Wprowadzenie do pomiarów ciśnienia

Zrozumienie działania przyrządów pomiarowych ciśnienia jest fundamentalne w różnych zastosowaniach przemysłowych, od sterowania procesami po systemy bezpieczeństwa. Ten przewodnik zawiera przejrzysty przegląd popularnych urządzeń do pomiaru ciśnienia, ich zasad działania i typowych zastosowań. Każda sekcja została zaprojektowana tak, aby uprościć złożone koncepcje, czyniąc naukę efektywną i angażującą.

1. Manometr rurki Bourdona

Manometry rurkowe Bourdona są powszechnie stosowane w systemach przemysłowych, np. w kotłach. Działają na zasadzie zakrzywionej, pustej rurki, która odkształca się pod wpływem ciśnienia wewnętrznego.

Zasada działania:

• Ciecz pod ciśnieniem wpływa do zakrzywionej rurki Bourdona.
• Rura lekko się prostuje, przenosząc ten ruch poprzez system:
  • Korbowód
  • Przekładnia segmentowa i zębata
  • Wskaźnik i tarcza
• Następnie wskaźnik precyzyjnie wyświetla wartość ciśnienia na skalibrowanej tarczy.

Stopień dokładności:

Dokładność definiuje się jako procent pełnej skali dopuszczalnego błędu.

• Popularne oceny to: 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 i 2,5.
• Niższy stopień oznacza wyższą dokładność.
• Stopnie 3 i 4 ze względu na ich niższą precyzję rzadko są wykorzystywane w krytycznych zastosowaniach, np. w systemach kotłowych.

2. Elektryczny wskaźnik nacisku kontaktowego

Przyrząd ten stanowi udoskonaloną wersję manometru Bourdona, wyposażoną w styki elektryczne umożliwiające realizację ważnych funkcji alarmowych i kontrolnych.

Cechy:

• Wyposażone w styki graniczne górne i dolne.
• Wyzwala alarm lub automatyczną odpowiedź w przypadku przekroczenia progów ciśnienia.
• Można je bezproblemowo integrować z przekaźnikami i stycznikami, zapewniając kompleksową kontrolę automatyczną.
• Szczególnie przydatne w wymagających środowiskach, takich jak systemy kotłów olejowych i gazowych.

3. Pojemnościowy czujnik ciśnienia

Te zaawansowane czujniki wykrywają ciśnienie poprzez dokładny pomiar zmiany pojemności wynikającej z odkształcenia elastycznej membrany.

Zasada działania:

• Pod wpływem ciśnienia elastyczna membrana ulega przemieszczeniu.
• To przesunięcie bezpośrednio zmienia pojemność między dwiema płytkami.
• Otrzymany sygnał jest następnie dokładnie przekształcany w mierzalny sygnał elektryczny.

Typy:

• Dostępne w wersji jednostronnej i różnicowej.
• Czujniki różnicy ciśnień z reguły wykazują około dwukrotnie większą czułość niż czujniki jednostronne.

Zalety:

• Wysoka czułość umożliwiająca precyzyjne pomiary.
• Szybka reakcja dla dynamicznych aplikacji.
• Doskonała odporność na wstrząsy i wibracje.
• Prosta i solidna konstrukcja.

4. Manometr ciśnienia miechowego

Ten miernik jest idealnym wyborem do pomiaru niewielkich zmian ciśnienia, szczególnie przydatny w systemach wentylacji kotłów i gazociągach.

Zasada działania:

• Ciśnienie przedostaje się do specjalistycznej komory mieszkowej.
• Miech rozszerza się, powodując precyzyjne przesunięcie mechaniczne.
• Następnie ruch ten jest precyzyjnie przekazywany do wskaźnika za pomocą mechanizmu przekładniowego.
• Odczyt ciśnienia na żywo wyświetlany jest bezpośrednio na tarczy przyrządu.

5. Termometry ciśnieniowe

Te zintegrowane urządzenia wykorzystują szczelny system wypełniony specjalnym płynem, który umożliwia precyzyjne przekształcanie zmian temperatury na odpowiadające im odczyty ciśnienia.

Składniki:

• Kula (sonda) umieszczona strategicznie w strefie temperatury, która ma być monitorowana.
• Rurka kapilarna zaprojektowana w celu przenoszenia zmian ciśnienia.
• Rurka Bourdona reagująca na zmiany ciśnienia przesyłanego.
• Wskaźnik dokładnie pokazujący temperaturę na skalibrowanej tarczy.

Użyte płyny:

• Zwykle wypełnione cieczami, parą lub gazami, np. azotem (wybieranym ze względu na stabilność).
• Zakres roboczy wynosi zazwyczaj od -100°C do +500°C.

Zastosowania:

• Niezbędny do ciągłego monitorowania temperatury i automatycznego przełączania funkcji.
• Szeroko stosowane w obwodach sterowania w różnych systemach przemysłowych.

6. Czujniki ciśnienia tensometrycznego

Te niezwykle precyzyjne czujniki wykorzystują tensometry do bezpośredniego przekształcania naprężeń mechanicznych na mierzalne zmiany oporu elektrycznego.

Kluczowe elementy:

• Czujnik tensometryczny starannie przytwierdzony do podłoża wrażliwego na nacisk.
• Podłoże ulega odkształceniu pod wpływem przyłożonego ciśnienia, zmieniając w ten sposób opór tensometru.
• Zazwyczaj wykorzystuje się układ mostka Wheatstone'a w celu dokładnego pomiaru zmian rezystancji.
• Otrzymany sygnał jest następnie wzmacniany i przetwarzany na postać cyfrową w celu uzyskania precyzyjnego sygnału wyjściowego.

Wariacje:

• Dostępne w wersji foliowej i półprzewodnikowej.
• Do rodzajów folii metalowych zaliczamy także podtypy folii i drutu.

Przykłady zastosowań:

• Doskonale nadaje się do bezproblemowej integracji z nowoczesnymi systemami sterowania cyfrowego.
• Oferuje wysoką dokładność i jest dobrze przystosowany do zastosowań wymagających pomiarów dynamicznych.

Wnioski: Nauka wizualna, umiejętności praktyczne

Niezależnie od tego, czy dopiero zaczynasz swoją przygodę z instrumentami pomiarowymi, czy po prostu odświeżasz swoją wiedzę, te animowane przewodniki dotyczące instrumentów pomiarowych ciśnieniowych zostały zaprojektowane tak, aby pomóc Ci szybko zrozumieć podstawowe koncepcje i poszerzyć praktyczną wiedzę.

Bądź na bieżąco, aby poznać prostsze przewodniki dotyczące poziomu, przepływu i instrumentów analitycznych — wszystkie stworzone po to, aby automatyzacja nauki była nie tylko pouczająca, ale i naprawdę przyjemna.