Vysvetlenie tlakomeru: Typy a ako si jeden vybrať

Čo je to tlakomer a ako to funguje?

A tlakomer je prístroj používaný na meranie tlaku plynov alebo kvapalín v uzavretom systéme. Prevádza mechanickú silu – výsledok tlaku tekutiny alebo plynu na povrch – na čitateľný výstup, ktorý sa zvyčajne zobrazuje na číselníku, digitálnej obrazovke alebo analógovom indikátore. Tlakomery sú nevyhnutné v odvetviach od ropy a plynu až po spracovanie potravín, HVAC a lekárske vybavenie. Bez presného merania tlaku nemôžu inžinieri a technici bezpečne ovládať potrubia, nádoby alebo mechanické systémy.

Väčšina meračov meria tlak vo vzťahu k atmosférickému tlaku (pretlak), absolútnu nulu (absolútny tlak) alebo rozdiel medzi dvoma bodmi v systéme (diferenciálny tlak). Pochopenie, ktorý referenčný bod sa vzťahuje na vašu aplikáciu, je prvým krokom pri výbere správneho meradla.

Kľúčové koncepcie merania tlaku

Pred preskúmaním typov meračov vám pomôže porozumieť základným pojmom merania používaným vo všetkých tlakových prístrojoch:

• Pretlak (psig): Meria tlak vo vzťahu k okolitému atmosférickému tlaku. Hodnota 0 psig znamená, že tlak v systéme sa rovná atmosférickému tlaku. Toto je najbežnejšie meranie používané v priemyselných a HVAC aplikáciách.
• Absolútny tlak (psia): Meria tlak vzhľadom na dokonalé vákuum (nulový tlak). Absolútny tlak = pretlak, atmosférický tlak (~14,7 psi na hladine mora). Používa sa vo vedeckom a leteckom kontexte.
• Diferenčný tlak: Meria rozdiel tlaku medzi dvoma bodmi v systéme. Je to dôležité pre monitorovanie podmienok filtra, prietokov a detekcie hladiny v nádržiach.
• Vákuový tlak: Vzťahuje sa na tlaky pod atmosférickým tlakom. Meradlá určené pre vákuovú prevádzku merajú záporný pretlak, zvyčajne vyjadrený v palcoch ortuti (inHg) alebo milibaroch.

Typy tlakomerov

Neexistuje jediný tlakomer, ktorý by vyhovoval každej aplikácii. Rôzne konštrukcie zvládajú rôzne rozsahy tlaku, typy médií a podmienky prostredia. Nižšie sú uvedené najpoužívanejšie typy a ich definujúce vlastnosti.

Tlakomer Bourdonovej trubice

Bourdonov trubicový merací prístroj je najrozšírenejším typom, ktorý sa nachádza v priemyselnom prostredí. Funguje na jednoduchom mechanickom princípe: zakrivená dutá trubica (v tvare písmena C alebo niekedy špirálovitého alebo špirálového tvaru) má tendenciu sa narovnávať, keď sa vnútorný tlak zvyšuje. Tento pohyb sa prenáša prostredníctvom pákového a prevodového mechanizmu na ukazovateľ na stupnici. Bourdonove trubicové tlakomery sú odolné, cenovo výhodné a dostupné v rozsahu od vákua po viac ako 100 000 psi. Sú vhodné na meranie pary, oleja, vody, plynu a vzduchu v prostrediach s minimálnymi vibráciami.

Membránový tlakomer

Membránové tlakomery využívajú pružnú membránu, ktorá sa vychyľuje v reakcii na zmeny tlaku. Vychýlenie sa mechanicky alebo elektronicky prevedie na hodnotu tlaku. Tieto meradlá vynikajú v nízkotlakových aplikáciách a sú obzvlášť cenené, keď je merané médium viskózne, korozívne alebo obsahuje častice, ktoré by upchali Bourdonovu trubicu. Membránové meradlá sa bežne používajú pri chemickom spracovaní, čistení odpadových vôd a výrobe potravín a nápojov, kde je dôležitá hygiena a materiálová kompatibilita.

Tlakomer kapsuly

Meradlo kapsuly je v podstate dvojitá membrána - dve vlnité membrány utesnené na svojich okrajoch, aby vytvorili kapsulu. Keď tlak vstúpi do kapsuly, roztiahne sa a posunie ukazovateľ. Kapsulové tlakomery sú ideálne na meranie veľmi nízkych tlakov, typicky v rozsahu 0-600 mbar. Často sa používajú pri monitorovaní tlaku plynu a vzduchu, plynomeroch a systémoch HVAC, kde je potrebné presne zistiť jemné zmeny tlaku.

Diferenčný tlakomer

Diferenčný tlakomer má dva tlakové porty a meria rozdiel medzi dvoma vstupmi. Bežné aplikácie zahŕňajú monitorovanie poklesu tlaku na filtroch, sitkách a výmenníkoch tepla – ak rozdiel stúpne nad nastavenú prahovú hodnotu, znamená to, že filter je upchatý a je potrebné ho vymeniť. Tieto meradlá sa tiež používajú pri meraní prietoku a detekcii hladiny kvapaliny v tlakových nádobách.

Digitálny tlakomer

Digitálne meradlá využívajú elektronické snímače tlaku (ako sú piezoelektrické, kapacitné alebo tenzometrické prevodníky) na premenu tlaku na elektrický signál, ktorý sa potom zobrazuje na LCD alebo LED obrazovke. Medzi výhody patrí vysoká presnosť, možnosť zaznamenávania údajov, programovateľné alarmy a možnosť zobrazenia viacerých jednotiek súčasne. Sú široko používané v laboratóriách, farmaceutickej výrobe a kalibračných zariadeniach, kde je presnosť a sledovateľnosť povinná.

Zložený tlakomer

Zložený merací prístroj meria pozitívny tlak (nad atmosférou) aj vákuum (pod atmosférou) na jednom číselníku. Stupnica sa zvyčajne pohybuje od záporného rozsahu (napr. -30 inHg alebo -1 bar) cez nulu až po kladný rozsah. Bežne sa vyskytujú v chladiacich systémoch, vákuových systémoch a aplikáciách, kde sa tlak môže počas prevádzky pohybovať medzi kladnými a zápornými hodnotami.

Porovnanie typov tlakomerov

V tabuľke nižšie sú zhrnuté kľúčové rozdiely medzi hlavnými typmi meradiel, ktoré vám pomôžu pri výbere:

Ako si vybrať správny tlakomer

Výber tlakomeru zahŕňa prispôsobenie prístroja požiadavkám systému a prostrediu, v ktorom bude pracovať. Toto rozhodnutie riadi niekoľko faktorov:

• Rozsah tlaku: Vyberte si tlakomer, ktorého plný rozsah je približne 1,5 až 2-násobok maximálneho prevádzkového tlaku. Prevádzka meradla v maximálnom rozsahu alebo blízko neho skracuje jeho životnosť a znižuje presnosť.
• Kompatibilita médií: Navlhčené časti meradla (časti, ktoré sú v kontakte s procesnou kvapalinou) musia byť chemicky kompatibilné s médiom. Nerezová oceľ je vhodná pre väčšinu miernych korozívnych látok; vysoko agresívne médiá môžu vyžadovať verzie Hastelloy alebo špeciálne lemované.
• Procesná teplota: Extrémne teploty môžu poškodiť vnútorné časti prístroja. Pre médiá s teplotou nad 60 °C (140 °F) sa často používa sifón alebo membránové tesnenie na ochranu meracieho mechanizmu pred teplom.
• Vibrácie a pulzácie: V systémoch s čerpadlami alebo kompresormi môžu konštantné vibrácie rýchlo opotrebovať štandardné meradlo suchého plnenia. Meradlá plnené kvapalinou (glycerín alebo silikónový olej) tlmia vnútorný pohyb a výrazne predlžujú životnosť.
• Trieda presnosti: Priemyselné meradlá sú zvyčajne dimenzované na triedu presnosti 1,0 % alebo 1,6 % plnej stupnice. Na kalibráciu alebo laboratórne použitie sa vyžaduje trieda 0,25 % alebo lepšia.
• Veľkosť a orientácia pripojenia: Bežné sú štandardné pripojenia spodného vstupu (spodná montáž) a zadného vstupu (zadná montáž). Potvrďte typ závitu (NPT, BSP, atď.) a veľkosť číselníka požadovanú pre aplikáciu.

Bežné aplikácie tlakomerov

Tlakomery sa objavujú prakticky v každom odvetví, ktoré pracuje s kvapalinami alebo plynmi pod tlakom. Niektoré z najbežnejších aplikácií v reálnom svete zahŕňajú:

• Ropovody a plynovody: Meradlá s Bourdonovou trubicou nepretržite monitorujú tlaky v prenosovom potrubí, tlaky na hlave vrtu a stav separačnej nádoby.
• Systémy HVAC: Kapsulové a membránové tlakomery sledujú statický tlak v potrubí, tlak chladiaceho okruhu a tlak napájacej vody kotla.
• Čistiarne vody: Diferenčné tlakomery monitorujú zaťaženie filtra a výkon čerpadla vo všetkých fázach úpravy.
• Zdravotnícke pomôcky: Presné digitálne meradlá merajú tlak kyslíkovej fľaše, okruhy ventilátora a sterilizačné tlaky v autokláve.
• Jedlo a nápoje: Sanitárne membránové meradlá navrhnuté podľa noriem 3-A merajú tlaky CIP (clean-in-place) a podmienky pasterizačného okruhu bez toho, aby v nich boli baktérie.
• Autoservis a pneuservis: Bourdonova trubica a digitálne meracie prístroje počas údržby overujú nahustenie pneumatík, tlak v hydraulickom brzdovom potrubí a tlak v palivovom systéme.

Údržba a kalibrácia tlakomeru

Aj ten najrobustnejší tlakomer vyžaduje pravidelnú kontrolu a pravidelnú kalibráciu, aby zostal presný a spoľahlivý. Meradlo, ktoré sa posunie len o 1 – 2 % plného rozsahu v aplikácii s vysokými hodnotami, môže viesť k nebezpečným prevádzkovým podmienkam alebo nákladným procesným chybám.

Medzi štandardné postupy údržby patrí kontrola anomálií pohybu ukazovateľa (prilepenie, nepravidelný pohyb alebo zlyhanie návratu na nulu), kontrola puzdra a skleneného/polykarbonátového okienka, či nie sú prasknuté, overenie, či meradlá naplnené kvapalinou nestratili svoju plniacu kvapalinu, a zabezpečenie, že závitové spoje sú bez netesností a korózie. V kritických službách by mali byť meradlá odstránené a testované na skúšobnej stolici s kalibrovaným referenčným štandardom – zvyčajne testerom mŕtvej hmotnosti alebo certifikovaným digitálnym komparátorom tlaku – v intervaloch diktovaných bezpečnostnými požiadavkami aplikácie, zvyčajne každých 6 až 12 mesiacov.

Keď meradlo aj po kalibrácii trvalo zobrazuje hodnoty mimo svojej menovitej triedy presnosti, výmena je nákladovo efektívnejšia ako priebežné nastavovanie. Vždy nahraďte tlakomerom, ktorý spĺňa alebo prekračuje pôvodné špecifikácie pre rozsah tlaku, presnosť a kompatibilitu médií.