار دیافراگمی، عملگر زمانی فعال می‌شود که جریان از نقطه تنظیم فراتر رود.
اگرچه اکثر سوئیچ‌های فشار در شرایط خاص از کار می‌افتند، اما سوئیچ‌های فشار بالا بدون توجه به شرایط به کار خود ادامه می‌دهند و کنترل فشار را حفظ می‌کنند. به دلیل توانایی آن‌ها در ارائه کنترل فشار مداوم، سوئیچ‌های فشار بالا به عنوان سوئیچ‌های فشار ضد انفجار و ضد آب در شرایط فشار شدید استفاده می‌شوند.
سوئیچ‌های فشار بالا دارای دوام و مقاومت کششی بالا هستند و از آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، مونل، هاستلوی یا فولاد ساخته شده‌اند. بسته به نوع فلز آلیاژی، برخی از سوئیچ‌های فشار بالا در برابر خوردگی مقاوم هستند.

سوئیچ‌های فشار پایین

سوئیچ‌های فشار کم یا سبک برای پاسخگویی به نوسانات کاهش یافته یا کوچک فشار طراحی شده‌اند. آن‌ها یک روش محافظتی هستند که از افت فشار در خطی که می‌تواند باعث آسیب یا صدمه به سیستم شود، جلوگیری می‌کنند. اگر جریان یا فشار در یک خط وجود نداشته باشد، سوئیچ‌های فشار پایین تجهیزات را خاموش می‌کنند، زنگ خطر را فعال می‌کنند یا خواندن فشار را ارائه می‌دهند.
مانند سوئیچ‌های فشار بالا، سوئیچ‌های فشار پایین در چندین روش عملیاتی مختلف از جمله دیافراگم‌ها، پیستون‌ها و کریستال‌های پیزوالکتریک وجود دارند. آن‌ها معمولاً با سیستم‌های هیدرولیکی و پنوماتیکی استفاده می‌شوند که فشار ثابت ضروری است. حساسیت استثنایی سوئیچ‌های فشار پایین به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در ارتباط با تغییرات فشار در یک سیستم واکنش نشان دهند.
سوئیچ‌های فشار پایین دیفرانسیلی با اندازه‌گیری فشار بین دو نقطه با فشارهای مختلف کار می‌کنند و مطابق با نقطه تنظیم خود عمل می‌کنند. سوئیچ‌های فشار پایین مثبت با تبدیل سیگنال فشار مثبت به خروجی الکتریکی در پاسخ به تغییرات فشار مثبت کار می‌کنند. برعکس، سوئیچ‌های فشار پایین منفی سیگنال‌های فشار منفی را به خروجی الکتریکی تبدیل می‌کنند، زمانی که تغییر فشار منفی وجود داشته باشد.

کاربردهای رایج سوئیچ فشار

یک سوییچ فشار را می‌توان در طیف گسترده‌ای از کاربردهای خانگی و تجاری همانطور که در زیر ذکر شده است استفاده کرد:

از سوییچ فشار برای نظارت و کنترل فشار هوای سیستم، سیستم‌های تهویه مطبوع، سیلندرهای گاز، پمپ‌های هوا و غیره از سوئیچ‌های فشار کمپرسور هوا استفاده می‌شود.

هنگامی که فشار روغن موتور زیر سطح از پیش تعیین شده کاهش می‌یابد، از سوئیچ‌های فشار روغن برای تعیین زمان افت فشار روغن استفاده می‌شود.

سوئیچ‌های فشار کوره هم در صنعت و هم در منازل مسکونی به عنوان دستگاه‌های ایمنی عمل می‌کنند. در صورت کاهش فشار هوا در هنگام راه‌اندازی کوره، آن‌ها کوره را خاموش می‌کنند.

از یک سوئیچ فشار پمپ چاه در ساختمان‌های مسکونی و تجاری برای آوردن آب از چاه و اطمینان از وجود فشار آب کافی در سیستم برای تامین آب بدون فشار بیش از حد استفاده می‌شود.

پمپ‌های آب مسکونی، تجاری و کشاورزی از سوئیچ‌های فشار برای تنظیم خودکار جریان استفاده می‌کنند.

یک سوییچ فشار خلا، خلا در سیستم یا فشار منفی را اندازه‌گیری می‌کند. این اجزا در دیگ‌های بخار، بخاری‌های برقی، کمپرسورهای هوا و سیستم‌های انتقال یافت می‌شوند.

انتخاب سوئیچ فشار مناسب برای یک کاربرد خاص، یک تصمیم مهم است که بر عملکرد و ایمنی سیستم تأثیر می‌گذارد. عوامل متعددی در انتخاب سوئیچ فشار مناسب نقش دارند.

معیارهای انتخاب سوئیچ فشار

هنگام انتخاب سوئیچ‌های فشار، چندین معیار انتخاب وجود دارد که باید مورد توجه قرار گیرد. برخی از معیارهای مهم به شرح زیر است:

دمای کاری: دمای کاری بر روی ماده‌ای که استفاده می‌شود تأثیر می‌گذارد. برخی از مواد در دماهای بالا تخریب می‌شوند.

سیال فرآیندی: خواص شیمیایی سیال فرآیندی نوع ماده مورد نیاز برای قطعات مرطوب را تعیین می‌کند. قطعات مرطوب شامل پورت‌ها، آب‌بندها و سمت تحت فشار مؤلفه حسگر فشار هستند. این قطعات باید قادر به تحمل هرگونه حمله شیمیایی یا فیزیکی از سوی سیال فرآیندی باشند. مکانیسم‌های تخریب قطعات می‌تواند از طریق خوردگی، اکسیداسیون یا فرسایش باشد.

نوع فشار: سیستم‌های فشار مثبت اغلب از سوئیچ‌های فشار استفاده می‌کنند. همچنین می‌توانند در کاربردهای خلاء نیز مورد استفاده قرار گیرند. سیستم‌های فشار منفی نیاز به سوئیچ‌های فشار مشخص شده برای خلاء و فشار ترکیبی دارند. دیافراگم‌ها برای کاربردهای خلاء و فشار پایین ایده‌آل هستند. پیستون‌ها برای کاربردهای فشار بالا ایده‌آل هستند.

دامنه فشار: سوئیچ‌های فشار دارای دامنه‌ای هستند که فشارهای شروع و توقف آن‌ها را تعریف می‌کند؛ این معمولاً به عنوان دامنه کاری نامیده می‌شود. به عنوان یک اقدام احتیاطی، توصیه می‌شود که نقطه تنظیم در ۴۰ تا ۶۰ درصد دامنه فشار قرار گیرد.

دمای کاری: دمای کاری همچنین بر روی ماده‌ای که استفاده می‌شود تأثیر می‌گذارد. برخی از مواد در دماهای بالا تخریب می‌شوند.

اجزای یک سوئیچ فشار

این فصل اجزای اصلی یک پرشر سوئیچ را مورد بحث قرار می‌دهد. توجه داشته باشید که هر نوع یا طراحی اختصاصی ممکن است شامل اجزای اضافی باشد. قطعات ذکر شده در زیر فقط در مورد سوئیچ‌های فشار مکانیکی قابل اجرا هستند.

پورت ورودی (ورودی فرآیند)

پورت ورودی بخشی است که مجموعه سوئیچ فشار را به واحد فرآیند متصل می‌کند. سوئیچ‌های فشار بر روی نازل‌های متصل به یک مخزن یا لوله نصب می‌شوند. اتصال معمول، اتصالات رزوه‌ای است. در موارد نادر از اتصالات پیچیده یا جوشکاری استفاده می‌شود. مهم است که نوع اتصالات و درجه فشار آن با فشار سیال سازگار باشد.

حسگر فشار

سوئیچ‌های فشار مکانیکی بر اساس حسگر فشار خود طبقه‌بندی می‌شوند. حسگر فشار قسمت اصلی سوئیچ است که سوئیچ را به صورت مکانیکی از فشار سیال فعال می‌کند. مساحت پیستون یا دیافراگم در سمت سیال به گونه‌ای طراحی شده است که نیروی کافی را از فشار سیال مورد انتظار منتقل کند. هرچه مساحت بزرگتر باشد، نیروی فعال‌کننده و نیروی فنر مورد نیاز نیز بزرگتر است. توجه داشته باشید که برای فعال کردن سوئیچ فقط به نیروی کمی نیاز است. بخش عمده فشار توسط فنر خنثی می‌شود.

فنر

فنر با نیروی حاصل از سیال مقابله می‌کند. این فنر برای مطابقت با فشار عملیاتی سیال از پیش بارگذاری شده است. سوئیچ فقط زمانی فعال می‌شود که نیروی حاصل از فشار سیال از نیروی اعمال شده توسط فنر بیشتر شود.

پیچ تنظیم نقطه تنظیم

پیچ تنظیم نقطه تنظیم با فنر یکپارچه شده است. پیچ تنظیم نقطه تنظیم برای افزایش یا کاهش فشار فعال‌سازی استفاده می‌شود.

دیفرانسیل

این برای گسترش یا محدود کردن محدوده فشار عملیاتی سوئیچ استفاده می‌شود. طراحی رایج که بیشتر در سیستم‌های پمپاژ دیده می‌شود، مجموعه‌ای از فنر و پیچ‌های تنظیم است که به طور قابل مشاهده کوچکتر از تنظیم نقطه تنظیم هستند. سفت کردن یا شل کردن این پیچ فقط یک انتهای (بالا یا پایین) محدوده فشار را تغییر می‌دهد در حالی که انتهای دیگر ثابت می‌ماند.
دیافراگم (مجموعه دیافراگم-پیستون)، آب‌بندی‌ها و اورینگ‌ها
دیافراگم به همراه سایر قطعات آب بندی، قسمت‌های داخلی سوئیچ را از سیال فرآیند محافظت می‌کند. این یک ماده انعطاف‌پذیر است که معمولاً از پلیمرها، الاستومرها یا آلیاژهای فلزی ساخته شده است. نوع ماده دیافراگم بر اساس نوع سیال و دمای آن انتخاب می‌شود. مواد رایج دیافراگم و آب بندی عبارتند از:

نیتریل یا NBR (Buna-N): این مواد در برابر روغن‌ها یا مایعات پایه نفتی بسیار مقاوم هستند اما در حضور ازن و کتون‌ها تخریب می‌شوند. دیافراگم‌ها و آب‌بندی‌های نیتریلی دارای تعادل خوبی بین هزینه و خواص فیزیکی هستند و برای اکثر مایعات خنثی مناسب هستند. دمای کارکرد آن می‌تواند از -30 درجه سانتی‌گراد تا 100 درجه سانتی‌گراد متغیر باشد.

اتیلن پروپیلن دی ان مونومر یا EPDM: این یک الاستومر دیگر است که به طور گسترده برای آب با دمای بالا و سرویس بخار استفاده می‌شود. دمای کارکرد آن می‌تواند به 482 درجه فارنهایت (250 درجه سانتی‌گراد) برسد. در برابر ازن، کتون‌ها، اسیدهای ملایم، قلیاها و سایر مواد شیمیایی اکسید کننده مقاوم است. از آنجایی که EPDM می‌تواند روغن‌ها و سوخت‌ها را جذب کند و باعث تورم آن‌ها شود، در سرویس نفت استفاده نمی‌شود.

فلوئوروکربن یا FKM (ویتون): ویتون یک ماده اختصاصی با خواص مشابه NBR است. این ماده در برابر مایعات و حلال‌های پایه نفتی مقاوم است. همچنین برای مایعات حاوی کتون مناسب نیستند. ویتون دارای دمای کارکرد بالاتری است که می‌تواند به 200 درجه سانتی‌گراد برسد.

PTFE: PTFE به دلیل ساختار زنجیره‌ای پلیمری خود به ندرت به عنوان غشای دیافراگم روی مواد قبلی استفاده می‌شود. به اندازه الاستومرها کشسان نیست و مستعد خزش است. آن‌ها فقط برای دمای بسیار بالا (تا 500 درجه سانتی‌گراد) و سرویس خورنده یا سایش بالا در نظر گرفته می‌شوند. یک دیافراگم PTFE محبوب از تفلون (PTFE) با لایه کاپتون (پلی‌آمید) ساخته شده است.

محفظه سوئیچ

محفظه سوئیچ، سوئیچ و سایر قسمت‌های داخلی را از محیط خارجی محافظت می‌کند. یک مشخصه مهم محفظه سوئیچ، درجه حفاظت آن است. مشخصات معمول محفظه شامل رتبه‌بندی‌های IP، NEMA و ATEX است. رتبه‌بندی‌های IP و NEMA سطح حفاظت در برابر ورود اجسام خارجی جامد و مایع را توصیف می‌کنند. رتبه‌بندی ATEX برای محیط‌هایی با خطر آتش‌سوزی و انفجار است.

کنتاکت‌ها

کنتاکت‌ها یکی از قسمت‌های رسانای سوئیچ هستند. جدا کردن یا اتصال کنتاکت‌ها مدار الکتریکی را از برق خارج یا به آن برق می‌دهد. کنتاکت‌های سوئیچ از موادی با مقاومت خوردگی بالا و هدایت الکتریکی بالا مانند مس، نقره، طلا یا برنج ساخته شده‌اند. از نظر اتصالات، کنتاکت‌ها می‌توانند NO، NC یا CO باشند. NO برای مدارهای ابتدا بدون برق است که در نقطه تنظیم قطع می‌شود. NC برعکس عمل می‌کند و ابتدا انرژی‌دار است. سوئیچ‌های CO دو اتصال یا مدار، یکی باز و دیگری بسته را تامین می‌کنند که معمولاً برای قفل کنترل یا مدارهای پیچیده‌تر استفاده می‌شوند. برای فعال‌سازی کنترل ساده، NO یا NC کافی است.

ترمینال‌ها

ترمینالی که مدار کنترل یا ابزار دقیق به آن متصل می‌شود. اکثر سوئیچ‌های فشار دارای علائم روی پلاک نامی در مورد پیکربندی ترمینال‌ها نسبت به کنتاکت‌ها هستند. پلاک نام شامل طرح‌ها یا نمودارهایی برای تعیین اتصال صحیح ترمینال در مدار است. مانند کنتاکت‌ها، ترمینال‌ها باید در برابر خوردگی مقاوم و بسیار رسانا باشند.

تفاوت سوئیچ فشار و ترانسمیتر فشار

سوئیچ‌ فشار و ترانسمیتر فشار در نگاه اول بسیار مشابه به نظر می‌رسند. با این حال، اصول طراحی بسیار متفاوتی دارند و برای اهداف مختلفی استفاده می‌شوند.

سوئیچ‌ فشار برای راه‌اندازی یک مدار الکتریکی زمانی که سطح معینی از فشار از حد مشخصی عبور کند، استفاده می‌شوند. آنها به صورت مستقیم سیستم‌های سیال را کنترل می‌کنند و می‌توانند بدون نیاز به منبع تغذیه کار کنند.

از سوی دیگر، ترانسمیتر فشار یک سیگنال پیوسته ارسال می‌کنند که سطح فشار را نشان می‌دهد. آنها به صورت مستقیم مدار را کنترل نمی‌کنند، بلکه سیگنالی را برای یک PLC یا دستگاه کنترل دیگر فراهم می‌کنند. این تجهیزات برای نظارت پیشرفته‌تر، تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده یا کنترل فرآیندها استفاده می‌شوند. به طور کلی، ترانسمیترهای فشار گران‌تر از سوئیچ‌های فشار هستند.

ویژگی	سوئیچ فشار	ترانسمیتر فشار
عملکرد	کنترل روشن/خاموش بر اساس آستانه فشار.	اندازه‌گیری پیوسته و دقیق فشار.
خروجی	دیجیتال (معمولاً یک رله یا تماس بسته).	آنالوگ (معمولاً ۴-۲۰ میلی‌آمپر یا ۰-۱۰ ولت DC).
دقت اندازه‌گیری	دقت محدود، معمولاً در محدوده آستانه تنظیم شده.	دقت بالا، قادر به اندازه‌گیری‌های دقیق فشار.
زمان پاسخ‌دهی	معمولاً زمان پاسخ‌دهی سریع برای سوئیچینگ.	دارای زمان پاسخ‌دهی کندتر به دلیل پردازش سیگنال.
محدوده فشار	محدود به محدوده آستانه مشخص.	پوشش‌دهی طیف وسیعی از مقادیر فشار.
کاربردها	مناسب برای کنترل و نظارت پایه فشار.	برای نظارت دقیق، جمع‌آوری داده‌ها و کنترل فرآیند.
هزینه	معمولاً هزینه پایین‌تر.	به دلیل دقت و ویژگی‌ها معمولاً هزینه بالاتری دارد.
یکپارچه‌سازی	به راحتی در سیستم‌های کنترل ساده ادغام می‌شود.	نیاز به سازگاری با سیستم‌های جمع‌آوری داده دارد.

برای آگاهی از لیست قیمت‌ها و مدل‌های پرشر سوئیچ یا سوئیچ فشار که نیاز دارید، لطفاً با کارشناسان ما تماس بگیرید.

فایل تصویری آموزش سوئیچ فشار