Cảm biến áp suất nên được phân loại như thế nào theo chức năng đo lường

— Phân tích có hệ thống từ điều kiện vận hành đến đặc tính tải

I. Vai trò của cảm biến áp suất trong đo lường công nghiệp

Cảm biến áp suất (Bộ chuyển đổi áp suất) là một trong những cảm biến được sử dụng thường xuyên và ứng dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Chức năng cốt lõi của chúng là chuyển đổi tín hiệu áp suất của chất khí hoặc chất lỏng thành tín hiệu điện có thể được sử dụng để thu thập, truyền tải và điều khiển theo các định luật vật lý đã được thiết lập.

Trong các ứng dụng kỹ thuật thực tế, các điều kiện quy trình khác nhau đặt ra các yêu cầu rất khác nhau về đo áp suất, chẳng hạn như nhiệt độ cao, áp suất cao, chống cháy nổ, chống thấm nước, va đập mạnh hoặc môi trường vệ sinh và sạch sẽ. Do đó, việc chọn một cảm biến chỉ dựa trên phạm vi hoặc loại đầu ra là chưa đủ. Việc phân loại cảm biến áp suất theo chức năng đo lường đã trở thành một phương pháp mang tính hướng dẫn hơn trong thực hành kỹ thuật.

II. Các loại cảm biến áp suất được phân loại theo chức năng đo lường

1. Cảm biến áp suất nhiệt độ cao

Cảm biến áp suất nhiệt độ cao chủ yếu được sử dụng trong môi trường hoạt động nơi nhiệt độ của môi trường đo tương đối cao.

Phạm vi nhiệt độ trung bình điển hình: -40 đến 150°C
Giới hạn nhiệt độ trên của cảm biến áp suất thông thường: thường là -40 đến 85°C

Các sản phẩm nhiệt độ cao làm giảm hiệu quả tác động của sự chênh lệch nhiệt độ đến độ chính xác của phép đo thông qua cấu trúc cách ly nhiệt đặc biệt, các bộ phận cảm biến chịu nhiệt độ cao và thiết kế thuật toán bù. Chúng phù hợp cho:

• Đường ống dẫn hơi

• Hệ thống mạch dầu nhiệt độ cao

• Thiết bị phản ứng hóa học

• Công nghiệp nhiệt năng và luyện kim

2. Cảm biến áp suất chống cháy nổ

Cảm biến áp suất chống cháy nổ được sử dụng ở những vị trí nguy hiểm, nơi có khí hoặc bụi dễ cháy hoặc nổ.

Tính năng cốt lõi của chúng là sự an toàn nội tại hoặc thiết kế chống cháy, cho phép ứng dụng an toàn trong:

• Môi trường khí nổ vùng 0

• Khu vực nguy hiểm Vùng 1 và Vùng 2

Các ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Cơ sở hóa dầu

• Hệ thống truyền tải và phân phối khí tự nhiên

• Trạm lưu trữ, vận chuyển và tiếp nhiên liệu dầu khí

• Công nghiệp hóa chất và năng lượng than

Trong khi đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác của phép đo, cảm biến áp suất chống cháy nổ chú trọng hơn đến độ tin cậy của hệ thống và an toàn điện.

3. Cảm biến áp suất chống nước

Cảm biến áp suất chống nước thường có chỉ số bảo vệ IP68, đây là một trong những tiêu chuẩn chống nước cao nhất dành cho cảm biến công nghiệp.

Các tính năng chính bao gồm:

• Cấu trúc kín hoàn toàn

• Khả năng ngâm lâu trong chất lỏng

• Phương pháp cài đặt linh hoạt

Các kịch bản ứng dụng điển hình:

• đo mức

• Giám sát đường ống ngầm

• Dự án thủy lợi và công trình cấp nước

• Hệ thống xử lý nước thải

Trong môi trường ẩm ướt, ngập nước hoặc ngoài trời, hiệu suất chống nước quyết định trực tiếp đến tuổi thọ và độ ổn định của cảm biến.

4. Cảm biến áp suất chống sốc

Cảm biến áp suất chống sốc được thiết kế đặc biệt cho các điều kiện vận hành có biến động áp suất nghiêm trọng và tác động cơ học thường xuyên.

Các đặc điểm chính bao gồm:

• Chống rung động mạnh

• Khả năng chống lại tác động áp suất cao thường xuyên

• Khả năng chống cát và xói mòn hạt

• Khả năng chống mài mòn cao

Các ngành ứng dụng phổ biến:

• Khai thác dầu

• Máy móc xây dựng

• Kỹ thuật xây dựng

• Thiết bị phun vữa và phun xi măng

Trong những trường hợp này, độ bền cơ học của cảm biến thường quan trọng hơn độ chính xác cuối cùng của phép đo.

5. Cảm biến áp suất vệ sinh

Cảm biến áp suất vệ sinh chủ yếu được sử dụng trong ngành thực phẩm, dược phẩm và y tế.

Ưu điểm cốt lõi của họ bao gồm:

• Sử dụng vật liệu thép không gỉ 316L hoặc 316K

• Thiết kế kết cấu không có góc chết

• Dễ dàng làm sạch và khử trùng

• Tuân thủ các yêu cầu về quy trình vệ sinh

Các ứng dụng điển hình bao gồm:

• Dây chuyền sản xuất chế biến thực phẩm

• Thiết bị chế biến dược phẩm

• Hệ thống khí y tế

• Lắp đặt công nghệ sinh học

Trong các ngành này, cảm biến không chỉ là thành phần đo lường mà còn là yếu tố quan trọng trong việc tuân thủ quy trình.

6. Cảm biến áp suất Hammer Union

Cảm biến áp suất Hammer Union là sản phẩm chuyên dụng được thiết kế cho các điều kiện hoạt động khắc nghiệt.

Đặc điểm cấu trúc bao gồm:

• Màng đo cường độ cao

• Cấu trúc truyền lực cơ học đặc biệt

• Quy trình đóng gói nhỏ gọn và mạnh mẽ

Họ cung cấp những lợi thế hiệu suất sau:

• Chống rung

• Chịu được tác động tần số cao, áp suất cao

• Chống xói mòn cát và sỏi

• Khả năng thích ứng với các môi trường khắc nghiệt khác nhau

Các lĩnh vực ứng dụng điển hình:

• Vữa xi măng

• Vết nứt thủy lực

• Gia cố lỗ khoan

• Địa kỹ thuật

III. Phân tích đặc tính tải cảm biến áp suất

Đặc điểm tải là gì

Ở trạng thái lý tưởng, cảm biến áp suất chỉ nên “cảm nhận” áp suất đo được mà không ảnh hưởng đến hệ thống. Tuy nhiên, trong các phép đo thực tế, việc tích hợp cảm biến sẽ:

• Hấp thụ năng lượng từ hệ thống đo

• Gây nhiễu điện hoặc cơ khí

Kết quả là áp suất đo được lệch khỏi giá trị thực. Hiện tượng này được gọi là đặc tính tải hoặc hiệu ứng tải.

Đặc tính tải không phải là lỗi lắp đặt mà là đặc tính vốn có của cảm biến và tác động của chúng chỉ có thể được giảm thiểu thông qua thiết kế và lựa chọn phù hợp.

Đặc điểm tải đầu ra hiện tại

Dòng điện đầu ra là dạng phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp, điển hình là 4–20mA.

Ưu điểm của nó bao gồm:

• Khả năng chống nhiễu mạnh mẽ

• Thích hợp cho việc truyền tải đường dài

• Ảnh hưởng tải tương đối có thể kiểm soát

Mối quan hệ tải chung là:

Tải dòng điện của cảm biến áp suất ≤ {(Us − 7,5) 0,02} Ω

Ở đâu:
Us là điện áp cung cấp.

Đặc tính tải đầu ra điện áp

Các dạng điện áp đầu ra phổ biến bao gồm 0–5V và 0–10V.

Đặc trưng:

• Hệ thống dây điện đơn giản

• Chi phí thấp hơn

• Độ nhạy cao hơn với trở kháng tải

Yêu cầu chung:

Tải điện áp của cảm biến áp suất ≥ 100 kΩ

Nếu trở kháng tải không đủ, có thể xảy ra lỗi đo hoặc thậm chí méo tín hiệu.

IV. Những cân nhắc toàn diện trong việc lựa chọn kỹ thuật

Trong các ứng dụng thực tế, việc lựa chọn cảm biến áp suất không nên tập trung vào một thông số duy nhất mà cần xem xét toàn diện:

• Chức năng đo lường và môi trường hoạt động

• Các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, độ rung và ăn mòn

• Loại tín hiệu đầu ra và điều kiện tải

• Tích hợp hệ thống và bảo trì thuận tiện

Chỉ thông qua phân tích kết hợp phân loại chức năng và đặc tính tải mới có thể đạt được phép đo áp suất ổn định, đáng tin cậy và lâu dài.

Phần kết luận

Cảm biến áp suất có thể được phân loại theo chức năng đo thành các loại nhiệt độ cao, chống cháy nổ, chống thấm nước, chống sốc, vệ sinh và liên kết búa. Mỗi loại được tối ưu hóa về mặt cấu trúc và hiệu suất cho các điều kiện hoạt động cụ thể. Đồng thời, đặc tính tải, như một thuộc tính kỹ thuật quan trọng của cảm biến áp suất, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của phép đo và độ ổn định của hệ thống.

Trong bối cảnh liên tục nâng cấp tự động hóa công nghiệp, sự hiểu biết khoa học về phân loại chức năng của cảm biến áp suất và đặc tính tải là nền tảng để đạt được phép đo chính xác và khả năng kiểm soát đáng tin cậy. Nexisense luôn lấy các ứng dụng kỹ thuật làm định hướng, cung cấp các giải pháp đo áp suất linh hoạt hơn cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau.