Mikä on painemittari? Tyypit, työskentely ja sovellukset

Mikä on painemittari?

Teknikko tarkistaa pumpun painelinjan valitsin varmistaakseen, että lukema on turvallisella alueella. Tämä nopea silmämääräinen tarkastus, joka toistetaan tuhansia kertoja päivässä, perustuu yhteen alan vanhimmista instrumenteista: painemittarista.

Painemittari on laite, joka mittaa kaasun tai nesteen painetta suljetussa järjestelmässä ja näyttää arvon kellotaululla tai digitaalisella näytöllä. Useimmat mekaaniset mittarit eivät tarvitse ulkoista virtaa: paine itsessään siirtää osoitinta kalibroidun asteikon poikki, mikä tekee niistä taloudellisimman tavan seurata painetta teollisuuden, kaupan ja kotitalouksien laitteissa.

Painemittari ei ole lähetin. Mittari tarjoaa paikallisen lukeman; lähetin muuntaa paineen sähköiseksi signaaliksi, kuten 4-20 mA tai Modbus, PLC- tai etänäytölle. Monet järjestelmät käyttävät molempia: mittaria paikan päällä tapahtuvaan todentamiseen ja lähetintä automaattiseen ohjaukseen.

Yleisin kokoonpano on analoginen, suoraan asennettu mittari, jossa on Bourdon-putki ja messingistä tai ruostumattomasta teräksestä kostutetut osat. Konkreettisena esimerkkinä yleiset yleiskäyttöiset painemittarit, kuten Y60-sarja, ovat tyypillinen lähtökohta OEM-laitteille.

Kuinka painemittari toimii?

Painemittarin sisällä prosessipaine työntyy joustavaa anturielementtiä vasten, ja vaihteisto muuttaa tämän liikkeen osoittimen pyörimiseksi.

Painetta anturielementti: Bourdon-putki

Bourdon-putki on yleisimmin käytetty anturielementti. Se on kaareva tai kierteinen metalliputki, jonka poikkileikkaus on soikea. Kun painetta tulee sisään, poikkileikkaus yrittää pyöreä, jolloin putki suoristuu hieman. Tämä pieni siirtymä, usein alle millimetri, käyttää liikkeeseen kiinnitettyä vipua. Bourdon-putket ovat tarkkoja, kestäviä ja edullisia, ja ne kattavat laajimman alueen 60 mbaariista useisiin tuhansiin baareihin.

Vaihtoehtoiset anturielementit: kalvo ja kapseli

Kaikki mediat eivät sovi Bourdon-putkeen. Kalvoelementti on ohut metallilevy, joka taipuu paineen alaisena; Kalvomittarit mittaavat alhaisempia paineita ja kalvotiivisteellä voidaan käsitellä viskoosia, saastunutta tai syövyttävää materiaalia. Kapselielementti koostuu kahdesta yhteen hitsatusta aallotettusta kalvosta ja on riittävän herkkä erittäin alhaisille paineille, kuten uunivedolle. Anturielementin valinta määrittää käytettävän painealueen ja väliaineen, johon mittari voi turvallisesti koskettaa.

Movement and Case Assembly

Liike, tarkkuusvaihdesarja, vahvistaa taipuman osoittimen kiertoon. Kotelo suojaa mekanismia; jatkuva tärinä tai pulsaatio vaatii öljytäytteistä koteloa, jonka vaimennusneste tasaa osoittimen ja voitelee vaihteet. Prosessiliitäntä, yleensä 1/4 tuumaa NPT tai 1/2 tuumaa BSP, kierretään putkeen, säiliöön tai koneeseen.

Mittaripaine vs. absoluuttinen paine vs. paine-ero

Painelukema viittaa aina referenssipisteeseen, ja viite määrittää, mitä mittari näyttää.

Absoluuttinen paine viittaa täydelliseen tyhjiöön. Se on nesteen todellinen paine, joka liittyy P:n ilmakehän paineeseen _abs = P _mittari P _atm . Absoluuttiset mittarit sisältävät sisäisen tyhjiön vertailukammion, joten lukemat eivät muutu sään tai korkeuden mukaan. Tyypillisiä käyttökohteita: barometrinen valvonta ja tyhjiöpinnoitus.

Mittaripaine viittaa ilmakehän paineeseen. Vakiomittari näyttää nollaa, kun se on auki ilmakehään; kellotaulu näyttää ympäristön paineen. Useimmat teollisuusmittarit ilmavastaanottimista hydraulipuristimiin ja vesipumppuihin näyttävät mittaripainetta.

Paine-ero on kahden pisteen välinen ero. Differentiaalimittarissa on kaksi prosessiliitäntää ja se näyttää eron suoraan; yleisiä käyttötarkoituksia ovat suodattimen tukkeutumisen, suljettujen säiliöiden nestetason ja aukkolevyn läpi kulkevan virtauksen valvonta.

Yhdistelmämittari lukee sekä tyhjiön että positiivisen paineen yhdellä asteikolla ja ylittää nollan keskellä. Rengaspainemittari näyttää ylipaineen; mittarin valvontatyhjiö pakkauskammiossa tarvitsee absoluuttisen tai yhdistelmärakenteen.

Mittareissa käytetyt yleiset paineyksiköt

Painemittarit rakennetaan eri yksikköasteikoilla alueellisten standardien mukaan. Alla olevassa taulukossa on lueteltu yksiköt, joita tapaat useimmin.

Taulukko 1. Mittarikelloissa yleisesti esiintyvät paineyksiköt ja niiden tyypillinen alueellinen käyttö.
Yksikkö	määritelmä	Tyypillinen käyttö
psi	puntaa neliötuumaa kohti; 1 psi ≈ 6,895 kPa	Pohjois-Amerikka; rengaspaineet, hydrauliikka, pneumatiikka
bar	1 bar ≈ 100 kPa ≈ 14,5 psi	Eurooppa; prosessiputket, kompressorit, teollisuuskaasut
kPa / Pa	kilopascal tai pascal; SI-paineyksiköt	LVI-, tieteelliset ja tekniset sovellukset
MPa	1 MPa = 1 000 kPa = 10 baaria	Korkeapainehydrauliikka, vesisuihkuleikkaus
kgf/cm²	kilo-voima neliösenttimetriä kohti; ≈ 0,981 bar	Vanhat laitteet Aasiassa ja osassa Eurooppaa

Nopeaa muuntamista varten 1 baari on noin 14,5 psi tai 100 kPa ja 1 MPa vastaa 10 baaria. Vientilaitteet käyttävät usein kahden asteikon valitsimia, kuten psi ja bar, virheiden välttämiseksi.

Painemittarien päätyypit

Painemittarit voidaan luokitella referenssin, anturielementin ja rakenteen mukaan. Nämä kolme näkökulmaa sopivat hyvin sen työolosuhteisiin.

Viitteen mukaan: Mittari, Absoluuttinen ja Differentiaali

Tämä luokitus noudattaa edellä selostettua viittausta. Vakiomittari mittaa suhteessa ilmakehään; absoluuttinen mittari sisältää tyhjökammion; differentiaalimittarissa on kaksi porttia ja se näyttää eron.

Anturielementillä: Bourdon-putki, kalvo, kapseli

Bourdon-putkimittarit kattavat laajimman alueen, noin 60 mbarista tuhansiin baareihin, ja ne sopivat useimpiin yleisiin tehtäviin. Kalvomittarit käsittelevät alhaisempia paineita ja sietävät likaisia tai aggressiivisia aineita. Kapselimittarit on varattu erittäin alhaisille paineille, tyypillisesti alle 600 mbar, kuten uunin vetolle.

Erikoisrakenteella: Tiivistetty, korroosionkestävä, iskunkestävä, räjähdyssuojattu

Kun prosessiväliaine on viskoosia, sisältää hiukkasia tai pyrkii tukkimaan anturielementin, kalvotiiviste eristää mittarin sisäosat. Kunnallisissa ja teollisissa vesilaitoksissa vedenkäsittelylinjoissa käytetyt kalvotiivistetyt mittarit estävät lietteen ja suspendoituneen kiintoaineen tukkimasta elementtiä ja antavat vakaan lukeman.

Kun ympäristö on syövyttävää, kuten kemiantehtaita tai offshore-lauttoja, täysin ruostumaton teräsrakenne suojaa kastuneita osia ja koteloa. Petrokemian laitokset yhdistävät ruostumattoman teräksen öljytäytteiseen koteloon; Öljytäytteiset iskunkestävät painemittarit petrokemian käyttöön ovat vakiovarusteita jalostamoissa ja siirtoasemissa.

Syttyville kaasuille tai palavalle pölylle räjähdyssuojatut mittarit, joissa on raskaat kotelot ja tulenkestävät liitokset, estävät sisäisiä kipinöitä syttymästä ilmakehään.

Iskunkestävät, öljytäytteiset mittarit ovat yleisiä myös liikkuvissa laitteissa; hydrauliset voimayksiköt, kompressorit ja merimoottorit synnyttävät tärinää, joka väsyttää nopeasti kuivakotelon mittarin.

Analogiset vs. digitaaliset painemittarit

Analogiset mekaaniset mittarit pysyvät oletusarvoina paikallisille indikoinneille: ne eivät tarvitse virtaa ja kestävät kovaa käyttöä. Digitaaliset mittarit tarjoavat suuremman tarkkuuden, usein 0,1–0,5 % täydestä asteikosta, ja tarjoavat ulostulot tiedon kirjaamiseen tai etävalvontaan. Ne sietävät hyvin tärinää, mutta tarvitsevat akun eivätkä pidä äärimmäisistä lämpötiloista. Nämä kaksi täydentävät toisiaan: analoginen suoraa lukemista varten, digitaalinen tarkkuutta varten.

Painemittarien teollisuussovellukset

Eri toimialat luovat erilaisia paineolosuhteita, minkä vuoksi valmistajat rakentavat mittarit eri tavalla.

Petrokemian ja energia: putkistot, varastosäiliöt ja pumppuasemat käyttävät ruostumattomasta teräksestä valmistettuja, öljytäytteisiä ja räjähdyssuojattuja mittareita syövyttäville aineille ja vaarallisille alueille.
Vedenkäsittely: käänteisosmoosijärjestelmät ja suodatinjalkineet valvovat syöttöä ja paine-eroa; Kalvotiivistetyt mittarit estävät lietteen ja hiukkasten aiheuttaman tukkeutumisen.
LVI ja jäähdytys: kylmäainepiirit ja jäähdyttimet aiheuttavat painepiikkejä; LVI-painemittarit kapillaarilla anna kellotaulun olla kaukana kuumista putkista, mikä suojaa liikettä.
Lääketieteelliset laitteet: verenpainemittarit, hapensäätimet ja tyhjiöimurit tarvitsevat tarkat, puhdistettavat mittarit; lääketieteelliset painemittarit on suunniteltu näitä herkkiä sovelluksia varten.
Kodinkoneet: kahvinkeittimet tarkistavat uuttopaineen ja vedenpuhdistimet valvovat kalvopainetta; Nämä kompaktit mittarit käyttävät elintarvikkeiden kanssa kosketuksiin joutuvia materiaaleja ja vaativat vain vähän huoltoa.
Meri- ja autoteollisuus: konehuoneissa ja kojelaudoissa käytetään tärinänkestäviä öljynpaine- ja ilmajarrujärjestelmiä; suljetut tai öljytäytteiset kotelot pitävät neulan vakaana.
Teollinen tuotanto: CNG-laitteet, SF6-kaasueristeiset kytkinlaitteet ja hitsausjärjestelmät käyttävät mittareita, jotka on sovitettu tiettyihin kaasuihin ja turvallisuusvaatimuksiin.

Samaa fyysistä periaatetta, jossa paine taivuttaa anturielementtiä, sovelletaan eri tavoin kaikilla toimialoilla. Jalostamotason mittari on hyödytön kahvinkeittimen sisällä: materiaalit, ympäristö, tila ja turvallisuusstandardit ovat yksinkertaisesti erilaisia.

Kuinka valita oikea painemittari sovelluksellesi

Systemaattinen lähestymistapa estää useimmat valintavirheet. Käy läpi nämä viisi vaihetta.

Tunnista media. Onko se syövyttävä, viskoosi vai täynnä kiintoaineita? Lieteinen vesi tukkii tavallisen Bourdon-putken, joten määritä kalvotiiviste tai sopiva kostutettu materiaali. Puhdas ilma, öljy ja höyry sopivat messinki- tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin osiin.
Määritä painealue ja tarkkuus. Vältä juoksemista vaa'an yläosassa; ihanteellinen toimintapiste on 25–75 % täydestä asteikosta. Tasainen 50 baarin prosessi sopii 0-100 baarin mittariin.
Arvioi asennusympäristö. Tärinä vaatii öljytäytteistä koteloa; korkea ympäristön lämpötila saattaa vaatia etäasennuksen; vaaralliset ympäristöt edellyttävät räjähdyssuojattua rakennetta ja sertifiointia.
Valitse liitäntä ja asennus. Yhdistä kierteen tyyppi ja koko (NPT, BSP, metriset) olemassa olevaan liittimeen ja valitse pohja-, taka- tai paneeliasennuksen välillä.
Päätä, tarvitsetko sähkölähdön. Vain paikallinen lukema tarkoittaa, että mekaaninen mittari riittää; Jos signaalin on päästävä ohjaimeen, valitse lähetin tai hybridimittari, jossa on valitsin ja lähtö.

Kun nämä parametrit ovat selvät, valintaalue kapenee nopeasti. Selaa tavallisia ilma-, vesi-, öljy- ja hydraulitehtäviä varten täydellinen valikoima yleisiä painemittareita valmistajan tuotesivulla ja vahvista median yhteensopivuus toimittajan kanssa ennen tilaamista.

Huollon ja kalibroinnin perusteet

Painemittarit ovat luotettavia, mutta ne ovat tarkkuusinstrumentteja, jotka ansaitsevat perushoidon. Neljä tapaa kattaa useimmat tilanteet:

Tarkista nolla-asento. Kun järjestelmä on paineeton, osoittimen tulee olla nollassa; vakiopoikkeama tarkoittaa epämuodostunutta anturielementtiä tai kulunutta liikettä.
Tarkkaile osoittimen käyttäytymistä. Pieni lepatus on normaalia, mutta voimakas lepatus viittaa sisäisen vaimennuksen katoamiseen tai tukkeutuneeseen aukkoon.
Tarkista ikkuna ja kotelo. Kosteus kuivakotelon mittarin sisällä tarkoittaa, että tiiviste on epäonnistunut; vaihda se ennen kuin korroosio vahingoittaa liikettä.
Kalibroi aikataulun mukaan. Vuosittainen uudelleenkalibrointi on yleisen palvelun lähtökohta; laatukriittiset sovellukset tarvitsevat useammin tarkastuksia. Vertaa vertailustandardiin ja vaihda se, jos virhe ylittää sen tarkkuusluokan.

Eristysventtiili mahdollistaa mittarin poistamisen pysäyttämättä prosessia, ja snubber- tai sifonisilmukka suojaa vesivasaralta ja höyryltä. Tällä huolella laatumittari voi toimia vuosia. Vaihda instrumentti, kun kellotaulusta tulee lukukelvoton, neula tarttuu tai kotelo on vaurioitunut; odottamaton vika maksaa enemmän kuin uusi mittari.

Johtopäätös

Painemittari vastaa tekniikassa jatkuvasti esiin tulevaan kysymykseen: mikä on paine tässä järjestelmässä juuri nyt? Mekaaniset mittarit vastaavat siihen ilman sähköä, alhaisin kustannuksin ja riittävällä tarkkuudella useimpiin teollisiin ja kaupallisiin sovelluksiin.

Sen ymmärtäminen, miten anturielementti toimii, miten ylipaine eroaa absoluuttisista ja erolukemista ja miksi teollisuus vaatii erilaisia rakenteita, auttaa sinua määrittämään oikean instrumentin. Aloita materiaalista, painealueesta ja asennusympäristöstä. Jos jokin yksityiskohta on epäselvä, ota yhteyttä valmistajaan ja anna konkreettiset prosessitiedot ja anna asiantuntijan suositella testattua mallia sovellukseesi.