عیب یابی گیج پیرانی از یک نکته اساسی شروع می‌شود: این سنسور فشار را مستقیم اندازه نمی‌گیرد. پیرانی یک عنصر گرم‌شونده دارد و میزان انتقال حرارت از آن به گاز را می‌سنجد. چون انتقال حرارت با چگالی گاز و فشار تغییر می‌کند، الکترونیک سنسور آن را به عدد فشار تبدیل می‌کند.

همین روش باعث می‌شود نوع گاز، آلودگی فیلامان، دمای محیط، جهت نصب و جریان بخار روی قرائت اثر بگذارند. عدد متفاوت الزاماً به معنی خرابی سنسور نیست؛ شاید گیج برای نیتروژن کالیبره شده اما فرایند هلیوم، آرگون یا بخار حلال دارد.

گیج پیرانی چگونه فشار را تخمین می‌زند؟

فیلامان یا عنصر حسگر با جریان الکتریکی گرم می‌شود. گرما از سه مسیر از دست می‌رود: هدایت از پایه‌ها، تابش و انتقال به گاز. در بازه کاری پیرانی، سهم انتقال حرارت گاز با فشار تغییر می‌کند.

مدار می‌تواند دمای عنصر را ثابت نگه دارد و توان لازم را اندازه بگیرد، یا تغییر مقاومت عنصر را بخواند. سپس منحنی Calibration، سیگنال را به فشار تبدیل می‌کند. این منحنی برای یک گاز مرجع و شرایط طراحی شده است.

در فشارهای بالاتر، انتقال همرفتی و رفتار ویسکوز محدودیت ایجاد می‌کند؛ در فشارهای بسیار پایین، تابش و هدایت پایه‌ها غالب می‌شوند. بنابراین، پیرانی محدوده مفید مشخصی دارد و خارج از آن حساسیت کاهش می‌یابد. محدوده دقیق برای هر مدل متفاوت است.

اثر نوع گاز بر عدد گیج

هدایت حرارتی گازها یکسان نیست. اگر سنسور با نیتروژن یا هوا کالیبره شده باشد، گاز دیگر می‌تواند در همان فشار واقعی گرمای متفاوتی منتقل کند و عدد متفاوتی بسازد.

این وضعیت در فرایندهایی با تغییر ترکیب گاز مهم است. هنگام Pump-down، ابتدا هوا، سپس بخار آب و در ادامه گاز فرایندی یا Outgassing غالب می‌شود. تغییر عدد ممکن است بخشی از تغییر ترکیب باشد، نه فقط تغییر فشار.

برای گزارش دقیق:

آلودگی سنسور چگونه خطا می‌سازد؟

روغن، بخار حلال، محصول فرایند و ذرات می‌توانند روی فیلامان یا دیواره هد رسوب کنند. این لایه ضریب انتقال حرارت و Emissivity را تغییر می‌دهد. در نتیجه، منحنی سنسور از Calibration اولیه فاصله می‌گیرد.

آلودگی ممکن است این نشانه‌ها را بسازد:

تمیزکردن همیشه مجاز نیست. فیلامان بسیار ظریف است و برس، هوای فشرده یا حلال نامناسب می‌تواند آن را قطع کند. روش Cleaning، Bake یا تعویض Sensor Head باید از Manual همان مدل گرفته شود.

بخار روغن و برگشت از پمپ

اگر گیج مستقیم بالای ورودی پمپ روغنی نصب شود، Backstreaming یا مه روغن می‌تواند به هد برسد. هنگام Vent نیز جریان برگشتی ممکن است آلودگی را جابه‌جا کند. Anti-suckback خراب یا ترتیب شیر نادرست ریسک را افزایش می‌دهد.

راهکارهای پیشگیرانه:

محافظ نباید Conductance را بیش از حد کم یا پاسخ را بسیار کند کند. طراحی محل نصب باید تعادل ایجاد کند.

محل نصب و اختلاف فشار واقعی

فشار در همه نقاط سیستم یکسان نیست، به‌ویژه وقتی گاز جریان دارد. گیج نزدیک پمپ فشار پایین‌تری از محفظه نشان می‌دهد؛ گیج پشت فیلتر یا شیر ممکن است Pressure Drop را ببیند.

برای مقایسه دو گیج، آن‌ها را تا حد ممکن روی Manifold مشترک و در شرایط پایدار قرار دهید. مقایسه سنسور کنار پمپ با گیج روی محفظه، بدون محاسبه Conductance، نتیجه Calibration نمی‌دهد.

محل سنسور باید نماینده متغیر موردنظر باشد. اگر کیفیت فرایند به فشار محفظه وابسته است، گیج روی Pump Port کافی نیست. مقاله مستقل «گیج وکیوم را کجا نصب کنیم؟» این موضوع را در A17 کامل می‌کند.

جهت نصب چرا مهم است؟

برخی هدها محدودیت Orientation دارند. ذرات و میعانات در نصب رو به بالا یا پایین رفتار متفاوتی دارند. نصب عمودی با دهانه رو به پایین گاهی از سقوط ذرات روی عنصر جلوگیری می‌کند، اما این توصیه عمومی برای همه مدل‌ها نیست.

Manual این موارد را مشخص می‌کند:

سنسور نباید وزن کابل یا لوله را تحمل کند. تنش مکانیکی می‌تواند Seal یا Feedthrough را آسیب بزند.

اثر دمای محیط و گرم‌شدن

اصل پیرانی به حرارت وابسته است. الکترونیک جبران دما دارد، اما تغییر سریع محیط، جریان هوای سرد روی بدنه یا منبع گرمای نزدیک می‌تواند Drift ایجاد کند. پیش از قضاوت، زمان Warm-up توصیه‌شده سازنده را رعایت کنید.

مقایسه Calibration باید در دمای پایدار انجام شود. لمس طولانی هد داغ، نصب کنار Heater یا قرارگیری در جریان فن ممکن است نتیجه را تغییر دهد. دمای فرایند نیز باید از حد مجاز Sensor Head پایین‌تر باشد.

اگر عدد با روشن و خاموش‌شدن فن اتاق تغییر می‌کند، قبل از تعویض سنسور اثر دما و کابل را بررسی کنید.

فشار اتمسفر و Zero Check

بعضی گیج‌های پیرانی امکان Adjustment یا Calibration at Atmosphere/Zero دارند. اجرای این فرمان در فشار اشتباه، با گاز نامناسب یا سنسور آلوده خطا را تثبیت می‌کند. هرگز بدون Manual دکمه Zero را فشار ندهید.

Atmosphere Check باید با گاز و شرایط توصیه‌شده انجام شود. Zero عمیق نیز نیازمند مرجع یا فشار پایین‌تر از محدوده حساس سنسور است. اگر پمپ به فشار لازم نمی‌رسد، Zero کردن گیج مشکل سیستم را پنهان می‌کند.

ابتدا سلامت پمپ و مرجع را تأیید کنید، سپس Adjustment را اجرا کنید. نتیجه و مقدار قبل/بعد ثبت شود.

کابل، تغذیه و خروجی

خطای عدد ممکن است از سنسور نباشد. ولتاژ تغذیه خارج محدوده، Connector شل، کابل آسیب‌دیده یا Scaling اشتباه PLC می‌توانند قرائت را منحرف کنند.

این تفکیک را انجام دهید:

  1. عدد نمایشگر محلی یا Controller را بخوانید.
  2. خروجی آنالوگ واقعی را اندازه بگیرید.
  3. Raw Value PLC را مقایسه کنید.
  4. منحنی تبدیل ولتاژ/جریان به فشار را بررسی کنید.
  5. واحد و Logarithmic/Linear بودن خروجی را تأیید کنید.

بسیاری از گیج‌های خلأ خروجی Logarithmic دارند. استفاده از Scaling خطی برای خروجی لگاریتمی می‌تواند چند دهه فشار خطا بسازد.

نشانه، علت و آزمون پیشنهادی

نشانهعلت‌های محتملآزمون اول
عدد ثابت در اتمسفرتغذیه، خروجی اشباع، سنسور قطعFault Code و ولتاژ
اختلاف با مرجع در همه بازهآلودگی یا Calibrationمقایسه روی Manifold مشترک
اختلاف فقط با گاز خاصGas dependenceCorrection رسمی سازنده
پاسخ کندDead Leg، فیلتر، آلودگیمحل نصب و Step Response
نوسانبخار، کابل، فرایند واقعیمقایسه خروجی محلی و PLC
عدد خوب کنار پمپ، بد در محفظهConductance/نشتیدو گیج هم‌زمان
خطا پس از Ventرطوبت/رسوب/Zero غلطPump-down تکراری و بازرسی

مسیر عیب‌یابی مرحله‌به‌مرحله

مرحله 1: شرایط را ثبت کنید

نوع گاز، دما، محل گیج، وضعیت پمپ، زمان Warm-up و فشار هدف نوشته شود.

مرحله 2: نمایش و خروجی را جدا کنید

اگر نمایش محلی درست و PLC غلط است، Scaling و کابل را بررسی کنید. اگر هر دو غلط‌اند، سنسور یا فرایند مطرح است.

مرحله 3: گیج مرجع اضافه کنید

مرجع کالیبره‌شده را نزدیک سنسور و روی حجم مشترک نصب کنید. فناوری مرجع ترجیحاً وابستگی متفاوتی به گاز داشته باشد.

مرحله 4: گاز و محل را کنترل کنید

با گاز مرجع و شرایط پایدار مقایسه کنید. سپس افت خط و اختلاف نقاط را بررسی کنید.

مرحله 5: آلودگی را ارزیابی کنید

هد را طبق Manual بازدید کنید. پاک‌سازی یا تعویض فقط با روش رسمی انجام شود.

مرحله 6: Calibration

اگر سنسور سالم اما خارج تلرانس است، Calibration رسمی یا سرویس سازنده انجام شود.

مقایسه APG100، APG200 و TTR91 در عیب‌یابی

برای جایگزینی، فقط عبارت «Pirani» کافی نیست. خروجی Controller، Pinout، منحنی تبدیل، فلنج، فشار مجاز، دما و Part Number باید تطبیق داده شوند. اتصال کابل مشابه می‌تواند Pinout متفاوت داشته باشد.

در عیب‌یابی، Manual همان مدل اولویت دارد. دستور Cleaning یک برند را روی سنسور برند دیگر اجرا نکنید.

چه زمانی گیج باید کالیبره شود؟

فاصله Calibration به اهمیت فرایند، شدت آلودگی، سابقه Drift و سیستم کیفیت بستگی دارد. پس از تماس شدید با آلودگی، تعمیر، ضربه یا اختلاف با مرجع باید بررسی زودتر انجام شود.

برای Trend Monitoring ممکن است Verification میدانی کافی باشد؛ برای Acceptance یا Quality Critical، گواهی Traceable لازم است. تفاوت Adjustment و Calibration را رعایت کنید: Calibration خطا را اندازه می‌گیرد، Adjustment خروجی را تغییر می‌دهد.

تاریخ، As-found و As-left Results ثبت شوند. فقط برچسب «کالیبره شد» اطلاعات کافی نیست.

خطاهای رایج

چک‌لیست فنی عیب‌یابی گیج

مدل و Part Number، نوع فلنج، خروجی، Controller، نوع گاز، محدوده فشار، محل نصب، دما، شرح آلودگی، عکس هد و نمودار اختلاف با مرجع را آماده کنید. اگر Fault Code وجود دارد، متن کامل آن را ثبت کنید.

چرا نوع گاز روی عدد پیرانی اثر می‌گذارد؟

گیج پیرانی فشار را مستقیماً از نیروی مکانیکی نمی‌سنجد؛ اتلاف حرارت Filament به گاز را اندازه می‌گیرد. رسانایی حرارتی گازها متفاوت است، بنابراین یک سیگنال حرارتی مشابه می‌تواند برای دو گاز به فشارهای متفاوت مربوط باشد. بسیاری از گیج‌ها با نیتروژن یا هوا کالیبره می‌شوند و برای گاز دیگر Correction لازم است.

ترکیب متغیر گاز نیز مسئله‌ساز است. در شروع Pump-down ممکن است هوا غالب باشد، اما بعد بخار آب یا حلال آزاد شود. تغییر خوانش بدون تغییر واقعی بار گاز ممکن است بخشی از تغییر ترکیب باشد. برای فرایند حساس، نوع گاز و جدول Correction سازنده باید کنار Trend فشار دیده شوند.

در فشارهای بالاتر یا پایین‌تر از محدوده مفید سنسور، حساسیت کاهش می‌یابد. Controller ممکن است عددی نمایش دهد، اما آن عدد لزوماً دقت یکسانی در تمام Range ندارد. محدوده اندازه‌گیری و Accuracy باید جداگانه خوانده شوند.

آلودگی Filament و تغییر انتقال حرارت

لایه روغن، گردوغبار یا محصول روی Filament و بدنه، ظرفیت حرارتی و انتقال گرما را تغییر می‌دهد. نتیجه می‌تواند Offset، پاسخ کند یا خوانش ناپایدار باشد. آلودگی همیشه با نگاه بیرونی دیده نمی‌شود و تمیزکاری نامناسب ممکن است Filament ظریف را خراب کند.

علامتفرضیهآزمون کنترل‌شده
Offset ثابتآلودگی یا Zero نادرستمقایسه با مرجع و Zero طبق Manual
پاسخ کندPort محدود یا رسوببررسی مسیر و زمان پاسخ
وابستگی به فرایندنوع گاز یا Condensationمقایسه سیکل خشک/مرطوب
نوسان سریعنویز، اتصال یا جریان گازکابل، Ground و محل نصب
اختلاف پس از Ventآلودگی یا آسیبتست در فشار مرجع مجاز

اگر سازنده Cleaning Procedure ارائه نکرده، استفاده از حلال یا برس توصیه عمومی نیست. Material Compatibility، روش خشک‌کردن و نیاز Recalibration باید مشخص باشند. در بسیاری موارد تعویض Sensor Head ایمن‌تر از تمیزکاری تجربی است.

اثر محل نصب و جریان مستقیم

نصب در مسیر مستقیم Jet گاز، نزدیک ورودی Pump یا در Dead Leg بلند می‌تواند عدد را از فشار نماینده محفظه دور کند. سنسور باید جایی باشد که هم فشار موردنیاز فرایند را نشان دهد و هم از روغن، ذرات و Condensate محافظت شود. Adapter باریک و طولانی زمان پاسخ را افزایش می‌دهد.

جهت نصب بعضی سنسورها برای جلوگیری از تجمع آلودگی یا همرفت اهمیت دارد. محل کابل، گرمای سطح مجاور و لرزش نیز بر پایداری الکترونیک اثر می‌گذارند. Manual مدل دقیق باید محدودیت جهت و دمای نصب را مشخص کند.

برای تشخیص Pressure Gradient، اندازه‌گیری موقت در دو نقطه مفید است. اختلافی که با افزایش Flow بیشتر می‌شود، می‌تواند از Conductance مسیر ناشی باشد. اختلاف ثابت در حالت ایزوله بیشتر به Offset یا کالیبراسیون اشاره می‌کند.

روش مقایسه با گیج مرجع

دو گیج فقط وقتی قابل مقایسه‌اند که در فشار تقریباً یکسان، با گاز یکسان و پس از زمان تثبیت خوانده شوند. قراردادن یکی کنار محفظه و دیگری نزدیک پمپ، نتیجه محل و ابزار را با هم مخلوط می‌کند. یک Tee کوتاه و تمیز می‌تواند برای آزمون موقت استفاده شود، مشروط بر آنکه خودش نشتی یا Dead Volume قابل‌توجه ایجاد نکند.

گیج مرجع باید محدوده و دقت مناسب داشته باشد. مقایسه پیرانی با گیجی که خارج از Range مفید خود است، مرجع معتبری ایجاد نمی‌کند. بهتر است چند نقطه فشار در Pump-down و Vent ثبت و Hysteresis بررسی شود.

پس از Zero یا Calibration، تنظیمات، نوع گاز، تاریخ و شرایط ثبت می‌شوند. اگر Offset دوباره برمی‌گردد، علت فرایندی مانند آلودگی باید رفع شود؛ تکرار تنظیم بدون حذف علت فقط خطا را موقتاً پنهان می‌کند.

تفکیک خطای سنسور از اثر نوع گاز

گیج Pirani رسانش گرمایی گاز را به فشار مرتبط می‌کند، بنابراین Calibration آن معمولاً به یک گاز مرجع وابسته است. اگر گاز فرایند با مرجع متفاوت باشد، عدد نمایش‌داده‌شده می‌تواند Bias داشته باشد، بدون آنکه سنسور خراب باشد. نوع گاز، درصد ترکیب و محدوده فشار باید پیش از اعمال Correction Factor مشخص شوند؛ یک ضریب ثابت لزوماً در تمام Range معتبر نیست.

برای تفکیک، سیستم با گاز و شرایط شناخته‌شده آزمایش می‌شود یا با گیج مرجع دارای فناوری متفاوت مقایسه می‌شود. اگر اختلاف فقط هنگام ورود گاز فرایند ظاهر شود و در حالت تمیز تکرار نشود، Gas Dependence فرضیه مهمی است. اگر Offset پس از Vent و Pump-down باقی بماند، آلودگی، Zero، دما یا الکترونیک بررسی می‌شود.

آلودگی چگونه پاسخ را تغییر می‌دهد؟

روغن و رسوب روی Filament انتقال حرارت را تغییر می‌دهند. آلودگی ممکن است پاسخ را کند، Offset ایجاد یا تکرارپذیری را کاهش دهد. تمیزکاری فقط طبق Manual انجام شود؛ حلال نامناسب، برس یا هوای فشرده می‌تواند Filament ظریف را آسیب بزند. در برخی مدل‌ها تعویض Sensor Head راه معتبرتری از پاک‌سازی میدانی است.

آزموننتیجهبرداشت اولیه
Vent با گاز مرجعبازگشت درست به Atmosphereمسیر الکترونیک و Zero محتمل سالم
مقایسه در چند دهه فشاراختلاف وابسته به RangeGas Correction یا آلودگی
پاسخ به تغییر سریع فشارتأخیر غیرعادیآلودگی، Port یا حجم مرده
جابه‌جایی گیج به Port دیگرعدد با محل تغییر می‌کندگرادیان واقعی یا Conductance
کابل/کنترلر جایگزینخطا ناپدید می‌شودتغذیه، کابل یا ورودی Controller
Sensor مرجع روی همان Portاختلاف ثابت باقی می‌ماندنیاز به Calibration/Service

مقایسه با گیج مرجع باید هم‌شرط باشد

دو گیج روی دو Port دور از هم ممکن است فشارهای واقعی متفاوتی ببینند، به‌خصوص در حالت جریان. برای آزمون، Portها تا حد امکان نزدیک، زمان Warm-up کافی و شرایط شیرها ثابت باشند. فناوری مرجع باید Range مشترک معناداری با Pirani داشته باشد؛ استفاده از گیجی در لبه محدوده خود، مرجع قابل‌اعتمادی نمی‌سازد.

Trend هنگام Pump-down از یک نقطه ثابت اطلاعات بیشتری از یک Snapshot دارد. تغییر ناگهانی شیب، Plateau و اختلاف زمانی میان دو گیج می‌تواند محدودیت Port یا جریان را نشان دهد. دمای بدنه سنسور نیز ثبت شود، زیرا Heat Source مجاور یا جریان گاز سرد پاسخ را تغییر می‌دهد.

پس از هر اقدام، Zero/Atmosphere Check، Pump-down و مقایسه نقطه‌ای تکرار شوند. اگر تنظیم انجام شده است، As-found و As-left جدا ثبت شوند. تنظیم Offset برای هماهنگ‌کردن یک نقطه نباید خطای وابسته به Range یا نوع گاز را پنهان کند.

طراحی حفاظت سنسور بدون ایجاد خطای اندازه‌گیری

Baffle، Elbow، Isolation Valve یا Filter می‌توانند گیج را از ذره و روغن محافظت کنند، اما هرکدام Conductance و زمان پاسخ را تغییر می‌دهند. حفاظت باید آلودگی را کاهش دهد بدون آنکه سنسور را در یک حجم مرده یا فشار غیرنماینده قرار دهد. هندسه پیشنهادی سازنده و جهت جریان اولویت دارند.

اگر Trap یا Filter اضافه می‌شود، برنامه بازرسی و معیار تعویض آن نیز تعریف شود. جزء آلوده می‌تواند به منبع Outgassing تبدیل یا اختلاف فشار ایجاد کند. مقایسه Trend قبل و بعد از نصب حفاظت نشان می‌دهد پاسخ کندتر نتیجه Damping مفید است یا محدودیت نامطلوب مسیر.

برای سرویس شدید، Valve ایزولاسیون امکان تعویض سنسور را فراهم می‌کند، اما وضعیت باز/بسته آن باید قابل‌تشخیص باشد. خواندن عدد از گیجی که پشت شیر بسته مانده، خطای ساده اما خطرناک Commissioning است.

عمر Filament و روشن‌کردن در فشار نامناسب

Filament پیرانی در برخی مدل‌ها تحمل و منطق حفاظتی مشخصی دارد. اعمال ولتاژ، Degas یا Cleaning Cycle باید فقط طبق دستور همان سازنده انجام شود. روش‌های مربوط به Cold Cathode یا Hot Cathode را نباید به Pirani تعمیم داد؛ فناوری‌ها و محدودیت‌هایشان متفاوت‌اند.

اگر سنسور مکرراً آلوده می‌شود، تعویض دوره‌ای بدون اصلاح محل نصب یا منبع بخار راه‌حل پایدار نیست. Trend زمان پاسخ و اختلاف با مرجع می‌تواند معیار برنامه‌ریزی سرویس باشد و از تنظیم‌های مکرر Zero برای پنهان‌کردن فرسودگی جلوگیری کند.

جمع‌بندی

عیب یابی گیج پیرانی باید نوع گاز، آلودگی، محل نصب، دما و الکترونیک را کنار هم ببیند. چون سنسور انتقال حرارت را می‌سنجد، تغییر ترکیب گاز یا رسوب روی فیلامان می‌تواند بدون خرابی الکترونیک عدد را تغییر دهد.

مقایسه روی حجم مشترک با گیج مرجع، بررسی خروجی خام و اجرای روش Cleaning/Calibration رسمی مسیر مطمئن است. Zero کردن یا تعویض سنسور بدون تشخیص علت می‌تواند خطا را پنهان کند.


سوالات متداول

آیا پیرانی برای همه گازها عدد یکسان می‌دهد؟

خیر. هدایت حرارتی گازها متفاوت است. گیج معمولاً برای گاز مرجع کالیبره می‌شود و گاز دیگر به Correction رسمی نیاز دارد.

چرا بعد از تعویض روغن پمپ عدد گیج تغییر کرد؟

فشار واقعی، بخار روغن یا آلودگی قبلی ممکن است تغییر کرده باشد. سلامت پمپ و سنسور را جداگانه و با مرجع بررسی کنید.

آیا می‌توان سنسور پیرانی را با الکل شست؟

فقط اگر Manual همان مدل روش و حلال را مجاز بداند. فیلامان ظریف و بعضی مواد با Seal ناسازگارند.

چرا خروجی PLC با نمایشگر فرق دارد؟

Scaling، نوع خروجی لگاریتمی/خطی، کابل یا واحد می‌تواند علت باشد. خروجی خام را اندازه بگیرید.

چه زمانی سنسور تعویض شود؟

وقتی عنصر قطع شده، Cleaning/Calibration مجاز نتیجه نداده یا خطا خارج از تلرانس باقی مانده است. تصمیم بر اساس Manual و تست مرجع باشد.

محصولات مرتبط

مقالات مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ارتباط با کارشناسان TSM group

یکی از روش های زیر را انتخاب کنید 

درخواست شما با موفقیت ثبت شد

از اینکه فرم مشاوره را تکمیل کردید سپاسگزاریم.

کارشناسان ما در سریع‌ترین زمان ممکن با شما تماس خواهند گرفت و راهنمایی‌های لازم ارائه می‌کنند.

اگر نیاز به پاسخ سریع‌تر دارید، می‌توانید همین حالا از
طریق واتساپ با ما در ارتباط باشید.