Aké sú dnes rôzne typy tlakomerov používaných v priemysle?

Tlakomery patria medzi najpoužívanejšie meracie prístroje v priemyselnom prostredí, ktoré sa nachádzajú na kotloch, hydraulických systémoch, kompresoroch, potrubiach a laboratórnych zariadeniach. Zatiaľ čo všetky slúžia na rovnaký základný účel indikácie tlaku, vnútorné mechanizmy sa výrazne líšia v závislosti od rozsahu tlaku, meraného média a prostredia, ktorému musí meradlo odolať. Pochopenie rozdielov medzi týmito návrhmi pomáha inžinierom a technikom vybrať zariadenie, ktoré poskytuje presné údaje a prežije prevádzkové podmienky, ktorým bude čeliť.

Mechanické tlakomery a ich vnútorné mechanizmy

Mechanické meradlá zostávajú najbežnejším typom vo všeobecnom priemysle, pretože nevyžadujú žiadny externý zdroj energie a majú dlhú históriu spoľahlivosti. Tieto meradlá premieňajú tlak na mechanický pohyb, ktorý sa potom prevádza na číselník prostredníctvom systému ozubených kolies a spojení.

Bourdonove trubicové meradlá

Bourdonove trubicové tlakomery sú najznámejším dizajnom tlakomeru, ktorý možno identifikovať podľa zakrivenej, sploštenej kovovej trubice zvinutej vo vnútri puzdra. Keď tlak vstupuje do trubice, pokúša sa narovnať a táto mierna mechanická výchylka sa prenáša cez prepojenie na otáčanie ukazovateľa cez číselník. Bourdonove trubicové tlakomery sa zvyčajne používajú pre stredné až vysoké tlakové rozsahy, bežne od 15 psi do 100 000 psi, a nachádzajú sa vo veľkej miere v hydraulických systémoch, parných potrubiach a aplikáciách stlačeného vzduchu. Ich hlavným obmedzením je znížená presnosť pri veľmi nízkych tlakoch, kde je priehyb trubice príliš malý na spoľahlivé meranie.

Membránové meradlá

Membránové meradlá používajú tenký, pružný kotúč, ktorý sa deformuje v reakcii na aplikovaný tlak. Táto deformácia je mechanicky zosilnená a prevedená na pohyb ukazovateľa. Pretože membrána môže byť vyrobená z materiálov odolných voči korózii a izoluje merací mechanizmus od procesného média, tento dizajn je uprednostňovaný na meranie nízkych tlakov a pre aplikácie zahŕňajúce viskózne, kašovité alebo mierne korozívne látky, kde by sa úzka Bourdonova trubica mohla upchať alebo znehodnotiť.

Kapsulové meradlá

Meradlá kapsúl pozostávajú z dvoch vlnitých membrán zvarených dohromady, aby vytvorili utesnenú kapsulu. Táto konfigurácia vytvára väčšiu citlivosť ako jedna membrána, vďaka čomu sú kapsulové meradlá vhodné na meranie veľmi nízkeho tlaku, často v rozsahu niekoľkých palcov vodného stĺpca až do približne 25 psi. Často sa používajú v systémoch distribúcie plynu, HVAC potrubí a iných aplikáciách, kde sú zmeny tlaku jemné, ale stále je potrebné ich presne monitorovať.

Meradlá s mechom

Vlnovcové meradlá používajú rozšíriteľnú komoru v štýle akordeónu, ktorá sa predlžuje alebo stláča so zmenami tlaku. Tento dizajn poskytuje väčšiu povrchovú plochu, na ktorú pôsobí tlak, v porovnaní s membránou, čo umožňuje mechom presne detekovať veľmi malé zmeny tlaku. Bežne sa používajú v nízkotlakových pneumatických ovládačoch a v niektorých aplikáciách merania absolútneho tlaku, kde sa vyžaduje vysoká citlivosť pri nízkej úrovni sily.

Digitálne a elektronické tlakomery

Keďže priemyselné procesy sa čoraz viac spoliehajú na zaznamenávanie údajov a vzdialené monitorovanie, elektronické tlakomery sa stali štandardom v mnohých zariadeniach. Namiesto toho, aby sa spoliehali len na mechanickú výchylku, tieto meradlá používajú snímacie prvky, ktoré premieňajú tlak na elektrický signál, ktorý sa potom zobrazuje digitálne alebo prenáša do riadiaceho systému.

Tenzometrické prevodníky

Snímače tlaku na báze tenzometra používajú tenký kovový alebo fóliový prvok pripevnený k membráne. Keď sa membrána ohýba pod tlakom, elektrický odpor tenzometra sa úmerne mení a táto zmena sa meria a prevádza na kalibrovanú hodnotu tlaku. Tieto snímače ponúkajú dobrú presnosť v širokom rozsahu tlakov a sú bežne integrované do systémov riadenia procesov, kde je potrebný výstupný signál 4-20 mA na nepretržité monitorovanie.

Piezorezistívne a kapacitné snímače

Piezorezistívne senzory využívajú polovodičové materiály, ktorých odpor sa mení pri mechanickom namáhaní, ponúkajú rýchle časy odozvy a vysokú citlivosť, vďaka čomu sú užitočné v aplikáciách s rýchlo kolísajúcimi tlakmi, ako je testovanie motora alebo meranie hydraulických rázov. Kapacitné senzory naopak merajú zmenu kapacity medzi dvoma doskami, keď sa membrána pohybuje pod tlakom, a sú cenené pre svoju stabilitu a presnosť v nízkotlakových a vákuových aplikáciách, vrátane výroby polovodičov a vedeckých prístrojov.

Klasifikácia meradiel podľa referencie merania

Okrem vnútorného snímacieho mechanizmu sú tlakomery tiež rozdelené do kategórií podľa referenčného bodu, voči ktorému merajú. Táto klasifikácia určuje, ako sa má čítanie interpretovať a na aké aplikácie je meradlo vhodné.

Diferenčné tlakomery si zaslúžia osobitnú pozornosť, pretože sa používajú na nepriame odvodenie informácií. Meraním poklesu tlaku na filtri, clone alebo inom obmedzení môžu technici určiť, či filter potrebuje výmenu, alebo vypočítať prietok kvapaliny bez potreby špeciálneho prietokomeru. Vďaka tomu sú diferenciálne meradlá nákladovo efektívnym diagnostickým nástrojom v systémoch HVAC, zariadeniach na úpravu vody a priemyselných filtračných zariadeniach.

Špeciálne meradlá pre náročné priemyselné podmienky

Štandardné mechanické a digitálne meradlá fungujú dobre za normálnych podmienok, existuje však niekoľko špeciálnych variantov na riešenie náročných procesných médií, vibrácií alebo hygienických požiadaviek.

Meradlá membránového tesnenia pre korozívne alebo viskózne médiá

Keď je procesná kvapalina korozívna, abrazívna alebo náchylná na kryštalizáciu vo vnútri úzkeho potrubia, medzi proces a meradlo sa nainštaluje membránové tesnenie. Tesnenie izoluje vnútorný mechanizmus meradla od priameho kontaktu s médiom pri prenose tlaku cez inertnú plniacu kvapalinu. Toto nastavenie je bežné pri chemickom spracovaní, čistení odpadových vôd a výrobe potravín, kde by priamy kontakt inak poškodil meradlo alebo kontaminoval produkt.

Meradlá plnené glycerínom na odolnosť voči vibráciám

V prostrediach s výraznými vibráciami, ako sú napríklad čerpadlá, kompresory alebo motory, môžu štandardné suché merače trpieť kmitaním ukazovateľa a predčasným opotrebovaním. Meradlá plnené kvapalinou, zvyčajne používajúce glycerín alebo silikónový olej, tlmia tieto vibrácie a chránia vnútorné komponenty pred rýchlym opotrebovaním, predlžujú životnosť a zlepšujú stabilitu čítania v mechanicky aktívnom prostredí.

Sanitárne meradlá pre potraviny, nápoje a farmaceutické účely

Sanitárne tlakomery sú konštruované s hladkými navlhčenými povrchmi bez štrbín a používajú trojsvorkové alebo zapustené membránové spojenia, ktoré umožňujú dôkladné čistenie a sterilizáciu. Tieto meradlá sú navrhnuté tak, aby spĺňali hygienické normy požadované pri spracovaní potravín, výrobe mlieka a farmaceutických výrobkoch, kde by akékoľvek nahromadenie zvyškov mohlo ohroziť bezpečnosť produktu alebo porušiť regulačné požiadavky.

Výber správneho meradla pre danú aplikáciu

Výber vhodného tlakomera začína identifikáciou troch kľúčových faktorov: očakávaného rozsahu tlaku, povahy procesného média a podmienok prostredia v okolí miesta inštalácie. Meradlo zvolené pre rozsah tlaku, ktorý je príliš vysoko nad skutočným prevádzkovým tlakom, spôsobí nepresné údaje, pretože väčšina manometrov je najpresnejšia v strednej tretine svojej stupnice. Podobne, výber štandardného suchého meradla pre vysokovibračné výtlačné potrubie čerpadla pravdepodobne povedie k častej rekalibrácii alebo predčasnému zlyhaniu.

• Pre bežné systémy so stlačeným vzduchom, hydraulické alebo parné systémy so stabilnými podmienkami zvyčajne postačuje a nákladovo efektívny štandardný meradlo s Bourdonovou rúrkou.
• V prípade korozívnych chemikálií alebo viskóznych kvapalín bráni merač tesnenia membrány procesným médiám poškodzovať vnútorné komponenty.
• Pre veľmi nízky tlak HVAC alebo monitorovanie distribúcie plynu ponúka kapsulový alebo vlnovcový manometer citlivosť potrebnú na malé zmeny tlaku.
• Pre systémy vyžadujúce nepretržité zaznamenávanie údajov alebo diaľkové alarmy sa elektronický merací prístroj s prenosným výstupným signálom integruje priamo do existujúcich riadiacich systémov.
• Na spracovanie potravín, nápojov alebo farmaceutických výrobkov spĺňa hygienické a regulačné požiadavky hygienické meradlo s čistiteľným, zapusteným dizajnom.

V konečnom dôsledku je správny tlakomer ten, ktorý presne zodpovedá prevádzkovému prostrediu, a nie najpokročilejšia alebo najdrahšia dostupná možnosť. Venovať čas zhodnoteniu rozsahu tlaku, kompatibility médií a environmentálnych stresových faktorov pred nákupom zabraňuje nákladným prestojom, nepresným údajom a zbytočnej výmene zariadenia.