فهم الضغط المقاس مقابل الضغط المطلق في عمليات المضخات
صُممت المضخات والأنظمة المرتبطة بها لإنتاج الضغط والحفاظ عليه. يحتاج المحترفون المشاركون في بناء وصيانة وإصلاح هذه الأنظمة إلى فهم جيد لكيفية عمل الضغط. يُعد أسلوبا قياس الضغط – الضغط المقاس والضغط المطلق – من المفاهيم الأساسية لمصنعي ومستخدمي المضخات.
الضغط المقاس مقابل الضغط المطلق
الضغط هو قوة تؤثر على مساحة معينة. في الولايات المتحدة، غالبًا ما يُوصف الضغط بالباوند لكل بوصة مربعة، أو PSI. لكن PSI هي الوحدة الأكثر شيوعًا لقياس الضغط فقط. للحصول على فهم راسخ للضغوط في نظام السوائل، يحتاج المرء أيضًا إلى معرفة الضغط المقاس والضغط المطلق.
ما هو الضغط المطلق (PSIA)؟
يُقاس الضغط المطلق (PSIA) بالنسبة إلى فراغ مثالي (0 PSIA). يعني قياس الضغط المطلق البالغ 5 PSIA ببساطة أن النظام يعمل بضغط أعلى بمقدار 5 PSI من ضغط الفراغ المطلق. ولأنه يُشار إليه مقابل ضغط صفري مطلق، يُعبر عن PSIA دائمًا بقيمة موجبة.
ما هو الضغط المقاس (PSIG)؟
يُقاس الضغط المقاس (PSIG) بالإشارة إلى الضغط الجوي المحيط المحلي. عادةً ما يكون PSIG أعلى من الضغط الجوي المحلي (على سبيل المثال، 100 PSIG يشير إلى ضغط نظام أعلى بمقدار 100 PSI من الضغط المحيط). ولكنه يمكن أن يكون أقل أيضًا (على سبيل المثال، -10 PSIG).
لماذا يكون الضغط المقاس سالبًا أحيانًا، وماذا يعني ذلك فعليًا؟
يُقاس الضغط المقاس بالنسبة إلى الضغط الجوي المحلي. إذا كان ضغط النظام أقل من الغلاف الجوي المحيط، فسيُظهر المقياس قيمة سالبة (على سبيل المثال، -10 PSIG). هذا يعني أن النظام تحت فراغ جزئي – وهو أمر شائع في خطوط الشفط أو مضخات التفريغ. ولا يعني ذلك أن النظام لديه ”ضغط سالب“ بالمعنى المطلق – بل يعني فقط أنه أقل من الضغط الجوي.
كيفية تحويل PSIG إلى PSIA (والعكس صحيح)
يمكن قياس ضغط النظام باستخدام الضغط المقاس أو الضغط المطلق، ويمكن بسهولة تحويل أحدهما إلى الآخر حسب الحاجة. يمكن تحويل قيمة PSIG إلى PSIA عن طريق إضافة الضغط الجوي المحلي إلى قيمة PSIG. على سبيل المثال، عند مستوى سطح البحر (14.7 PSIA) يمكن قراءة الضغط على أنه 100 PSIG أو 114.7 PSIA.
يُستخدم المطلق والمقاس أيضًا مع الوحدات المترية، مثل البار (0.1 نيوتن/مم2)، والذي يُعبر عنهما بـ BarA أو BarG، على التوالي. للمرجعية، 1 بار = 14.504 PSI.
يُظهر الرسم التوضيحي أدناه أمثلة لقيم الضغط، حيث يمثل الخط الأحمر المتقطع الضغط الذي يُقاس. يفترض هذا الرسم أن الضغط الذي يُقاس يقع عند مستوى سطح البحر.
كيفية تحويل الضغط إلى ارتفاع
يمكنك استخدام قيم الضغط لحساب قيمة صافي ارتفاع الشفط الإيجابي المتاح (NPSHa) للمضخة.
تُعد قيمة NPSHa للمضخة بالغة الأهمية لفهم ما إذا كانت المضخة مناسبة للمهمة الحالية. NPSHa، أو صافي ارتفاع الشفط الإيجابي المتاح، حاسم لتجنب التكهف وأوجه القصور الأخرى. ويُحدد عن طريق طرح ضغط بخار السائل من ضغط الشفط:
NPSHa = ضغط الشفط – ضغط بخار السائل
يحدث أحيانًا أن تُقاس ضغوط مكونات حساب NPSHa بوحدات مختلفة. في مثل هذه الحالات، يجب تحويل القيم إلى وحدة مشتركة. إليك مثال:
يرغب فريق صيانة في قياس NPSHa لمضخة تقع في منشأة ترتفع 1,500 قدم فوق مستوى سطح البحر. عند هذا الارتفاع، يبلغ الضغط الجوي 13.91 PSIA. تشير أدوات النظام إلى ضغط شفط قدره 74 PSIG وضغط بخار سائل قدره 72 PSIA. يختار الفريق تحويل ضغط الشفط إلى PSIA:
الضغط المقاس + الضغط الجوي = الضغط المطلق
74 PSIG + 13.91 PSI = 87.91 PSIA
الآن بعد أن أصبح لدى الفريق ضغط شفط المضخة بوحدة PSIA، يمكنهم بسهولة حساب NPSHa:
NPSHa = ضغط الشفط – ضغط البخار
NPSHa = 87.91 PSIA – 72 PSIA = 15.91 PSIA
يُعبر عن NPSHa دائمًا بوحدات الارتفاع. يمكن تحويل قيمة PSI إلى أقدام ارتفاع باستخدام الصيغة التالية:
الارتفاع = PSI × 2.31 / الكثافة النوعية
يعلم الفريق أن السوائل التي تُضخ لها كثافة نوعية (SG) تبلغ 0.8. لذلك:
الارتفاع = 15.91 PSI × 2.31 / 0.8 = 45.9 قدم
لماذا يهم قياس الضغط في أنظمة الضخ؟
ماذا يحدث إذا استخدمت مرجع الضغط الخاطئ (مقاس مقابل مطلق) عند اختيار/تشغيل مضخة؟ يمكن أن يؤدي استخدام مرجع الضغط الخاطئ إلى أخطاء خطيرة في تصميم النظام أو تشغيله. يمكن أن تؤدي القراءات غير الصحيحة إلى:
- التكهف
- معدلات تدفق ضعيفة
- إجهاد ميكانيكي
كل ذلك يقلل من عمر المضخات والمكونات ذات الصلة.
باستخدام قياس الضغط الصحيح – المقاس أو المطلق – يمكنك ضبط أداء النظام بدقة، والحفاظ على التدفق المناسب، وتجنب فترات التوقف المكلفة. يعمل النظام الذي يُراقب جيدًا بشكل أكثر موثوقية، مما يقلل من احتياجات الصيانة ويحسن الكفاءة العامة.
غالبًا ما تحدد المعايير الصناعية مثل تلك الصادرة عن المعهد الهيدروليكي، وAPI (المعهد الأمريكي للبترول)، وASME ما إذا كان يجب استخدام الضغط المقاس أو الضغط المطلق لحسابات مختلفة.
كم مرة يجب معايرة مقاييس الضغط، خاصة في المواقع المرتفعة؟
يجب معايرة مقاييس الضغط سنويًا على الأقل، ولكن يُوصى بالمعايرة المتكررة للأنظمة الحساسة أو البيئات القاسية. في الارتفاعات العالية، حيث يكون الضغط الجوي أقل، تُعد المعايرة مهمة بشكل خاص لأن الظروف المحلية يمكن أن تؤثر على دقة المقياس.
PumpWorks: شريكك في حلول المضخات الدقيقة
يساعد فهم الفرق بين الضغط المقاس والضغط المطلق في اختيار نظام المضخات المناسب وصيانته. يمكن أن تتسبب قراءات الضغط غير الصحيحة في عدم الكفاءة، أو إجهاد المعدات، أو حتى أعطال النظام. في PumpWorks، نقدم إرشادات الخبراء للحفاظ على تشغيل مضخاتك بكفاءة.
إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في قياس الضغط، أو تحسين نظام المضخات الخاص بك، أو استكشاف المشكلات وإصلاحها، فإن فريقنا مستعد للمساعدة. اتصل بـ PumpWorks على 855.979.9139 أو تواصل معنا عبر الإنترنت اليوم لمعرفة المزيد.