Jaké jsou dnes různé typy tlakoměrů používaných v průmyslu?

Tlakoměry patří mezi nejpoužívanější měřicí přístroje v průmyslovém prostředí, které se nacházejí na kotlích, hydraulických systémech, kompresorech, potrubích a laboratorních zařízeních. Zatímco všechny slouží ke stejnému základnímu účelu indikace tlaku, vnitřní mechanismy se výrazně liší v závislosti na rozsahu tlaku, měřeném médiu a prostředí, kterému musí měřidlo odolat. Pochopení rozdílů mezi těmito návrhy pomáhá inženýrům a technikům vybrat zařízení, které poskytuje přesné údaje a přežije provozní podmínky, kterým bude čelit.

Mechanické tlakoměry a jejich vnitřní mechanismy

Mechanická měřidla zůstávají nejběžnějším typem v obecném průmyslu, protože nevyžadují žádný externí zdroj energie a mají dlouhou provozní spolehlivost. Tato měřidla převádějí tlak na mechanický pohyb, který se pak převádí na číselník prostřednictvím systému ozubených kol a spojek.

Bourdonova trubková měřidla

Bourdonovy trubicové tlakoměry jsou nejznámějším designem tlakoměrů, který lze identifikovat podle zakřivené, zploštělé kovové trubice stočené uvnitř pouzdra. Když tlak vstupuje do trubice, snaží se narovnat a tato mírná mechanická výchylka je přenášena prostřednictvím spojky k otáčení ukazatele přes číselník. Bourdonovy trubicové manometry se typicky používají pro střední až vysoké tlaky, běžně od 15 psi do 100 000 psi, a nacházejí se široce v hydraulických systémech, parních potrubích a aplikacích se stlačeným vzduchem. Jejich hlavním omezením je snížená přesnost při velmi nízkých tlacích, kdy je průhyb trubice příliš malý na spolehlivé měření.

Membránové měřiče

Membránové měřiče používají tenký pružný kotouč, který se deformuje v reakci na aplikovaný tlak. Tato deformace je mechanicky zesílena a převedena na pohyb ukazatele. Vzhledem k tomu, že membrána může být vyrobena z korozivzdorných materiálů a izoluje měřicí mechanismus od procesního média, je tato konstrukce upřednostňována pro měření nízkých tlaků a pro aplikace zahrnující viskózní, kašovité nebo mírně korozivní látky, kde by se úzká Bourdonova trubice mohla ucpat nebo degradovat.

Měřidla na kapsle

Kapsle měřidla se skládají ze dvou vlnitých membrán svařených dohromady tak, aby vytvořily utěsněnou kapsli. Tato konfigurace poskytuje větší citlivost než jedna membrána, díky čemuž jsou měřidla kapslí vhodná pro měření velmi nízkého tlaku, často v rozsahu několika palců vodního sloupce až do přibližně 25 psi. Často se používají v rozvodech plynu, vzduchotechnickém potrubí a dalších aplikacích, kde jsou změny tlaku jemné, ale přesto je třeba je přesně monitorovat.

Měchové měchy

Měchové měchy používají roztažnou komoru ve stylu harmoniky, která se prodlužuje nebo stlačuje se změnami tlaku. Tato konstrukce poskytuje větší povrchovou plochu pro působení tlaku ve srovnání s membránou, což umožňuje měchovým manometrům přesně detekovat velmi malé změny tlaku. Běžně se používají v nízkotlakých pneumatických ovládacích prvcích a v některých aplikacích měření absolutního tlaku, kde je vyžadována vysoká citlivost při nízkých úrovních síly.

Digitální a elektronické tlakoměry

Protože průmyslové procesy stále více spoléhají na záznam dat a vzdálené monitorování, staly se elektronické tlakoměry standardem v mnoha zařízeních. Namísto spoléhání se pouze na mechanickou výchylku používají tato měřidla snímací prvky, které převádějí tlak na elektrický signál, který je pak digitálně zobrazován nebo přenášen do řídicího systému.

Tenzometrické snímače

Tlakové senzory založené na tenzometrech používají tenký kovový nebo fóliový prvek připojený k membráně. Jak se membrána ohýbá pod tlakem, elektrický odpor tenzometru se úměrně mění a tato změna je měřena a převedena na kalibrovanou hodnotu tlaku. Tyto senzory nabízejí dobrou přesnost v širokém rozsahu tlaků a jsou běžně integrovány do systémů řízení procesů, kde je pro nepřetržité monitorování potřeba výstupní signál 4-20 mA.

Piezorezistivní a kapacitní snímače

Piezorezistivní snímače používají polovodičové materiály, jejichž odpor se mění pod mechanickým namáháním, nabízí rychlou odezvu a vysokou citlivost, díky čemuž jsou užitečné v aplikacích s rychle kolísajícími tlaky, jako je testování motorů nebo měření hydraulických rázů. Kapacitní senzory naopak měří změnu kapacity mezi dvěma deskami, když se membrána pohybuje pod tlakem, a jsou ceněny pro svou stabilitu a přesnost v nízkotlakých a vakuových aplikacích, včetně výroby polovodičů a vědeckých přístrojů.

Klasifikace měřidel podle reference měření

Kromě vnitřního snímacího mechanismu jsou manometry také kategorizovány podle referenčního bodu, vůči kterému měří. Tato klasifikace určuje, jak by měly být hodnoty interpretovány a pro jaké aplikace je měřidlo vhodné.

Diferenční tlakoměry si zaslouží zvláštní pozornost, protože se používají k nepřímému vyvozování informací. Změřením poklesu tlaku na filtru, cloně nebo jiném omezení mohou technici určit, zda je třeba filtr vyměnit, nebo vypočítat průtok kapaliny, aniž by potřebovali vyhrazený průtokoměr. Díky tomu jsou diferenciální měřidla nákladově efektivním diagnostickým nástrojem v systémech HVAC, úpravnách vody a průmyslových filtračních zařízeních.

Speciální měřidla pro náročné průmyslové podmínky

Standardní mechanická a digitální měřidla fungují dobře za normálních podmínek, existuje však několik speciálních variant pro řešení náročných procesních médií, vibrací nebo hygienických požadavků.

Měřidla membránového těsnění pro korozivní nebo viskózní média

Pokud je procesní kapalina korozivní, abrazivní nebo náchylná ke krystalizaci uvnitř úzkého potrubí, je mezi proces a měřidlo instalováno membránové těsnění. Těsnění izoluje vnitřní mechanismus měřidla od přímého kontaktu s médiem při přenosu tlaku přes inertní plnicí kapalinu. Toto nastavení je běžné při chemickém zpracování, čištění odpadních vod a výrobě potravin, kde by přímá expozice jinak poškodila měřidlo nebo kontaminovala produkt.

Glycerinem plněné měřidla pro odolnost proti vibracím

V prostředí se značnými vibracemi, jako jsou například čerpadla, kompresory nebo motory, mohou standardní suché měřiče trpět chvěním ukazatele a předčasným opotřebením. Kapalinou plněné měřidla, obvykle používající glycerin nebo silikonový olej, tlumí tyto vibrace a chrání vnitřní součásti před rychlým opotřebením, prodlužují životnost a zlepšují stabilitu čtení v mechanicky aktivních prostředích.

Sanitární měřidla pro potraviny, nápoje a farmacii

Sanitární tlakoměry jsou konstruovány s hladkými smáčenými povrchy bez štěrbin a používají trojsvorkové nebo zapuštěné membránové spoje, které umožňují důkladné čištění a sterilizaci. Tato měřidla jsou navržena tak, aby splňovala hygienické normy vyžadované při zpracování potravin, výrobě mléčných výrobků a farmaceutické výrobě, kde by jakékoli nahromaděné zbytky mohly ohrozit bezpečnost produktu nebo porušit regulační požadavky.

Výběr správného měřidla pro danou aplikaci

Výběr vhodného tlakoměru začíná identifikací tří klíčových faktorů: očekávaného rozsahu tlaku, povahy procesního média a podmínek okolního prostředí v místě instalace. Měřidlo zvolené pro tlakový rozsah příliš vysoko nad skutečným provozním tlakem bude produkovat nepřesné údaje, protože většina měřidel je nejpřesnějších ve střední třetině své stupnice. Podobně výběr standardního suchého měřidla pro vysokovibrační výtlačné potrubí čerpadla pravděpodobně povede k časté rekalibraci nebo předčasnému selhání.

• Pro běžné tlakové vzduchové, hydraulické nebo parní systémy se stabilními podmínkami obvykle postačuje a nákladově efektivní standardní Bourdonův trubkový měřič.
• U korozivních chemikálií nebo viskózních kapalin zabraňuje měřidlo membránového těsnění procesním médiím poškozovat vnitřní součásti.
• Pro velmi nízké tlaky HVAC nebo monitorování distribuce plynu nabízí pouzdro nebo měchový měch citlivost potřebnou pro malé změny tlaku.
• Pro systémy vyžadující nepřetržitý záznam dat nebo vzdálené alarmy se elektronické měřidlo s přenositelným výstupním signálem integruje přímo do stávajících řídicích systémů.
• Pro zpracování potravin, nápojů nebo farmaceutických výrobků splňuje hygienické a regulační požadavky hygienické měřidlo s čistitelným, zapuštěným designem.

Správný tlakoměr je nakonec ten, který přesně odpovídá provoznímu prostředí, spíše než nejpokročilejší nebo nejdražší dostupná možnost. Věnujte čas vyhodnocení rozsahu tlaku, kompatibility médií a environmentálních stresorů před nákupem, zabráníte tak nákladným prostojům, nepřesným odečtům a zbytečné výměně zařízení.