Što je mjerač tlaka? Vrste, rad i primjene

Što je mjerač tlaka?

Tehničar provjerava brojčanik na ispusnom vodu pumpe kako bi potvrdio da je očitanje unutar sigurnog raspona. Ta brza vizualna provjera, koja se ponavlja tisuće puta dnevno, oslanja se na jedan od najstarijih instrumenata u industriji: manometar.

Manometar je instrument koji mjeri tlak plina ili tekućine u zatvorenom sustavu i prikazuje vrijednost na brojčaniku ili digitalnom ekranu. Većina mehaničkih mjerača ne treba vanjsko napajanje: sam tlak pomiče pokazivač preko kalibrirane ljestvice, što ih čini najekonomičnijim načinom za praćenje tlaka u industrijskoj, komercijalnoj i kućanskoj opremi.

Manometar nije transmiter. Mjerač daje lokalno očitanje; odašiljač pretvara tlak u električni signal, kao što je 4-20 mA ili Modbus, za PLC ili daljinski zaslon. Mnogi sustavi koriste oboje: mjerač za provjeru na licu mjesta i odašiljač za automatsku kontrolu.

Najčešća konfiguracija je analogni, izravno montirani mjerač s Bourdonovom cijevi i mjedenim ili nehrđajućim čeličnim dijelovima koji su namočeni. Za konkretan primjer, uobičajeni mjerači tlaka opće namjene poput serije Y60 tipična su polazna točka za OEM opremu.

Kako radi mjerač tlaka?

Unutar manometra, procesni tlak gura fleksibilni senzorski element, a zupčanik pretvara to kretanje u rotaciju pokazivača.

Element osjetljiv na tlak: Bourdonova cijev

Bourdonova cijev je najrašireniji senzorni element. To je zakrivljena ili spiralna metalna cijev ovalnog presjeka. Kada pritisak uđe, poprečni presjek pokušava postati okrugao, uzrokujući da se cijev malo ispravi. Taj mali pomak, često manji od milimetra, pokreće vezu povezanu s pokretom. Bourdonove cijevi su precizne, robusne i jeftine, a pokrivaju najširi raspon, od 60 mbara do nekoliko tisuća bara.

Alternativni senzorski elementi: dijafragma i kapsula

Ne odgovara svaki medij Bourdonovoj cijevi. Element dijafragme je tanki metalni disk koji se savija pod pritiskom; mjerači dijafragme mjere niže tlakove i, s brtvom dijafragme, mogu rukovati viskoznim, kontaminiranim ili korozivnim medijima. Element kapsule je napravljen od dvije valovite dijafragme zavarene zajedno i dovoljno je osjetljiv za vrlo niske tlakove kao što je promaja u peći. Odabir senzorskog elementa postavlja raspon upotrebljivog tlaka i medij koji mjerač može sigurno kontaktirati.

Sklop pokreta i kućišta

Pokret, precizni set zupčanika, pojačava otklon u rotaciju pokazivača. Slučaj štiti mehanizam; kontinuirane vibracije ili pulsacije zahtijevaju kućište napunjeno uljem, čija tekućina za prigušivanje umiruje kazaljku i podmazuje zupčanike. Procesni priključak, obično 1/4 in. NPT ili 1/2 in. BSP, uvija se u cijev, spremnik ili stroj.

Mjerni tlak u odnosu na apsolutni tlak u odnosu na diferencijalni tlak

Očitavanje tlaka uvijek se odnosi na referentnu točku, a referenca određuje što manometar pokazuje.

Apsolutni tlak odnosi se na savršeni vakuum. To je pravi tlak tekućine, povezan s bankomatosferskim tlakom prema P _trbušnjaci = P _mjerač P _atm . Apsolutni mjerači sadrže unutarnju vakuumsku referentnu komoru, tako da se očitanja ne mijenjaju s vremenom ili nadmorskom visinom. Tipična upotreba: barometarsko praćenje i vakuumsko premazivanje.

Mjerni tlak odnosi se na atmosferski tlak. Standardni mjerač očitava nulu kada je otvoren prema atmosferi; brojčanik pokazuje tlak iznad ambijentalnog. Većina industrijskih mjerača, od spremnika zraka do hidrauličkih preša i pumpi za vodu, prikazuje nadtlak.

Diferencijalni tlak je razlika između dvije točke. Diferencijalni mjerač ima dva procesna priključka i izravno pokazuje razliku; uobičajene upotrebe uključuju praćenje začepljenja filtra, razine tekućine u zatvorenim spremnicima i protoka kroz ploču otvora.

Složeni mjerač očitava i vakuum i pozitivan tlak na jednoj skali, prelazeći nulu u sredini. Manometar u gumama pokazuje manometar; mjerenje vakuuma za praćenje u komori za pakiranje zahtijeva apsolutni ili složeni dizajn.

Uobičajene jedinice za tlak koje se koriste na mjeračima

Tlakomjeri se izrađuju s različitim jediničnim ljestvicama ovisno o regionalnim standardima. Donja tablica navodi jedinice koje ćete najčešće susresti.

Za brzu pretvorbu, 1 bar je približno 14,5 psi ili 100 kPa, a 1 MPa jednak je 10 bara. Izvozna oprema često koristi brojčanike s dvije skale, kao što su psi i bar, kako bi se izbjegle pogreške.

Glavne vrste mjerača tlaka

Mjerači tlaka mogu se klasificirati prema referenci, senzorskom elementu i konstrukciji. Ove tri točke gledišta usklađuju mjerač s njegovim radnim uvjetima.

Referencom: mjerač, apsolutni i diferencijalni

Ova klasifikacija slijedi gore objašnjenu referencu. Standardni mjerač mjeri u odnosu na atmosferu; apsolutni mjerač sadrži vakuumsku komoru; diferencijalni mjerač ima dva priključka i pokazuje razliku.

Po osjetnom elementu: Bourdonova cijev, dijafragma, kapsula

Mjerači s Bourdonovom cijevi pokrivaju najširi raspon, od oko 60 mbara do tisuća bara, i odgovaraju većini općih zadataka. Membranski mjerači podnose niže tlakove i toleriraju prljave ili agresivne medije. Kapsulasti mjerači rezervirani su za vrlo niske tlakove, obično ispod 600 mbara, kao što je propuh peći.

Posebnom konstrukcijom: zabrtvljeno, otporno na koroziju, otporno na udarce, otporno na eksploziju

Kada je procesni medij viskozan, nosi čestice ili ima tendenciju začepljenja osjetnog elementa, brtva dijafragme izolira unutarnje dijelove mjerača. U komunalnim i industrijskim vodovodnim postrojenjima, mjerači sa zabrtvljenom dijafragmom koji se koriste u vodovima za obradu vode sprječavaju mulj i suspendirane krute tvari da blokiraju element dok daju stabilno očitanje.

Kada je okolina korozivna, kao što su kemijska postrojenja ili morske platforme, konstrukcija od potpuno nehrđajućeg čelika štiti navlažene dijelove i kućište. Petrokemijska postrojenja kombiniraju nehrđajući čelik s kućištem napunjenim uljem; manometri otporni na udarce punjeni uljem za petrokemijsku upotrebu standardna su specifikacija u rafinerijama i pretovarnim stanicama.

Za zapaljive plinove ili zapaljivu prašinu, mjerači otporni na eksploziju s kućištima za teške uvjete rada i spojevima otpornim na vatru sprječavaju unutarnje iskre da zapale atmosferu.

Mjerači otporni na udarce, punjeni uljem također su uobičajeni na mobilnoj opremi; hidrauličke pogonske jedinice, kompresori i brodski motori stvaraju vibracije koje bi brzo zamorile suhomjerno kućište.

Analogni naspram digitalnih mjerača tlaka

Analogni mehanički mjerači ostaju zadani za lokalnu indikaciju: ne trebaju napajanje i podnose grubu uporabu. Digitalni mjerači nude veću točnost, često od 0,1% do 0,5% pune skale, i daju rezultate za bilježenje podataka ili daljinski nadzor. Dobro podnose vibracije, ali trebaju bateriju i ne vole ekstremne temperature. Dva su komplementarna: analogni za izravno očitavanje, digitalni za preciznost.

Primjena mjerača tlaka u industriji

Različite industrije stvaraju različite uvjete tlaka, zbog čega proizvođači različito izrađuju mjerače.

• Petrokemija i energetika: cjevovodi, spremnici i pumpne stanice oslanjaju se na mjerače od nehrđajućeg čelika, punjene uljem i otporne na eksploziju za korozivne medije i opasne zone.
• Obrada vode: sustavi reverzne osmoze i filtri za praćenje napajanja i diferencijalnog tlaka; mjerači zabrtvljeni dijafragmom sprječavaju začepljenje od mulja i čestica.
• HVAC i hlađenje: krugovi rashladnog sredstva i rashladni uređaji uzrokuju skokove tlaka; HVAC mjerači tlaka s kapilarom Ostavite brojčanik podalje od vrućih cijevi, štiteći pokret.
• Medicinska oprema: mjerači krvnog tlaka, regulatori kisika i vakuumski aspiratori trebaju precizne mjerače koji se mogu čistiti; mjerači tlaka medicinske kvalitete izgrađeni su za ove osjetljive aplikacije.
• Kućanski aparati: aparati za kavu provjeravaju tlak ekstrakcije, a pročistači vode prate tlak membrane; ovi kompaktni mjerači koriste materijale koji dolaze u dodir s hranom i zahtijevaju malo održavanja.
• Pomorstvo i automobili: strojarnice i nadzorne ploče koriste mjerače otporne na vibracije za sustave tlaka ulja i zračne kočnice; zapečaćene ili uljem napunjene kutije drže iglu mirnom.
• Industrijska proizvodnja: Oprema za CNG, razvodna oprema izolirana plinom SF6 i sustavi za zavarivanje koriste mjerače usklađene s određenim plinovima i sigurnosnim zahtjevima.

Isti fizički princip, gdje pritisak skreće osjetilni element, primjenjuje se drugačije u svakoj industriji. Mjerač rafinerijske kvalitete beskoristan je unutar aparata za kavu: mediji, okoliš, prostor i sigurnosni standardi jednostavno su drugačiji.

Kako odabrati pravi manometar za svoju primjenu

Sustavan pristup sprječava većinu pogrešaka pri odabiru. Prođite kroz ovih pet koraka.

1. Identificirajte medije. Je li nagrizajuće, viskozno ili puno krutih tvari? Voda puna mulja će začepiti standardnu ​​Bourdonovu cijev, stoga odredite brtvu dijafragme ili odgovarajući materijal za vlaženje. Čisti zrak, ulje i para odgovaraju dijelovima od mesinga ili nehrđajućeg čelika.
2. Definirajte raspon tlaka i točnost. Izbjegavajte trčanje na vrhu ljestvice; idealna radna točka je između 25% i 75% pune skale. Stabilan proces od 50 bara odgovara mjeraču od 0 do 100 bara.
3. Procijenite okruženje instalacije. Vibracije zahtijevaju kućište napunjeno uljem; visoka temperatura okoline može zahtijevati daljinsku montažu; opasne atmosfere zahtijevaju konstrukciju i certifikaciju otpornu na eksploziju.
4. Odaberite spoj i montažu. Uskladite vrstu i veličinu navoja (NPT, BSP, metrički) s postojećim priključkom i odlučite između donje, stražnje ili montaže na panel.
5. Odlučite trebate li električni izlaz. Samo lokalno očitavanje znači da je dovoljan mehanički mjerač; ako signal mora doći do kontrolera, odaberite transmiter ili hibridni mjerač s brojčanikom i izlazom.

Kada su ti parametri jasni, raspon odabira se brzo sužava. Za standardne zadatke zraka, vode, ulja i hidraulike, pregledajte kompletan asortiman općih mjerača tlaka na stranici proizvoda proizvođača, a kompatibilnost medija potvrdite kod dobavljača prije naručivanja.

Osnove održavanja i kalibracije

Tlakomjeri su pouzdani, ali to su precizni instrumenti koji zaslužuju osnovnu brigu. Četiri navike pokrivaju većinu situacija:

• Provjerite nultu poziciju. Kada je sustav bez tlaka, kazaljka bi trebala biti na nuli; konstantni pomak znači deformirani osjetni element ili istrošeni mehanizam.
• Gledajte ponašanje pokazivača. Blago titranje je normalno, ali jako titranje ukazuje na gubitak unutarnjeg prigušivanja ili začepljen otvor.
• Pregledajte prozor i kućište. Vlaga unutar suhog mjerača znači da brtva nije uspjela; zamijenite ga prije nego što korozija ošteti mehanizam.
• Kalibrirajte prema rasporedu. Godišnja ponovna kalibracija je osnova za opću uslugu; aplikacije kritične za kvalitetu trebaju češće provjere. Usporedite s referentnim standardom i zamijenite ga ako pogreška prelazi njegovu klasu točnosti.

Izolacijski ventil omogućuje uklanjanje mjerača bez prekidanja procesa, a prigušivač ili sifonska petlja štiti od vodenog udara i pare. Uz ovu brigu, kvalitetan mjerač može raditi godinama. Zamijenite instrument kada brojčanik postane nečitljiv, igla se zabode ili je kućište oštećeno; neočekivani kvar košta više od novog mjerača.

Zaključak

Manometar odgovara na pitanje koje se stalno pojavljuje u inženjerstvu: koliki je sada tlak u ovom sustavu? Mehanički mjerači odgovaraju na to bez električne energije, po niskoj cijeni i s dovoljnom točnošću za većinu industrijskih i komercijalnih primjena.

Razumijevanje načina na koji senzorni element radi, kako se mjerni tlak razlikuje od apsolutnih i diferencijalnih očitanja i zašto industrije zahtijevaju različite konstrukcije pomoći će vam da odredite pravi instrument. Počnite s medijem, rasponom tlaka i okruženjem instalacije. Ako bilo koji detalj nije jasan, obratite se proizvođaču s konkretnim informacijama o procesu i neka stručnjak preporuči testirani model za vašu primjenu.