Các loại đồng hồ đo áp suất khác nhau được sử dụng trong công nghiệp ngày nay là gì?

Đồng hồ đo áp suất là một trong những thiết bị đo lường được sử dụng rộng rãi nhất trong môi trường công nghiệp, được tìm thấy trên nồi hơi, hệ thống thủy lực, máy nén, đường ống và thiết bị thí nghiệm. Mặc dù tất cả chúng đều phục vụ cùng một mục đích cơ bản là chỉ báo áp suất, nhưng các cơ chế bên trong khác nhau đáng kể tùy thuộc vào phạm vi áp suất, môi trường được đo và môi trường mà máy đo phải chịu được. Hiểu được sự khác biệt giữa các thiết kế này giúp các kỹ sư và kỹ thuật viên lựa chọn thiết bị mang lại kết quả đọc chính xác và tồn tại trong các điều kiện vận hành mà thiết bị sẽ gặp phải.

Đồng hồ đo áp suất cơ học và cơ chế bên trong của chúng

Đồng hồ đo cơ học vẫn là loại phổ biến nhất trong ngành công nghiệp nói chung vì chúng không yêu cầu nguồn điện bên ngoài và có lịch sử sử dụng lâu dài về độ tin cậy. Những đồng hồ đo này chuyển đổi áp suất thành chuyển động cơ học, sau đó được chuyển thành số đọc trên mặt số thông qua hệ thống bánh răng và liên kết.

Đồng hồ đo ống Bourdon

Đồng hồ đo ống Bourdon là thiết kế đồng hồ đo áp suất dễ nhận biết nhất, có thể nhận dạng bằng ống kim loại cong, dẹt cuộn bên trong vỏ. Khi áp suất đi vào ống, nó sẽ cố gắng duỗi thẳng ra và độ lệch cơ học nhỏ này được truyền qua một liên kết để xoay con trỏ trên mặt số. Đồng hồ đo ống Bourdon thường được sử dụng cho phạm vi áp suất trung bình đến cao, thường từ 15 psi đến 100.000 psi và được tìm thấy rộng rãi trong các hệ thống thủy lực, đường hơi và ứng dụng khí nén. Hạn chế chính của chúng là giảm độ chính xác ở áp suất rất thấp, khi độ lệch của ống trở nên quá nhỏ để đo một cách đáng tin cậy.

Đồng hồ đo màng

Đồng hồ đo màng sử dụng một đĩa mỏng, linh hoạt, biến dạng để đáp ứng với áp suất tác dụng. Biến dạng này được khuếch đại một cách cơ học và chuyển thành chuyển động của con trỏ. Bởi vì màng ngăn có thể được làm từ vật liệu chống ăn mòn và cách ly cơ chế đo khỏi môi trường xử lý, thiết kế này được ưa chuộng để đo áp suất thấp và cho các ứng dụng liên quan đến các chất nhớt, giống như bùn hoặc ăn mòn nhẹ trong đó ống Bourdon hẹp có thể bị tắc hoặc xuống cấp.

Máy đo viên nang

Đồng hồ đo dạng viên nang bao gồm hai màng ngăn dạng sóng được hàn lại với nhau để tạo thành một viên nang kín. Cấu hình này tạo ra độ nhạy cao hơn so với màng ngăn đơn, làm cho máy đo dạng viên nang rất phù hợp với phép đo áp suất rất thấp, thường nằm trong phạm vi vài inch cột nước lên đến khoảng 25 psi. Chúng thường được sử dụng trong các hệ thống phân phối khí, hệ thống ống dẫn HVAC và các ứng dụng khác, nơi áp suất thay đổi rất nhỏ nhưng vẫn cần được theo dõi chính xác.

Đồng hồ đo ống thổi

Đồng hồ đo ống thổi sử dụng buồng mở rộng kiểu đàn accordion có thể kéo dài hoặc nén khi thay đổi áp suất. Thiết kế này cung cấp diện tích bề mặt lớn hơn để áp suất tác động so với màng ngăn, cho phép đồng hồ đo ống thổi phát hiện chính xác những thay đổi áp suất rất nhỏ. Chúng thường được sử dụng trong điều khiển khí nén áp suất thấp và trong một số ứng dụng đo áp suất tuyệt đối, nơi cần có độ nhạy cao ở mức lực thấp.

Đồng hồ đo áp suất kỹ thuật số và điện tử

Khi các quy trình công nghiệp ngày càng phụ thuộc vào việc ghi dữ liệu và giám sát từ xa, đồng hồ đo áp suất điện tử đã trở thành tiêu chuẩn ở nhiều cơ sở. Thay vì chỉ dựa vào độ lệch cơ học, các đồng hồ đo này sử dụng các bộ phận cảm biến để chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện, sau đó được hiển thị kỹ thuật số hoặc truyền đến hệ thống điều khiển.

Đầu dò đo biến dạng

Cảm biến áp suất dựa trên máy đo biến dạng sử dụng phần tử kim loại hoặc lá mỏng được liên kết với màng ngăn. Khi màng ngăn uốn cong dưới áp suất, điện trở của máy đo biến dạng thay đổi tương ứng và sự thay đổi này được đo và chuyển đổi thành số đọc áp suất đã hiệu chỉnh. Những cảm biến này cung cấp độ chính xác tốt trên nhiều loại áp suất và thường được tích hợp vào các hệ thống điều khiển quá trình, nơi cần có tín hiệu đầu ra 4-20mA để theo dõi liên tục.

Cảm biến áp điện và điện dung

Cảm biến áp điện sử dụng vật liệu bán dẫn có điện trở thay đổi dưới áp suất cơ học, mang lại thời gian phản hồi nhanh và độ nhạy cao, giúp chúng hữu ích trong các ứng dụng có áp suất dao động nhanh, chẳng hạn như thử nghiệm động cơ hoặc đo sốc thủy lực. Ngược lại, cảm biến điện dung đo sự thay đổi điện dung giữa hai tấm khi màng ngăn di chuyển dưới áp suất và được đánh giá cao về độ ổn định và độ chính xác trong các ứng dụng áp suất thấp và chân không, bao gồm sản xuất chất bán dẫn và thiết bị khoa học.

Phân loại đồng hồ đo theo tham chiếu đo lường

Ngoài cơ chế cảm biến bên trong, đồng hồ đo áp suất còn được phân loại theo điểm tham chiếu mà chúng đo lường. Sự phân loại này xác định cách diễn giải số đọc và ứng dụng nào mà máy đo phù hợp.

Đồng hồ đo chênh lệch áp suất đáng được quan tâm đặc biệt vì chúng được sử dụng để suy ra thông tin một cách gián tiếp. Bằng cách đo độ giảm áp suất trên bộ lọc, tấm lỗ hoặc hạn chế khác, kỹ thuật viên có thể xác định xem bộ lọc có cần thay thế hoặc tính toán tốc độ dòng chất lỏng mà không cần đồng hồ đo lưu lượng chuyên dụng hay không. Điều này làm cho máy đo vi sai trở thành công cụ chẩn đoán tiết kiệm chi phí trong hệ thống HVAC, nhà máy xử lý nước và thiết lập lọc công nghiệp.

Đồng hồ đo chuyên dụng cho các điều kiện công nghiệp đòi hỏi khắt khe

Đồng hồ đo cơ học và kỹ thuật số tiêu chuẩn hoạt động tốt trong điều kiện bình thường, nhưng có một số biến thể đặc biệt để giải quyết các yêu cầu về môi trường, độ rung hoặc vệ sinh khắc nghiệt.

Đồng hồ đo màng ngăn cho môi trường ăn mòn hoặc nhớt

Khi chất lỏng xử lý bị ăn mòn, mài mòn hoặc dễ kết tinh bên trong ống hẹp, một màng ngăn được lắp đặt giữa quy trình và máy đo. Con dấu cách ly cơ chế bên trong của máy đo khỏi tiếp xúc trực tiếp với môi trường trong khi truyền áp suất qua chất lỏng làm đầy trơ. Cách thiết lập này phổ biến trong xử lý hóa chất, xử lý nước thải và sản xuất thực phẩm, nơi việc tiếp xúc trực tiếp có thể làm hỏng máy đo hoặc làm nhiễm bẩn sản phẩm.

Đồng hồ đo chứa đầy Glycerin để chống rung

Trong môi trường có độ rung đáng kể, chẳng hạn như gần máy bơm, máy nén hoặc động cơ, đồng hồ đo khô tiêu chuẩn có thể bị dao động con trỏ và mài mòn sớm. Đồng hồ đo chứa đầy chất lỏng, thường sử dụng dầu glycerin hoặc silicone, làm giảm độ rung này và bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi bị mài mòn nhanh chóng, kéo dài tuổi thọ sử dụng và cải thiện độ ổn định của kết quả đọc trong môi trường hoạt động cơ học.

Đồng hồ đo vệ sinh dùng cho thực phẩm, đồ uống và dược phẩm

Đồng hồ đo áp suất vệ sinh được chế tạo với bề mặt nhẵn, không có kẽ hở và sử dụng kết nối ba kẹp hoặc màng phẳng cho phép làm sạch và khử trùng kỹ lưỡng. Những máy đo này được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh cần thiết trong chế biến thực phẩm, sản xuất sữa và sản xuất dược phẩm, trong đó bất kỳ sự tích tụ cặn nào cũng có thể ảnh hưởng đến an toàn sản phẩm hoặc vi phạm các yêu cầu quy định.

Chọn thước đo phù hợp cho một ứng dụng nhất định

Việc chọn một đồng hồ đo áp suất phù hợp bắt đầu bằng việc xác định ba yếu tố chính: phạm vi áp suất dự kiến, tính chất của môi trường xử lý và các điều kiện môi trường xung quanh điểm lắp đặt. Một máy đo được chọn cho phạm vi áp suất quá xa so với áp suất vận hành thực tế sẽ tạo ra số đọc không chính xác, vì hầu hết các máy đo đều chính xác nhất trong khoảng một phần ba giữa của thang đo. Tương tự như vậy, việc chọn một máy đo khô tiêu chuẩn cho đường xả của bơm có độ rung cao có thể sẽ dẫn đến việc hiệu chuẩn lại thường xuyên hoặc hỏng hóc sớm.

• Đối với các hệ thống khí nén, thủy lực hoặc hơi nước thông thường có điều kiện ổn định, máy đo ống Bourdon tiêu chuẩn thường là đủ và tiết kiệm chi phí.
• Đối với các hóa chất ăn mòn hoặc chất lỏng nhớt, máy đo màng ngăn ngăn chặn môi trường xử lý làm hỏng các bộ phận bên trong.
• Để giám sát phân phối khí hoặc HVAC áp suất rất thấp, máy đo dạng viên nang hoặc ống thổi cung cấp độ nhạy cần thiết cho những thay đổi áp suất nhỏ.
• Đối với các hệ thống yêu cầu ghi dữ liệu liên tục hoặc báo động từ xa, máy đo điện tử có tín hiệu đầu ra có thể truyền được tích hợp trực tiếp vào hệ thống điều khiển hiện có.
• Đối với chế biến thực phẩm, đồ uống hoặc dược phẩm, thước đo vệ sinh có thiết kế gắn phẳng, có thể làm sạch đáp ứng các yêu cầu về vệ sinh và quy định.

Cuối cùng, đồng hồ đo áp suất phù hợp là loại phù hợp chính xác với môi trường hoạt động của nó chứ không phải là tùy chọn tiên tiến hoặc đắt tiền nhất hiện có. Dành thời gian để đánh giá phạm vi áp suất, khả năng tương thích của phương tiện và các yếu tố gây áp lực môi trường trước khi mua sẽ ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động tốn kém, kết quả đọc không chính xác và thay thế thiết bị không cần thiết sau này.