Koje se različite vrste mjerača tlaka danas koriste u industriji?

Tlakomjeri su među najčešće korištenim mjernim instrumentima u industrijskim okruženjima, nalaze se na kotlovima, hidrauličkim sustavima, kompresorima, cjevovodima i laboratorijskoj opremi. Iako svi služe istoj osnovnoj svrsi pokazivanja tlaka, unutarnji mehanizmi značajno se razlikuju ovisno o rasponu tlaka, mediju koji se mjeri i okruženju koje mjerač mora izdržati. Razumijevanje razlika između ovih dizajna pomaže inženjerima i tehničarima odabrati opremu koja daje točna očitanja i preživljava radne uvjete s kojima će se suočiti.

Mehanički mjerači tlaka i njihovi unutarnji mehanizmi

Mehanički mjerači ostaju najčešći tip u općoj industriji jer ne zahtijevaju vanjski izvor napajanja i imaju dugu povijest pouzdanosti. Ovi mjerači pretvaraju pritisak u mehaničko kretanje, koje se zatim prevodi u očitanje na brojčaniku kroz sustav zupčanika i spojnica.

Mjerila s Bourdonovom cijevi

Mjerači s Bourdonovom cijevi su najprepoznatljiviji dizajn mjerača tlaka, prepoznatljivi po zakrivljenoj, spljoštenoj metalnoj cijevi smotanoj unutar kućišta. Kako pritisak ulazi u cijev, ona se pokušava ispraviti, a ovaj lagani mehanički otklon prenosi se preko spojnice za okretanje pokazivača preko brojčanika. Mjerni instrumenti s Bourdonovim cijevima obično se koriste za srednje do visoke raspone tlaka, obično od 15 psi do 100 000 psi, a nalaze se u velikoj mjeri u hidrauličkim sustavima, parnim vodovima i primjenama komprimiranog zraka. Njihovo glavno ograničenje je smanjena točnost pri vrlo niskim tlakovima, gdje otklon cijevi postaje premalen za pouzdano mjerenje.

Membranski mjerači

Membranski mjerači koriste tanki, fleksibilni disk koji se deformira kao odgovor na primijenjeni pritisak. Ta se deformacija mehanički pojačava i pretvara u kretanje kazaljke. Budući da dijafragma može biti izrađena od materijala otpornih na koroziju i izolira mjerni mehanizam od procesnog medija, ovaj dizajn je poželjan za mjerenje niskih tlakova i za primjene koje uključuju viskozne, kašaste ili blago korozivne tvari gdje bi se uska Bourdonova cijev mogla začepiti ili pokvariti.

Mjerači kapsula

Mjerači za kapsule sastoje se od dvije valovite dijafragme zavarene zajedno da tvore zapečaćenu kapsulu. Ova konfiguracija proizvodi veću osjetljivost od jedne dijafragme, čineći mjerače s kapsulom prikladnima za mjerenje vrlo niskog tlaka, često u rasponu od nekoliko inča vodenog stupca do oko 25 psi. Često se koriste u sustavima distribucije plina, HVAC kanalima i drugim primjenama gdje su promjene tlaka suptilne, ali ih je ipak potrebno precizno pratiti.

Mjerila s mijehom

Mjerni uređaji s mijehom koriste proširivu komoru u stilu harmonike koja se izdužuje ili sabija s promjenama tlaka. Ovaj dizajn pruža veću površinu na koju može djelovati pritisak u usporedbi s dijafragmom, omogućujući mjeračima s mijehom da točno otkriju vrlo male promjene tlaka. Obično se koriste u niskotlačnim pneumatskim kontrolama iu nekim aplikacijama za mjerenje apsolutnog tlaka gdje je potrebna visoka osjetljivost pri niskim razinama sile.

Digitalni i elektronički mjerači tlaka

Kako se industrijski procesi sve više oslanjaju na bilježenje podataka i daljinsko praćenje, elektronički mjerači tlaka postali su standard u mnogim objektima. Umjesto da se oslanjaju samo na mehanički otklon, ovi mjerači koriste senzorske elemente koji pretvaraju tlak u električni signal, koji se zatim digitalno prikazuje ili prenosi u kontrolni sustav.

Transduktori mjerača naprezanja

Senzori tlaka temeljeni na mjeraču naprezanja koriste tanki metalni ili folijski element spojen na dijafragmu. Kako se dijafragma savija pod pritiskom, električni otpor mjerača naprezanja mijenja se proporcionalno, a ta se promjena mjeri i pretvara u kalibrirano očitanje tlaka. Ovi senzori nude dobru točnost u širokom rasponu tlakova i obično su integrirani u sustave upravljanja procesima gdje je za kontinuirani nadzor potreban izlazni signal od 4-20 mA.

Piezorezistivni i kapacitivni senzori

Piezootporni senzori koriste poluvodičke materijale čija se otpornost mijenja pod mehaničkim stresom, nudeći brzo vrijeme odziva i visoku osjetljivost, što ih čini korisnim u primjenama s brzim fluktuacijama tlakova, kao što je ispitivanje motora ili mjerenje hidrauličkog udara. Nasuprot tome, kapacitivni senzori mjere promjenu kapaciteta između dviju ploča dok se dijafragma pomiče pod pritiskom i cijenjeni su zbog svoje stabilnosti i točnosti u primjenama niskog tlaka i vakuuma, uključujući proizvodnju poluvodiča i znanstvene instrumente.

Klasificiranje mjerila prema referencama mjerenja

Osim unutarnjeg senzorskog mehanizma, manometri se također kategoriziraju prema referentnoj točki prema kojoj mjere. Ova klasifikacija određuje kako treba tumačiti očitanje i za koje je primjene mjerač prikladan.

Diferencijalni mjerači tlaka zaslužuju posebnu pozornost jer se koriste za neizravno zaključivanje informacija. Mjerenjem pada tlaka preko filtra, ploče s otvorom ili drugog ograničenja, tehničari mogu odrediti treba li filtar zamijeniti ili izračunati brzinu protoka tekućine bez potrebe za namjenskim mjeračem protoka. To diferencijalne mjerače čini isplativim dijagnostičkim alatom u HVAC sustavima, postrojenjima za pročišćavanje vode i industrijskim filtracijskim postavkama.

Specijalni mjerači za zahtjevne industrijske uvjete

Standardni mehanički i digitalni mjerači rade dobro u normalnim uvjetima, ali postoji nekoliko specijalnih varijanti za rješavanje oštrih procesnih medija, vibracija ili sanitarnih zahtjeva.

Mjerači dijafragme za korozivne ili viskozne medije

Kada je procesna tekućina korozivna, abrazivna ili sklona kristalizaciji unutar uske cijevi, između procesa i mjerača ugrađuje se brtva dijafragme. Brtva izolira unutarnji mehanizam mjerača od izravnog kontakta s medijem dok prenosi pritisak kroz inertnu tekućinu za punjenje. Ova postavka je uobičajena u kemijskoj obradi, obradi otpadnih voda i proizvodnji hrane gdje bi izravno izlaganje inače oštetilo mjerač ili kontaminiralo proizvod.

Mjerači punjeni glicerinom za otpornost na vibracije

U okruženjima sa značajnim vibracijama, kao što je u blizini pumpi, kompresora ili motora, standardni suhi mjerači mogu patiti od podrhtavanja kazaljke i preranog trošenja. Mjerači punjeni tekućinom, koji obično koriste glicerin ili silikonsko ulje, prigušuju ove vibracije i štite unutarnje komponente od brzog trošenja, produžujući vijek trajanja i poboljšavajući stabilnost očitanja u mehanički aktivnim okruženjima.

Sanitarni mjerači za hranu, piće i farmaceutsku upotrebu

Sanitarni mjerači tlaka izrađeni su s glatkim navlaženim površinama bez pukotina i koriste spojeve s tri stezaljke ili dijafragme u ravnini koji omogućuju temeljito čišćenje i sterilizaciju. Ovi mjerači su dizajnirani da zadovolje higijenske standarde potrebne u preradi hrane, proizvodnji mlijeka i farmaceutskoj proizvodnji, gdje bi nakupljanje ostataka moglo ugroziti sigurnost proizvoda ili prekršiti regulatorne zahtjeve.

Odabir pravog mjerača za određenu primjenu

Odabir odgovarajućeg manometra počinje utvrđivanjem tri ključna čimbenika: očekivanog raspona tlaka, prirode procesnog medija i uvjeta okoline oko točke ugradnje. Mjerač odabran za raspon tlaka koji je previše iznad stvarnog radnog tlaka proizvest će neprecizna očitanja, budući da je većina mjerača najtočnija unutar srednje trećine svoje ljestvice. Slično tome, odabir standardnog suhog mjerača za ispusni vod pumpe s visokim vibracijama vjerojatno će rezultirati čestim ponovnim kalibriranjem ili preranim kvarom.

• Za općenite sustave komprimiranog zraka, hidrauličke ili parne sustave sa stabilnim uvjetima, standardni mjerač Bourdonove cijevi obično je dovoljan i isplativ.
• Za korozivne kemikalije ili viskozne tekućine, mjerač brtve dijafragme sprječava da procesni medij ošteti unutarnje komponente.
• Za vrlo niskotlačni HVAC ili nadzor distribucije plina, manometar s kapsulom ili mijehom nudi potrebnu osjetljivost za male promjene tlaka.
• Za sustave koji zahtijevaju kontinuirano bilježenje podataka ili udaljene alarme, elektronički mjerač s prijenosnim izlaznim signalom integrira se izravno u postojeće upravljačke sustave.
• Za preradu hrane, pića ili lijekova, sanitarni mjerač s dizajnom koji se može čistiti i ugraditi u ravninu zadovoljava higijenske i zakonske zahtjeve.

U konačnici, pravi mjerač tlaka je onaj koji je točno prilagođen radnom okruženju, a ne najnaprednijoj ili najskupljoj dostupnoj opciji. Odvajanje vremena za procjenu raspona tlaka, kompatibilnosti medija i okolišnih faktora prije kupnje sprječava skupe zastoje, netočna očitanja i nepotrebnu zamjenu opreme u nastavku.