Milyen különböző típusú nyomásmérőket használnak ma az iparban?

Nyomásmérők az ipari környezetben legszélesebb körben használt mérőműszerek közé tartoznak, kazánokon, hidraulikus rendszereken, kompresszorokon, csővezetékeken és laboratóriumi berendezéseken egyaránt megtalálhatók. Bár mindegyik ugyanazt az alapvető nyomáskijelzési célt szolgálja, a belső mechanizmusok jelentősen eltérnek a nyomástartománytól, a mérendő közegtől és a környezettől függően, amelyet a mérőműszernek ki kell állnia. Az ezen kialakítások közötti különbségek megértése segít a mérnököknek és a technikusoknak olyan berendezés kiválasztásában, amely pontos leolvasást ad, és túléli a működési feltételeket, amelyekkel szembe kell néznie.

Mechanikus nyomásmérők és belső mechanizmusaik

A mechanikus mérőműszerek továbbra is a legelterjedtebb típusok az általános iparban, mivel nem igényelnek külső áramforrást, és hosszú a megbízhatóságuk. Ezek a mérőeszközök a nyomást mechanikus mozgássá alakítják át, amelyet azután egy fogaskerekek és kapcsolók rendszerén keresztül leolvasnak a tárcsa leolvasására.

Bourdon csőmérők

A Bourdon csöves mérőműszerek a legismertebb nyomásmérő kialakítás, amely a ház belsejében tekercselt ívelt, lapított fémcsőről azonosítható. Amint a nyomás belép a csőbe, az megpróbál kiegyenesedni, és ez az enyhe mechanikai elhajlás egy összeköttetésen keresztül kerül átadásra, hogy a mutatót a tárcsán keresztül forgatja. A Bourdon csöves mérőeszközöket jellemzően közepes és nagy nyomástartományokhoz használják, általában 15 psi és 100 000 psi között, és széles körben megtalálhatók hidraulikus rendszerekben, gőzvezetékekben és sűrített levegős alkalmazásokban. Fő korlátjuk a csökkentett pontosság nagyon alacsony nyomáson, ahol a cső elhajlása túl kicsi lesz a megbízható méréshez.

Membránmérők

A membránmérők vékony, rugalmas tárcsát használnak, amely az alkalmazott nyomás hatására deformálódik. Ezt az alakváltozást mechanikusan felerősítjük és mutató mozgássá alakítjuk. Mivel a membrán korrózióálló anyagokból készülhet, és elszigeteli a mérőmechanizmust a technológiai közegtől, ez a kialakítás előnyös alacsony nyomás mérésére, valamint viszkózus, iszapszerű vagy enyhén korrozív anyagokat tartalmazó alkalmazásokra, ahol egy keskeny Bourdon-cső eltömődhet vagy lebomolhat.

Kapszula mérőeszközök

A kapszula-mérők két hullámos membránból állnak, amelyeket egymáshoz hegesztettek, hogy lezárt kapszulát képezzenek. Ez a konfiguráció nagyobb érzékenységet biztosít, mint az egyetlen membrán, így a kapszulamérők jól alkalmasak nagyon alacsony nyomás mérésére, gyakran néhány hüvelyk vízoszlop tartományban, körülbelül 25 psi-ig. Gyakran használják gázelosztó rendszerekben, HVAC csatornákban és más olyan alkalmazásokban, ahol a nyomásváltozások finomak, de még mindig pontosan ellenőrizni kell őket.

Fújtatós mérőeszközök

A fújtatós mérőeszközök harmonika-stílusú tágítható kamrát használnak, amely a nyomás változásával megnyúlik vagy összenyomódik. Ez a kialakítás nagyobb felületet biztosít a nyomás számára, mint a membrán, lehetővé téve, hogy a csőmembrános mérőeszközök pontosan érzékeljék a nagyon kis nyomásváltozásokat. Általában alacsony nyomású pneumatikus vezérlésekben és bizonyos abszolút nyomásmérési alkalmazásokban használják, ahol nagy érzékenységre van szükség alacsony erőszint mellett.

Digitális és elektronikus nyomásmérők

Mivel az ipari folyamatok egyre inkább az adatnaplózásra és a távfelügyeletre támaszkodnak, az elektronikus nyomásmérők számos létesítményben szabványossá váltak. Ahelyett, hogy pusztán a mechanikai elhajlásra támaszkodnának, ezek a mérőeszközök olyan érzékelőelemeket használnak, amelyek a nyomást elektromos jellé alakítják, amelyet aztán digitálisan megjelenítenek vagy továbbítanak egy vezérlőrendszernek.

Nyújtásmérő jelátalakítók

A nyúlásmérő alapú nyomásérzékelők vékony fém- vagy fóliaelemet használnak, amely a membránhoz van kötve. Ahogy a membrán nyomás alatt meghajlik, a nyúlásmérő elektromos ellenállása arányosan változik, és ezt a változást megmérik és kalibrált nyomásértékké alakítják át. Ezek az érzékelők jó pontosságot biztosítanak a nyomások széles tartományában, és általában olyan folyamatvezérlő rendszerekbe integrálják őket, ahol 4-20 mA-es kimeneti jel szükséges a folyamatos monitorozáshoz.

Piezorezisztív és kapacitív érzékelők

A piezorezisztív érzékelők olyan félvezető anyagokat használnak, amelyek ellenállása mechanikai igénybevétel hatására változik, gyors reakcióidőt és nagy érzékenységet kínálva, ami hasznossá teszi őket gyorsan ingadozó nyomású alkalmazásokban, mint például a motortesztelés vagy a hidraulikus ütésmérés. A kapacitív érzékelők ezzel szemben mérik a két lemez közötti kapacitásváltozást, amikor a membrán nyomás alatt mozog, és stabilitásuk és pontosságuk miatt értékelik őket alacsony nyomású és vákuum alkalmazásokban, beleértve a félvezetőgyártást és a tudományos műszereket.

A mérőeszközök osztályozása mérési referencia szerint

A belső érzékelési mechanizmuson túl a nyomásmérőket aszerint is kategorizálják, hogy milyen referenciaponthoz viszonyítanak. Ez a besorolás határozza meg, hogyan kell értelmezni a leolvasott értéket, és mely alkalmazásokhoz alkalmas a mérőeszköz.

Különös figyelmet érdemelnek a nyomáskülönbség-mérők, mert közvetett információk levonására szolgálnak. A nyomásesés szűrőn, nyíláslemezen vagy más korlátozáson történő mérésével a szakemberek meghatározhatják, hogy a szűrőt cserélni kell-e, vagy kiszámíthatják a folyadék áramlási sebességét anélkül, hogy külön áramlásmérőre lenne szükségük. Ez a differenciálmérőket költséghatékony diagnosztikai eszközzé teszi a HVAC-rendszerekben, vízkezelő berendezésekben és ipari szűrőberendezésekben.

Speciális mérőeszközök az igényes ipari körülményekhez

A szabványos mechanikus és digitális műszerek jól működnek normál körülmények között, de számos speciális változat létezik a kemény technológiai közegek, a vibráció vagy az egészségügyi követelmények kezelésére.

Membrántömítésmérők korrozív vagy viszkózus közegekhez

Ha a technológiai folyadék korrozív, koptató hatású vagy hajlamos a keskeny csövek belsejében kristályosodni, a folyamat és a mérőeszköz közé membrántömítést kell beépíteni. A tömítés elszigeteli a mérőeszköz belső mechanizmusát a közeggel való közvetlen érintkezéstől, miközben a nyomást inert töltőfolyadékon keresztül továbbítja. Ez a beállítás gyakori a vegyi feldolgozásban, a szennyvízkezelésben és az élelmiszergyártásban, ahol a közvetlen expozíció egyébként károsítaná a mérőeszközt vagy szennyezné a terméket.

Glicerinnel töltött műszerek a rezgésállóságért

Jelentős vibrációjú környezetben, például szivattyúk, kompresszorok vagy motorok közelében, a szabványos száraz mérőműszerek a mutató lebegésétől és az idő előtti kopástól szenvedhetnek. A folyadékkal töltött mérőeszközök, amelyek jellemzően glicerint vagy szilikonolajat használnak, csillapítják ezt a rezgést és megvédik a belső alkatrészeket a gyors kopástól, meghosszabbítva az élettartamot és javítva a leolvasási stabilitást mechanikusan aktív környezetben.

Egészségügyi mérőeszközök élelmiszer-, ital- és gyógyszerészeti használatra

Az egészségügyi nyomásmérők sima, résmentes nedvesített felülettel készülnek, és háromszorítós vagy öblítőmembrános csatlakozásokat használnak, amelyek lehetővé teszik az alapos tisztítást és sterilizálást. Ezeket a mérőeszközöket úgy tervezték, hogy megfeleljenek az élelmiszer-feldolgozásban, a tejtermékgyártásban és a gyógyszergyártásban megkövetelt higiéniai szabványoknak, ahol a szermaradványok felhalmozódása veszélyeztetheti a termékbiztonságot vagy megsértheti a szabályozási követelményeket.

A megfelelő mérőeszköz kiválasztása egy adott alkalmazáshoz

A megfelelő nyomásmérő kiválasztása három kulcsfontosságú tényező azonosításával kezdődik: a várható nyomástartomány, a technológiai közeg jellege és a telepítési helyet körülvevő környezeti feltételek. A tényleges üzemi nyomás feletti nyomástartományra kiválasztott mérőműszer pontatlan leolvasást ad, mivel a legtöbb műszer a skála középső harmadán belül a legpontosabb. Hasonlóképpen, ha a nagy vibrációjú szivattyú nyomóvezetékéhez szabványos száraz mérőt választunk, az valószínűleg gyakori újrakalibrálást vagy idő előtti meghibásodást eredményez.

• Az általános sűrített levegős, hidraulikus vagy gőzrendszereknél stabil körülmények között általában elegendő és költséghatékony a szabványos Bourdon csöves mérő.
• Korrozív vegyszerek vagy viszkózus folyadékok esetén a membrántömítés mérőeszköze megakadályozza, hogy a folyamatközeg megsértse a belső alkatrészeket.
• A nagyon alacsony nyomású HVAC vagy gázelosztás felügyeletéhez egy kapszula vagy csőmembrán biztosítja a kis nyomásváltozásokhoz szükséges érzékenységet.
• Folyamatos adatrögzítést vagy távoli riasztást igénylő rendszereknél egy továbbítható kimeneti jellel rendelkező elektronikus mérőműszer közvetlenül integrálható a meglévő vezérlőrendszerekbe.
• Élelmiszer-, ital- vagy gyógyszeripari feldolgozáshoz a tisztítható, süllyesztett kivitelű egészségügyi mérőműszer megfelel a higiéniai és szabályozási követelményeknek.

Végső soron a megfelelő nyomásmérő az, amely pontosan illeszkedik a működési környezetéhez, nem pedig a legfejlettebb vagy legdrágább opció. Ha időt szán a nyomástartomány, a médiakompatibilitás és a környezeti stressztényezők vásárlás előtti értékelésére, elkerülheti a költséges állásidőt, a pontatlan leolvasásokat és a szükségtelen berendezések cseréjét.