Đồng hồ áp suất là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách đọc trị số
Đồng hồ áp suất (pressure gauge) là thiết bị đo và hiển thị áp suất của chất khí hoặc chất lỏng bên trong một hệ thống kín - đường ống, bồn chứa, bình khí nén, hệ thống thủy lực - bằng kim chỉ trên mặt số cơ khí hoặc bằng tín hiệu điện tử. Đây là một trong những thiết bị đo lường cơ bản nhất trong công nghiệp, gần như mọi hệ thống có áp suất đều cần ít nhất một điểm đo bằng đồng hồ áp suất để giám sát và đảm bảo an toàn vận hành.
Cấu tạo cơ bản của đồng hồ áp suất
Cấu tạo cơ bản của đồng hồ áp suất
Một đồng hồ áp suất cơ khí tiêu chuẩn gồm 5 bộ phận chính:
- Bộ phận cảm biến áp suất (Bourdon tube, màng, hoặc ống xếp) - phần trực tiếp tiếp xúc với môi chất, biến dạng theo áp suất tác động.
- Cơ cấu truyền động (movement) - chuyển hóa độ biến dạng của bộ cảm biến thành chuyển động quay của kim chỉ, thường qua hệ bánh răng nhỏ.
- Mặt số (dial) và kim chỉ (pointer) - hiển thị trị số áp suất theo đơn vị đã in sẵn (bar, psi, kg/cm², MPa...).
- Vỏ đồng hồ (case) - bảo vệ toàn bộ cơ cấu bên trong, có thể làm từ đồng thau, inox hoặc nhựa tùy dòng sản phẩm.
- Chân kết nối (connection) - nơi lắp đồng hồ vào hệ thống, có ren tiêu chuẩn PT, NPT hoặc BSP.
Với dòng có dầu chống rung (liquid-filled), bên trong vỏ đồng hồ được bơm đầy glycerin hoặc dầu silicon để giảm rung động kim chỉ và bôi trơn cơ cấu truyền động vì vậy các dòng này được ưu tiên cho các vị trí lắp gần máy bơm, máy nén khí, nơi có độ rung cao.
Nguyên lý hoạt động
Phần lớn đồng hồ áp suất công nghiệp hoạt động theo nguyên lý cơ khí, dựa trên hiện tượng biến dạng đàn hồi của kim loại khi chịu áp lực. Ba dạng cảm biến phổ biến nhất:
- Ống Bourdon (Bourdon Tube): một ống kim loại cong hình chữ C hoặc xoắn ốc, khi áp suất tăng, ống có xu hướng duỗi thẳng ra. Chuyển động duỗi này được truyền qua cơ cấu bánh răng làm kim quay. Đây là nguyên lý phổ biến nhất, dùng cho dải đo từ thấp đến rất cao (có thể lên đến hàng nghìn bar).
- Màng (Diaphragm): một tấm màng kim loại mỏng bị uốn cong khi có áp suất tác động, phù hợp với dải đo thấp và môi chất có độ nhớt cao hoặc lẫn cặn.
- Ống xếp (Bellows): cấu trúc dạng ống gấp nếp giãn nở theo áp suất, thường dùng cho dải đo rất thấp (áp suất chân không hoặc chênh áp nhỏ).
Với dòng đồng hồ có tiếp điểm điện (ví dụ Wise P510), bên trong còn tích hợp thêm công tắc cơ khí hoặc cảm biến, khi kim chỉ chạm đến ngưỡng đã cài đặt sẽ đóng/mở mạch điện để báo động hoặc điều khiển thiết bị khác (bơm, van, còi báo).
Cách đọc trị số đồng hồ áp suất đúng cách
Đọc sai trị số đồng hồ áp suất là lỗi phổ biến, đặc biệt với người mới vận hành. Một số nguyên tắc cần nhớ:
- Đọc ở vị trí ngang tầm mắt, nhìn thẳng vào mặt số - nhìn chéo góc sẽ gây sai số thị giác (parallax error), đặc biệt với mặt số có kính lồi.
- Kiểm tra đơn vị đo trước khi đọc trị số - nhiều đồng hồ có 2 vòng chia độ (ví dụ bar và psi) trên cùng mặt số, đọc nhầm vòng chia là lỗi thường gặp gây sai số nghiêm trọng.
- Chờ kim ổn định rồi mới đọc - với hệ thống có dao động áp suất (bơm piston, máy nén khí), kim có thể rung nhẹ quanh trị số thực; nên đọc giá trị trung bình dao động, hoặc dùng dòng có dầu chống rung để kim ổn định hơn.
- Đối chiếu với dải đo tối đa của đồng hồ - nếu kim thường xuyên hoạt động ở vùng 75 -90% dải đo tối đa hoặc vượt quá vạch đỏ (nếu có), cần kiểm tra lại vì đồng hồ có nguy cơ hỏng sớm hoặc hệ thống đang vận hành sai thiết kế.
Vì sao đồng hồ áp suất bị sai số theo thời gian?
Đồng hồ áp suất là thiết bị cơ khí có bộ phận đàn hồi chịu tải liên tục, nên sai số tăng dần theo thời gian sử dụng là điều bình thường, không phải lỗi sản xuất. Các nguyên nhân chính gồm: bộ cảm biến (Bourdon tube/màng) bị mỏi kim loại sau nhiều chu kỳ chịu áp, môi chất ăn mòn làm giảm độ đàn hồi, va đập hoặc sốc áp suất đột ngột vượt dải đo, bụi bẩn, cặn bám vào cơ cấu truyền động. Đây là lý do các nhà máy cần có chu kỳ hiệu chuẩn định kỳ thay vì chỉ thay thế khi đồng hồ hỏng hẳn - nội dung này được trình bày chi tiết ở bài [Hiệu chuẩn đồng hồ áp suất: chu kỳ, tiêu chuẩn, dấu hiệu cần thay].
Bài liên quan: [Đồng hồ áp suất Wise: các dòng phổ biến, thông số và ứng dụng] - [Hướng dẫn chọn dải đo, đường kính mặt và chân ren đồng hồ áp suất]
Liên hệ ngay để được hỗ trợ kỹ thuật miễn phí: Mr Hoàng - 0919 914 138
