เกจวัดความดันคืออะไร? ประเภท การทำงาน และการใช้งาน

เกจวัดความดันคืออะไร?

ช่างเทคนิคตรวจสอบแป้นหมุนบนท่อระบายของปั๊มเพื่อยืนยันว่าค่าที่อ่านได้อยู่ภายในช่วงที่ปลอดภัย การตรวจสอบด้วยภาพอย่างรวดเร็วซึ่งทำซ้ำหลายพันครั้งต่อวันนั้นอาศัยหนึ่งในเครื่องมือที่เก่าแก่ที่สุดในอุตสาหกรรม นั่นก็คือ เกจวัดความดัน

เกจวัดแรงดันเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความดันของก๊าซหรือของเหลวในระบบปิดและแสดงค่าบนหน้าปัดหรือหน้าจอดิจิตอล เกจเชิงกลส่วนใหญ่ไม่ต้องการพลังงานจากภายนอก ตัวแรงดันจะเลื่อนตัวชี้ไปตามสเกลที่สอบเทียบแล้ว ทำให้เป็นวิธีที่ประหยัดที่สุดในการตรวจสอบแรงดันในอุปกรณ์อุตสาหกรรม เชิงพาณิชย์ และในครัวเรือน

เกจวัดความดันไม่ใช่เครื่องส่งสัญญาณ มาตรวัดให้การอ่านในท้องถิ่น เครื่องส่งจะแปลงแรงดันเป็นสัญญาณไฟฟ้า เช่น 4-20 mA หรือ Modbus สำหรับ PLC หรือจอแสดงผลระยะไกล หลายระบบใช้ทั้งสองอย่าง: เกจสำหรับการตรวจสอบในสถานที่ทำงาน และเครื่องส่งสำหรับการควบคุมอัตโนมัติ

รูปแบบที่พบบ่อยที่สุดคือเกจแบบอะนาล็อกที่ติดตั้งโดยตรงพร้อมท่อ Bourdon และชิ้นส่วนเปียกที่เป็นทองเหลืองหรือสแตนเลส สำหรับตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม เกจวัดแรงดันทั่วไปทั่วไป เช่น ซีรีส์ Y60 เป็นจุดเริ่มต้นทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ OEM

เกจวัดแรงดันทำงานอย่างไร?

ภายในเกจวัดความดัน แรงดันในกระบวนการจะดันไปปะทะกับองค์ประกอบการตรวจจับที่ยืดหยุ่น และชุดเกียร์จะเปลี่ยนการเคลื่อนไหวนั้นให้เป็นการหมุนตัวชี้

องค์ประกอบการตรวจจับความดัน: ท่อ Bourdon

หลอด Bourdon เป็นองค์ประกอบการตรวจจับที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เป็นท่อโลหะโค้งหรือเป็นเกลียวที่มีหน้าตัดเป็นรูปวงรี เมื่อมีแรงดันเข้ามา หน้าตัดจะพยายามทำให้ท่อโค้งงอเล็กน้อย การกระจัดเล็กๆ นั้นซึ่งมักจะน้อยกว่าหนึ่งมิลลิเมตร จะขับเคลื่อนส่วนเชื่อมต่อที่ติดอยู่กับกลไก ท่อ Bourdon มีความแม่นยำ ทนทาน และราคาไม่แพง และครอบคลุมช่วงกว้างที่สุดตั้งแต่ 60 มิลลิบาร์ไปจนถึงหลายพันบาร์

องค์ประกอบการตรวจจับทางเลือก: ไดอะแฟรมและแคปซูล

ไม่ใช่สื่อทุกชนิดที่เหมาะกับท่อ Bourdon ส่วนประกอบของไดอะแฟรมคือแผ่นโลหะบางๆ ที่เบนออกภายใต้ความกดดัน เกจไดอะแฟรมจะวัดแรงดันที่ต่ำกว่า และด้วยไดอะแฟรมซีล จึงสามารถจัดการกับสารที่มีความหนืด สารปนเปื้อน หรือมีฤทธิ์กัดกร่อนได้ องค์ประกอบแคปซูลทำจากไดอะแฟรมลูกฟูกสองอันที่เชื่อมเข้าด้วยกันและมีความไวเพียงพอสำหรับแรงดันที่ต่ำมาก เช่น ร่างของเตาหลอม ตัวเลือกองค์ประกอบการตรวจจับจะกำหนดช่วงความดันที่ใช้งานได้และตัวกลางที่เกจสัมผัสได้อย่างปลอดภัย

การเคลื่อนไหวและการประกอบคดี

การเคลื่อนไหวซึ่งเป็นชุดเกียร์ที่มีความแม่นยำ จะขยายการโก่งตัวไปสู่การหมุนตัวชี้ เคสช่วยปกป้องกลไก การสั่นสะเทือนหรือการเต้นเป็นจังหวะอย่างต่อเนื่องทำให้ต้องใช้กล่องที่เติมน้ำมัน ซึ่งมีของเหลวหน่วงทำให้ตัวชี้คงที่และหล่อลื่นเกียร์ การเชื่อมต่อกระบวนการ โดยปกติคือ 1/4 นิ้ว NPT หรือ 1/2 นิ้ว BSP เกลียวเข้าไปในท่อ ถัง หรือเครื่องจักร

ความดันเกจเทียบกับความดันสัมบูรณ์เทียบกับความดันแตกต่าง

การอ่านค่าความดันจะอ้างอิงถึงจุดอ้างอิงเสมอ และการอ้างอิงจะกำหนดว่าเกจจะแสดงอะไร

แรงดันสัมบูรณ์อ้างอิงถึงสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ เป็นความดันที่แท้จริงของของไหลซึ่งสัมพันธ์กับความดันบรรยากาศโดย P _{หน้าท้อง} = ป _วัด P _{ตู้เอทีเอ็ม} . เกจสัมบูรณ์ประกอบด้วยห้องอ้างอิงสุญญากาศภายใน ดังนั้นการอ่านจึงไม่เปลี่ยนแปลงตามสภาพอากาศหรือระดับความสูง การใช้งานทั่วไป: การตรวจสอบความกดอากาศและการเคลือบสุญญากาศ

ความดันเกจอ้างอิงถึงความดันบรรยากาศ เกจมาตรฐานจะอ่านค่าเป็นศูนย์เมื่อเปิดสู่บรรยากาศ หน้าปัดจะแสดงความดันเหนือบรรยากาศโดยรอบ เกจวัดทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ตั้งแต่เครื่องรับอากาศไปจนถึงเครื่องอัดไฮดรอลิกและปั๊มน้ำ จะแสดงแรงดันเกจ

ความดันแตกต่างคือความแตกต่างระหว่างจุดสองจุด เกจวัดส่วนต่างมีการเชื่อมต่อสองกระบวนการและแสดงความแตกต่างโดยตรง การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การตรวจสอบการอุดตันของตัวกรอง ระดับของเหลวในถังที่ปิดสนิท และการไหลผ่านแผ่นปาก

เกจผสมจะอ่านทั้งแรงดันสุญญากาศและแรงดันบวกบนสเกลเดียว โดยข้ามศูนย์ตรงกลาง เกจวัดแรงดันลมยางจะแสดงแรงดันเกจ สูญญากาศในการตรวจสอบเกจในห้องบรรจุภัณฑ์จำเป็นต้องมีการออกแบบที่สมบูรณ์หรือแบบผสม

หน่วยแรงดันทั่วไปที่ใช้กับเกจ

เกจวัดแรงดันถูกสร้างขึ้นโดยมีหน่วยสเกลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับมาตรฐานของภูมิภาค ตารางด้านล่างแสดงรายการหน่วยที่คุณจะพบเจอบ่อยที่สุด

สำหรับการแปลงอย่างรวดเร็ว 1 บาร์จะอยู่ที่ประมาณ 14.5 psi หรือ 100 kPa และ 1 MPa เท่ากับ 10 บาร์ อุปกรณ์ส่งออกมักใช้แป้นหมุนสองสเกล เช่น psi และ bar เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด

เกจวัดแรงดันประเภทหลัก

เกจวัดแรงดันสามารถจำแนกตามข้อมูลอ้างอิง องค์ประกอบการตรวจจับ และโครงสร้าง มุมมองทั้งสามนี้จับคู่เกจกับสภาพการทำงานของมัน

โดยการอ้างอิง: เกจ สัมบูรณ์ และดิฟเฟอเรนเชียล

การจำแนกประเภทนี้เป็นไปตามข้อมูลอ้างอิงที่อธิบายไว้ข้างต้น มาตรวัดมาตรฐานวัดสัมพันธ์กับบรรยากาศ เกจสัมบูรณ์ประกอบด้วยห้องสุญญากาศ เกจวัดส่วนต่างมีสองพอร์ตและแสดงความแตกต่าง

โดยองค์ประกอบการตรวจจับ: ท่อ Bourdon, ไดอะแฟรม, แคปซูล

เกจท่อ Bourdon ครอบคลุมช่วงกว้างที่สุด ตั้งแต่ประมาณ 60 มิลลิบาร์ไปจนถึงหลายพันบาร์ และเหมาะกับงานทั่วไปส่วนใหญ่ เกจไดอะแฟรมรองรับแรงกดดันที่ต่ำกว่าและทนต่อสื่อที่สกปรกหรือรุนแรง แคปซูลเกจสงวนไว้สำหรับแรงดันต่ำมาก โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 600 มิลลิบาร์ เช่น กระแสลมในเตาหลอม

โดยการก่อสร้างแบบพิเศษ: ปิดผนึก, ทนต่อการกัดกร่อน, กันกระแทก, ป้องกันการระเบิด

เมื่อตัวกลางในกระบวนการมีความหนืด บรรทุกอนุภาค หรือมีแนวโน้มที่จะอุดตันองค์ประกอบการตรวจจับ ไดอะแฟรมซีลจะแยกส่วนภายในเกจออกจากกัน ในโรงงานน้ำในเขตเทศบาลและโรงงานอุตสาหกรรม เกจปิดผนึกไดอะแฟรมที่ใช้ในสายบำบัดน้ำจะช่วยป้องกันตะกอนและสารแขวนลอยไม่ให้ปิดกั้นองค์ประกอบ ในขณะเดียวกันก็อ่านค่าได้อย่างเสถียร

เมื่อสภาพแวดล้อมมีการกัดกร่อน เช่น โรงงานเคมีหรือแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง โครงสร้างสแตนเลสสตีลทั้งหมดจะช่วยปกป้องชิ้นส่วนและตัวเรือนที่เปียกน้ำ โรงงานปิโตรเคมีผสมผสานเหล็กกล้าไร้สนิมเข้ากับตัวเรือนที่เติมน้ำมัน เกจวัดแรงดันกันกระแทกเติมน้ำมันสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเป็นข้อกำหนดมาตรฐานในโรงกลั่นและสถานีขนส่ง

สำหรับก๊าซไวไฟหรือฝุ่นที่ติดไฟได้ เกจวัดป้องกันการระเบิดพร้อมกล่องสำหรับงานหนักและข้อต่อกันไฟจะช่วยป้องกันประกายไฟภายในไม่ให้จุดไฟในบรรยากาศ

เกจวัดกันกระแทกและเติมน้ำมันก็พบเห็นได้ทั่วไปในอุปกรณ์เคลื่อนที่เช่นกัน หน่วยกำลังไฮดรอลิก คอมเพรสเซอร์ และเครื่องยนต์ทางทะเลสร้างการสั่นสะเทือนซึ่งจะทำให้เกจวัดกรณีแห้งเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว

เกจวัดแรงดันอนาล็อกและดิจิตอล

เกจเชิงกลแบบอะนาล็อกยังคงเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับการบ่งชี้ในท้องถิ่น: ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานและทนทานต่อการใช้งานที่สมบุกสมบัน เกจดิจิตอลมีความแม่นยำสูงกว่า ซึ่งมักจะ 0.1% ถึง 0.5% ของขนาดเต็ม และให้เอาต์พุตสำหรับการบันทึกข้อมูลหรือการตรวจสอบระยะไกล พวกเขาทนต่อการสั่นสะเทือนได้ดี แต่ต้องใช้แบตเตอรี่และไม่ชอบอุณหภูมิที่สูงเกินไป ทั้งสองอย่างนี้เป็นส่วนเสริม: อะนาล็อกสำหรับการอ่านโดยตรง และดิจิตอลเพื่อความแม่นยำ

การใช้งานอุตสาหกรรมของเกจวัดความดัน

อุตสาหกรรมที่แตกต่างกันสร้างสภาวะความดันที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้ผลิตจึงสร้างเกจต่างกัน

• ปิโตรเคมีและพลังงาน: ท่อ ถังเก็บ และสถานีสูบน้ำใช้สเตนเลสสตีล มาตรวัดเติมน้ำมัน และป้องกันการระเบิด สำหรับสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและโซนอันตราย
• การบำบัดน้ำ: ระบบรีเวอร์สออสโมซิสและแผ่นกรองลื่นไถลตรวจสอบฟีดและแรงดันต่าง เกจที่ปิดผนึกด้วยไดอะแฟรมป้องกันการอุดตันจากตะกอนและอนุภาค
• HVAC และเครื่องทำความเย็น: วงจรสารทำความเย็นและชิลเลอร์ทำให้เกิดแรงดันเพิ่มขึ้น เกจวัดแรงดัน HVAC พร้อมคาปิลลารี ปล่อยให้หน้าปัดอยู่ห่างจากท่อร้อน เพื่อปกป้องการเคลื่อนไหว
• อุปกรณ์ทางการแพทย์: เครื่องวัดความดันโลหิต ตัวควบคุมออกซิเจน และเครื่องช่วยหายใจแบบสุญญากาศ จำเป็นต้องมีมาตรวัดที่แม่นยำและทำความสะอาดได้ เกจวัดความดันเกรดทางการแพทย์ ถูกสร้างขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความละเอียดอ่อนเหล่านี้
• เครื่องใช้ในครัวเรือน: เครื่องชงกาแฟตรวจสอบแรงดันในการสกัด และเครื่องกรองน้ำจะตรวจสอบความดันเมมเบรน เกจขนาดกะทัดรัดเหล่านี้ใช้วัสดุที่สัมผัสกับอาหารและต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย
• ทางทะเลและยานยนต์: ห้องเครื่องยนต์และแผงหน้าปัดใช้เกจป้องกันการสั่นสะเทือนสำหรับแรงดันน้ำมันและระบบเบรกลม กล่องปิดผนึกหรือเติมน้ำมันช่วยให้เข็มมั่นคง
• การผลิตภาคอุตสาหกรรม: อุปกรณ์ CNG, สวิตช์เกียร์หุ้มฉนวนแก๊ส SF6 และระบบการเชื่อมใช้เกจที่ตรงกับข้อกำหนดด้านก๊าซและความปลอดภัยเฉพาะ

หลักการทางกายภาพเดียวกันนี้ ซึ่งแรงกดดันส่งผลต่อองค์ประกอบการตรวจจับ จะถูกนำไปใช้แตกต่างกันในทุกอุตสาหกรรม เกจระดับโรงกลั่นไม่มีประโยชน์ในเครื่องชงกาแฟ เพราะสื่อ สภาพแวดล้อม พื้นที่ และมาตรฐานความปลอดภัยแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

วิธีเลือกเกจวัดแรงดันให้เหมาะกับการใช้งานของคุณ

แนวทางที่เป็นระบบช่วยป้องกันข้อผิดพลาดในการเลือกส่วนใหญ่ ทำงานผ่านห้าขั้นตอนเหล่านี้

1. ระบุสื่อ มีฤทธิ์กัดกร่อน หนืด หรือเต็มไปด้วยของแข็งหรือไม่? น้ำตะกอนจะอุดตันท่อ Bourdon มาตรฐาน ดังนั้นโปรดระบุไดอะแฟรมซีลหรือวัสดุเปียกที่เหมาะสม อากาศที่สะอาด น้ำมัน และไอน้ำสามารถใช้ได้กับชิ้นส่วนที่เป็นทองเหลืองหรือสแตนเลส
2. กำหนดช่วงแรงดันและความแม่นยำ หลีกเลี่ยงการวิ่งที่ด้านบนของเครื่องชั่ง จุดปฏิบัติการที่เหมาะสมที่สุดคือระหว่าง 25% ถึง 75% ของขนาดเต็ม กระบวนการคงที่ 50 บาร์เหมาะกับเกจ 0 ถึง 100 บาร์
3. ประเมินสภาพแวดล้อมการติดตั้ง การสั่นสะเทือนเรียกร้องให้มีเคสที่เติมน้ำมัน อุณหภูมิแวดล้อมสูงอาจต้องติดตั้งจากระยะไกล บรรยากาศที่เป็นอันตรายจำเป็นต้องมีการก่อสร้างและการรับรองที่ป้องกันการระเบิด
4. เลือกการเชื่อมต่อและการติดตั้ง จับคู่ประเภทและขนาดของเกลียว (NPT, BSP, เมตริก) กับข้อต่อที่มีอยู่ และตัดสินใจระหว่างการติดตั้งด้านล่าง ด้านหลัง หรือที่แผง
5. ตัดสินใจว่าคุณต้องการเอาต์พุตไฟฟ้าหรือไม่ การอ่านในท้องถิ่นเท่านั้นหมายความว่าเกจเชิงกลก็เพียงพอแล้ว หากสัญญาณต้องไปถึงตัวควบคุม ให้เลือกตัวส่งสัญญาณหรือเกจไฮบริดที่มีแป้นหมุนและเอาต์พุต

เมื่อพารามิเตอร์เหล่านี้ชัดเจน ช่วงการเลือกจะแคบลงอย่างรวดเร็ว สำหรับหน้าที่มาตรฐานของอากาศ น้ำ น้ำมัน และไฮดรอลิก โปรดดูที่ เกจวัดแรงดันทั่วไปครบวงจร ในหน้าผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตและยืนยันความเข้ากันได้ของสื่อกับซัพพลายเออร์ก่อนสั่งซื้อ

พื้นฐานการบำรุงรักษาและการสอบเทียบ

เกจวัดแรงดันเชื่อถือได้ แต่เป็นเครื่องมือที่มีความแม่นยำซึ่งสมควรได้รับการดูแลขั้นพื้นฐาน นิสัยสี่ประการครอบคลุมสถานการณ์ส่วนใหญ่:

• ตรวจสอบตำแหน่งศูนย์ เมื่อระบบลดแรงดัน ตัวชี้ควรอยู่ที่ศูนย์ ค่าชดเชยคงที่หมายถึงองค์ประกอบการตรวจจับที่ผิดรูปหรือการเคลื่อนไหวที่สึกหรอ
• ดูพฤติกรรมของตัวชี้ การกระพือเล็กน้อยเป็นเรื่องปกติ แต่การกระพืออย่างรุนแรงแสดงว่าสูญเสียการหน่วงภายในหรือช่องที่ถูกปิดกั้น
• ตรวจสอบหน้าต่างและเคส ความชื้นภายในเกจวัดกรณีแห้งหมายความว่าซีลชำรุด เปลี่ยนก่อนที่การกัดกร่อนจะสร้างความเสียหายให้กับกลไก
• ปรับเทียบตามกำหนดเวลา การปรับเทียบใหม่ประจำปีถือเป็นพื้นฐานสำหรับการบริการทั่วไป การใช้งานที่มีความสำคัญด้านคุณภาพจำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบบ่อยขึ้น เปรียบเทียบกับมาตรฐานอ้างอิงและแทนที่หากข้อผิดพลาดเกินระดับความแม่นยำ

วาล์วแยกช่วยให้สามารถถอดเกจออกได้โดยไม่ต้องปิดกระบวนการ และห่วงยางหรือกาลักน้ำจะช่วยป้องกันค้อนน้ำและไอน้ำ ด้วยการดูแลเช่นนี้ เกจวัดคุณภาพจึงสามารถทำงานได้นานหลายปี เปลี่ยนเครื่องมือเมื่อหน้าปัดอ่านไม่ออก เข็มทิ่ม หรือตัวเรือนเสียหาย ความล้มเหลวที่ไม่คาดคิดมีค่าใช้จ่ายมากกว่าเกจใหม่

บทสรุป

เกจวัดแรงดันตอบคำถามที่ปรากฏในงานวิศวกรรมอยู่ตลอดเวลา: ตอนนี้แรงดันในระบบนี้เป็นอย่างไร เกจเครื่องกลตอบโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า ต้นทุนต่ำ และมีความแม่นยำเพียงพอสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่

การทำความเข้าใจวิธีการทำงานขององค์ประกอบการตรวจจับ ความดันเกจแตกต่างจากการอ่านค่าสัมบูรณ์และค่าดิฟเฟอเรนเชียลอย่างไร และเหตุใดอุตสาหกรรมจึงต้องการโครงสร้างที่แตกต่างกัน จะช่วยให้คุณระบุเครื่องมือที่เหมาะสมได้ เริ่มต้นด้วยสื่อ ช่วงแรงดัน และสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง หากรายละเอียดไม่ชัดเจน โปรดติดต่อผู้ผลิตพร้อมข้อมูลกระบวนการที่เป็นรูปธรรม และให้ผู้เชี่ยวชาญแนะนำรุ่นที่ทดสอบแล้วสำหรับการใช้งานของคุณ