Giải thích về đồng hồ đo áp suất: Các loại và cách chọn một loại

Đồng hồ đo áp suất là gì và nó hoạt động như thế nào?

A máy đo áp suất là dụng cụ dùng để đo áp suất của chất khí hoặc chất lỏng trong một hệ thống khép kín. Nó chuyển đổi lực cơ học - kết quả của chất lỏng hoặc khí ép lên bề mặt - thành đầu ra có thể đọc được, thường được hiển thị trên mặt số, màn hình kỹ thuật số hoặc chỉ báo analog. Đồng hồ đo áp suất rất cần thiết trong các ngành công nghiệp từ dầu khí đến chế biến thực phẩm, HVAC và thiết bị y tế. Nếu không đo áp suất chính xác, các kỹ sư và kỹ thuật viên không thể kiểm soát đường ống, bình chứa hoặc hệ thống cơ khí một cách an toàn.

Hầu hết các đồng hồ đo đều đo áp suất tương đối với áp suất khí quyển (áp suất đo), độ không tuyệt đối (áp suất tuyệt đối) hoặc chênh lệch giữa hai điểm trong một hệ thống (áp suất chênh lệch). Hiểu điểm tham chiếu nào áp dụng cho ứng dụng của bạn là bước đầu tiên trong việc chọn đúng thước đo.

Các khái niệm đo áp suất chính

Trước khi khám phá các loại máy đo, cần hiểu các thuật ngữ đo lường cốt lõi được sử dụng trên tất cả các dụng cụ đo áp suất:

• Máy đo áp suất (psig): Đo áp suất tương đối với áp suất khí quyển xung quanh. Giá trị 0 psig có nghĩa là áp suất hệ thống bằng áp suất khí quyển. Đây là phép đo phổ biến nhất được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và HVAC.
• Áp suất tuyệt đối (psia): Đo áp suất tương đối với chân không hoàn hảo (áp suất bằng không). Áp suất tuyệt đối = áp suất đo áp suất khí quyển (~ 14,7 psi ở mực nước biển). Nó được sử dụng trong bối cảnh khoa học và hàng không vũ trụ.
• Áp suất chênh lệch: Đo sự chênh lệch áp suất giữa hai điểm trong hệ thống. Điều quan trọng là theo dõi tình trạng bộ lọc, tốc độ dòng chảy và phát hiện mức trong bể.
• Áp suất chân không: Đề cập đến áp suất dưới khí quyển. Đồng hồ đo được thiết kế cho dịch vụ chân không đo áp suất âm, thường được biểu thị bằng inch thủy ngân (inHg) hoặc milibar.

Các loại đồng hồ đo áp suất

Không có đồng hồ đo áp suất nào phù hợp với mọi ứng dụng. Các thiết kế khác nhau xử lý các phạm vi áp suất, loại phương tiện và điều kiện môi trường khác nhau. Dưới đây là các loại được sử dụng rộng rãi nhất và đặc điểm xác định của chúng.

Đồng hồ đo áp suất ống Bourdon

Máy đo ống Bourdon là loại phổ biến nhất được tìm thấy trong môi trường công nghiệp. Nó hoạt động theo nguyên lý cơ học đơn giản: một ống rỗng, cong (có hình chữ C, hoặc đôi khi xoắn ốc hoặc xoắn ốc) có xu hướng duỗi thẳng khi áp suất bên trong tăng. Chuyển động này được truyền thông qua một cơ cấu liên kết và bánh răng tới một con trỏ trên mặt số chia độ. Đồng hồ đo ống Bourdon bền, tiết kiệm chi phí và có sẵn trong phạm vi áp suất từ ​​chân không đến hơn 100.000 psi. Chúng thích hợp để đo hơi nước, dầu, nước, khí và không khí trong môi trường có độ rung tối thiểu.

Đồng hồ đo áp suất màng

Đồng hồ đo màng sử dụng màng linh hoạt làm lệch hướng để đáp ứng với sự thay đổi áp suất. Độ lệch được dịch bằng cơ học hoặc điện tử thành số đọc áp suất. Những đồng hồ đo này vượt trội trong các ứng dụng áp suất thấp và đặc biệt có giá trị khi môi trường đo có độ nhớt, ăn mòn hoặc chứa các hạt có thể làm tắc ống Bourdon. Đồng hồ đo màng thường được sử dụng trong xử lý hóa chất, xử lý nước thải và sản xuất thực phẩm và đồ uống, trong đó khả năng tương thích về vệ sinh và vật liệu là rất quan trọng.

Đồng hồ đo áp suất viên nang

Máy đo dạng viên nang về cơ bản là một màng ngăn đôi - hai màng ngăn dạng sóng được hàn kín với nhau ở các cạnh của chúng để tạo thành một màng ngăn. Khi áp suất đi vào viên nang, nó sẽ nở ra, làm di chuyển con trỏ. Đồng hồ đo dạng viên nang lý tưởng để đo áp suất rất thấp, thường trong khoảng 0–600 mbar. Chúng thường được sử dụng trong giám sát áp suất khí và không khí, đồng hồ đo khí tự nhiên và hệ thống HVAC, nơi phải phát hiện chính xác các biến đổi áp suất tinh tế.

Đồng hồ đo áp suất chênh lệch

Đồng hồ đo áp suất chênh lệch có hai cổng áp suất và đo sự chênh lệch giữa hai đầu vào. Các ứng dụng phổ biến bao gồm theo dõi độ giảm áp suất trên các bộ lọc, bộ lọc và bộ trao đổi nhiệt - nếu chênh lệch tăng vượt quá ngưỡng đã đặt, điều đó cho thấy bộ lọc bị tắc và cần thay thế. Những đồng hồ đo này cũng được sử dụng để đo lưu lượng và phát hiện mức chất lỏng trong bình chịu áp.

Đồng hồ đo áp suất kỹ thuật số

Đồng hồ đo kỹ thuật số sử dụng cảm biến áp suất điện tử (chẳng hạn như đầu dò áp điện, điện dung hoặc máy đo biến dạng) để chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện, sau đó được hiển thị trên màn hình LCD hoặc LED. Ưu điểm bao gồm độ chính xác cao, khả năng ghi dữ liệu, cảnh báo có thể lập trình và khả năng hiển thị nhiều đơn vị cùng một lúc. Chúng được áp dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm, sản xuất dược phẩm và các cơ sở hiệu chuẩn, nơi bắt buộc phải có độ chính xác và khả năng truy xuất nguồn gốc.

Đồng hồ đo áp suất hỗn hợp

Đồng hồ đo hỗn hợp đo cả áp suất dương (trên khí quyển) và chân không (dưới khí quyển) trên một mặt số. Thang đo thường chạy từ phạm vi âm (ví dụ: -30 inHg hoặc -1 bar) đến 0 và lên đến phạm vi dương. Chúng thường được tìm thấy trong các hệ thống lạnh, hệ thống chân không và các ứng dụng nơi áp suất có thể dao động giữa giá trị dương và âm trong quá trình vận hành.

Các loại đồng hồ đo áp suất được so sánh

Bảng dưới đây tóm tắt những điểm khác biệt chính giữa các loại máy đo chính để giúp bạn lựa chọn:

Cách chọn đồng hồ đo áp suất phù hợp

Việc chọn đồng hồ đo áp suất bao gồm việc kết hợp thiết bị với cả yêu cầu của hệ thống và môi trường mà nó sẽ hoạt động. Một số yếu tố hướng dẫn quyết định này:

• Phạm vi áp suất: Chọn một máy đo có phạm vi toàn thang đo xấp xỉ 1,5 đến 2 lần áp suất vận hành tối đa. Chạy máy đo ở hoặc gần phạm vi tối đa của nó sẽ rút ngắn tuổi thọ sử dụng và giảm độ chính xác.
• Khả năng tương thích phương tiện: Các bộ phận bị ướt của máy đo (các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng xử lý) phải tương thích về mặt hóa học với môi trường. Thép không gỉ phù hợp với hầu hết các chất ăn mòn nhẹ; phương tiện truyền thông có tính tích cực cao có thể yêu cầu Hastelloy hoặc các phiên bản có dòng đặc biệt.
• Nhiệt độ quá trình: Nhiệt độ khắc nghiệt có thể làm hỏng bên trong máy đo. Đối với môi trường có nhiệt độ trên 60°C (140°F), siphon hoặc màng bịt thường được sử dụng để bảo vệ cơ cấu đo khỏi nhiệt.
• Rung và đập: Trong các hệ thống có máy bơm hoặc máy nén, sự rung động liên tục có thể nhanh chóng làm hao mòn đồng hồ đo mức khô tiêu chuẩn. Đồng hồ đo chứa đầy chất lỏng (glycerin hoặc dầu silicon) làm giảm chuyển động bên trong và kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng.
• Lớp chính xác: Đồng hồ đo công nghiệp thường được đánh giá ở mức độ chính xác 1,0% hoặc 1,6% của toàn thang đo. Để hiệu chuẩn hoặc sử dụng trong phòng thí nghiệm, cần có loại 0,25% hoặc cao hơn.
• Kích thước và hướng kết nối: Các kết nối tiêu chuẩn ở phía dưới (gắn dưới) và vào phía sau (gắn phía sau) là phổ biến. Xác nhận loại luồng (NPT, BSP, v.v.) và kích thước quay số cần thiết cho ứng dụng.

Các ứng dụng phổ biến của đồng hồ đo áp suất

Đồng hồ đo áp suất xuất hiện trong hầu hết mọi ngành công nghiệp hoạt động với chất lỏng hoặc khí dưới áp suất. Một số ứng dụng thực tế phổ biến nhất bao gồm:

• Đường ống dẫn dầu và khí đốt: Đồng hồ đo ống Bourdon giám sát áp suất đường truyền, áp suất đầu giếng và tình trạng bình phân tách suốt ngày đêm.
• Hệ thống HVAC: Đồng hồ đo dạng viên nang và màng ngăn theo dõi áp suất tĩnh của ống dẫn, áp suất mạch làm lạnh và áp suất nước cấp cho nồi hơi.
• Nhà máy xử lý nước: Đồng hồ đo áp suất chênh lệch theo dõi tải bộ lọc và hiệu suất bơm qua các giai đoạn xử lý.
• Thiết bị y tế: Đồng hồ đo kỹ thuật số chính xác đo áp suất bình oxy, mạch máy thở và áp suất khử trùng nồi hấp.
• Thực phẩm và đồ uống: Đồng hồ đo màng vệ sinh được thiết kế theo tiêu chuẩn 3-A đo áp suất CIP (sạch tại chỗ) và các điều kiện của mạch thanh trùng mà không chứa vi khuẩn.
• Dịch vụ ô tô và lốp xe: Ống Bourdon và đồng hồ đo kỹ thuật số xác minh độ lạm phát của lốp, áp suất đường phanh thủy lực và áp suất hệ thống nhiên liệu trong quá trình bảo trì.

Bảo trì và hiệu chuẩn đồng hồ đo áp suất

Ngay cả đồng hồ đo áp suất mạnh mẽ nhất cũng cần được kiểm tra thường xuyên và hiệu chuẩn định kỳ để duy trì độ chính xác và đáng tin cậy. Máy đo chỉ lệch 1–2% trên toàn thang đo trong ứng dụng có mức độ rủi ro cao có thể dẫn đến điều kiện vận hành không an toàn hoặc lỗi quy trình tốn kém.

Các biện pháp bảo trì tiêu chuẩn bao gồm kiểm tra các điểm bất thường trong chuyển động của con trỏ (dính, chuyển động thất thường hoặc không trở về 0), kiểm tra vỏ và cửa sổ bằng kính/polycarbonate xem có vết nứt hay không, xác minh rằng đồng hồ đo chứa đầy chất lỏng không bị mất chất lỏng đổ đầy và đảm bảo rằng các kết nối ren không bị rò rỉ và ăn mòn. Trong các dịch vụ quan trọng, đồng hồ đo phải được tháo ra và thử nghiệm trên băng ghế dự bị theo tiêu chuẩn tham chiếu đã hiệu chuẩn — thường là máy đo trọng tải hoặc bộ so sánh áp suất kỹ thuật số được chứng nhận — trong khoảng thời gian do yêu cầu an toàn của ứng dụng quy định, thường là 6 đến 12 tháng một lần.

Khi đồng hồ đo luôn hiển thị bên ngoài cấp độ chính xác định mức ngay cả sau khi hiệu chuẩn, việc thay thế sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với việc điều chỉnh liên tục. Luôn thay thế bằng máy đo đáp ứng hoặc vượt quá thông số kỹ thuật ban đầu về phạm vi áp suất, độ chính xác và khả năng tương thích với phương tiện.