Các loại máy phát áp lực
Tự giới thiệu đơn giản về máy phát áp lực
Là một cảm biến áp suất có đầu ra là tín hiệu tiêu chuẩn, máy phát áp suất là một thiết bị chấp nhận biến áp suất và chuyển đổi nó thành tín hiệu đầu ra tiêu chuẩn theo tỷ lệ. Nó có thể chuyển đổi các thông số áp suất vật lý của khí, chất lỏng, v.v. mà cảm biến tế bào tải cảm nhận thành tín hiệu điện tiêu chuẩn (chẳng hạn như 4-20mADC, v.v.) để cung cấp các thiết bị phụ như cảnh báo, máy ghi âm, bộ điều chỉnh, v.v. đo lường và chỉ dẫn Và quy trình xử lý.
Phân loại máy phát áp lực
Thông thường, các bộ truyền áp suất mà chúng ta nói đến được phân chia theo nguyên tắc:
Máy phát áp suất điện dung, máy phát áp suất điện trở, máy phát áp suất cảm ứng, máy phát áp suất bán dẫn và máy phát áp suất áp điện để đo tần số cao. Trong số đó, máy phát áp suất điện trở được sử dụng nhiều nhất. Máy phát áp suất điện dung lấy máy phát 3051S của Rosemount làm đại diện cho dòng sản phẩm cao cấp.
Máy phát áp suất có thể được chia thành kim loại, gốm, silicon khuếch tán, silicon đơn tinh thể, sapphire, màng phún xạ, v.v. theo các thành phần nhạy cảm với áp suất.
- Máy phát áp suất kim loại có độ chính xác kém nhưng ít ảnh hưởng đến nhiệt độ và phù hợp với những khu vực có phạm vi nhiệt độ rộng và yêu cầu độ chính xác thấp.
- Cảm biến áp suất gốm có độ chính xác tốt hơn nhưng lại bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi nhiệt độ. Gốm sứ còn có ưu điểm là chống va đập và chống ăn mòn nên có thể ứng dụng trong lĩnh vực phản ứng.
- Độ chính xác truyền áp suất của silicon khuếch tán rất cao và độ lệch nhiệt độ cũng lớn, do đó thường cần phải bù nhiệt độ trước khi sử dụng. Hơn nữa, ngay cả sau khi bù nhiệt độ, không thể đo được áp suất trên 125°C. Tuy nhiên, ở nhiệt độ phòng, hệ số nhạy của silicon khuếch tán gấp 5 lần so với gốm nên thường được sử dụng trong lĩnh vực đo lường có độ chính xác cao.
- Máy phát áp suất silicon đơn tinh thể là cảm biến chính xác nhất trong thực tế công nghiệp. Nó là phiên bản nâng cấp của silicon khuếch tán. Tất nhiên, giá cũng được nâng cấp. Hiện nay, Yokogawa của Nhật Bản là đại diện trong lĩnh vực áp suất silicon đơn tinh thể.
- Bộ truyền áp suất sapphire không nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ và có đặc tính làm việc tốt ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao; sapphire có khả năng chống bức xạ cực mạnh; không trôi pn; nó có thể hoạt động bình thường trong những điều kiện làm việc tồi tệ nhất và đáng tin cậy Hiệu suất cao, độ chính xác tốt, sai số nhiệt độ tối thiểu và hiệu suất chi phí tổng thể cao.
- Bộ truyền áp suất màng mỏng phún xạ không chứa bất kỳ chất kết dính nào và nó cho thấy độ ổn định và độ tin cậy lâu dài cao hơn cảm biến đo biến dạng dính; nó ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ: khi nhiệt độ thay đổi 100oC, độ lệch bằng 0 chỉ là 0,5%. Hiệu suất nhiệt độ của nó vượt trội hơn nhiều so với cảm biến áp suất silicon khuếch tán; Ngoài ra, nó có thể tiếp xúc trực tiếp với môi trường ăn mòn nói chung.
Nguyên lý của các loại máy phát áp lực
- Nguyên lý của máy phát áp suất điện dung
Khi áp suất tác động trực tiếp lên bề mặt màng đo, màng ngăn sẽ tạo ra một biến dạng nhỏ. Mạch có độ chính xác cao trên màng đo sẽ biến biến dạng nhỏ này thành điện áp tuyến tính cao tỷ lệ thuận với áp suất và tỷ lệ thuận với điện áp kích thích. Signal, sau đó sử dụng chip chuyên dụng để chuyển đổi tín hiệu điện áp này thành tín hiệu dòng điện 4-20mA tiêu chuẩn công nghiệp hoặc tín hiệu điện áp 1-5V.
- Nguyên lý của máy phát áp suất silicon khuếch tán
Áp suất của môi trường đo tác động trực tiếp lên màng ngăn của cảm biến (thường là màng ngăn 316L), khiến màng ngăn tạo ra sự dịch chuyển vi mô tỷ lệ với áp suất của môi trường, làm thay đổi giá trị điện trở của cảm biến và phát hiện nó bằng một Mạch Wheatstone này thay đổi, chuyển đổi và xuất tín hiệu đo tiêu chuẩn tương ứng với áp suất này.
- Nguyên lý của máy phát áp suất silicon đơn tinh thể
Cảm biến áp suất áp điện được chế tạo bằng cách sử dụng hiệu ứng áp điện của silicon đơn tinh thể. Tấm wafer silicon đơn tinh thể được sử dụng làm phần tử đàn hồi. Khi áp suất thay đổi, silicon đơn tinh thể tạo ra biến dạng, do đó điện trở biến dạng khuếch tán trực tiếp trên nó tạo ra sự thay đổi tỷ lệ thuận với áp suất đo được, và sau đó mạch cầu thu được tín hiệu đầu ra điện áp tương ứng.
- Nguyên lý của máy phát áp lực gốm
Áp suất tác động trực tiếp lên bề mặt phía trước của màng ngăn gốm, gây ra biến dạng nhẹ cho màng ngăn. Điện trở màng dày được in ở mặt sau màng gốm và nối với cầu Wheatstone (cầu kín) do hiệu ứng áp điện của varistor, Cầu tạo ra tín hiệu điện áp tuyến tính cao tỷ lệ thuận với áp suất và tỷ lệ thuận với điện áp kích thích . Thường được sử dụng để đo áp suất của máy nén khí, nhiều gốm sứ được sử dụng hơn.
- Nguyên lý của máy đo áp suất biến dạng
Các máy phát áp suất đo biến dạng được sử dụng phổ biến nhất là máy đo biến dạng điện trở kim loại và máy đo biến dạng bán dẫn. Máy đo biến dạng điện trở kim loại là một loại thiết bị nhạy cảm có thể chuyển đổi sự thay đổi biến dạng trên mẫu thử thành tín hiệu điện. Có hai loại máy đo biến dạng dây và máy đo biến dạng lá kim loại. Thông thường, máy đo biến dạng được liên kết chặt chẽ với ma trận biến dạng cơ học thông qua một chất kết dính đặc biệt. Khi ma trận chịu sự thay đổi ứng suất, máy đo biến dạng điện trở cũng biến dạng, do đó giá trị điện trở của máy đo biến dạng thay đổi, do đó Điện áp đặt vào điện trở thay đổi. Máy phát áp suất đo biến dạng tương đối hiếm trên thị trường.
- Máy phát áp suất sapphire
Bộ truyền áp suất sapphire sử dụng nguyên lý làm việc chống biến dạng, sử dụng các thành phần nhạy cảm với silicon-sapphire có độ chính xác cao và chuyển đổi tín hiệu áp suất thành tín hiệu điện tiêu chuẩn thông qua mạch khuếch đại chuyên dụng.
- Máy phát áp lực màng phún xạ
Phần tử nhạy áp phún xạ được chế tạo bằng công nghệ vi điện tử, tạo thành cầu nối Wheatstone chắc chắn và ổn định trên bề mặt màng ngăn inox đàn hồi. Khi áp suất của môi trường được đo tác động lên màng ngăn bằng thép không gỉ đàn hồi, cầu Wheatstone ở phía bên kia sẽ tạo ra tín hiệu đầu ra điện tỷ lệ thuận với áp suất. Do có khả năng chống va đập tốt nên màng phún xạ thường được sử dụng trong những trường hợp thường xuyên bị áp lực tác động, chẳng hạn như thiết bị thủy lực.
Phòng ngừa lựa chọn máy phát áp lực
- Lựa chọn giá trị phạm vi áp suất máy phát:
Đầu tiên xác định giá trị tối đa của áp suất đo được trong hệ thống. Nói chung, bạn cần chọn một máy phát có dải áp suất lớn hơn giá trị tối đa khoảng 1,5 lần hoặc để dải áp suất bình thường rơi vào máy phát áp suất. 1/3 ~ 2/3 phạm vi bình thường cũng là một phương pháp phổ biến.
- Những loại môi trường áp lực:
Chất lỏng nhớt và bùn sẽ chặn các cổng áp suất. Dung môi hoặc chất ăn mòn sẽ phá hủy các vật liệu trong máy phát tiếp xúc trực tiếp với các phương tiện này.
Vật liệu của máy phát áp suất chung tiếp xúc với môi trường là thép không gỉ 316. Nếu môi trường không ăn mòn thép không gỉ 316 thì về cơ bản tất cả các máy phát áp suất đều phù hợp để đo áp suất của môi trường;
Nếu môi trường ăn mòn thép không gỉ 316, nên sử dụng chất bịt kín hóa học và nên sử dụng phép đo gián tiếp. Nếu sử dụng ống mao dẫn chứa đầy dầu silicon để dẫn áp, nó có thể ngăn bộ truyền áp suất bị ăn mòn và kéo dài tuổi thọ của bộ truyền áp suất.
- Máy phát cần bao nhiêu độ chính xác:
Độ chính xác được xác định bởi: độ phi tuyến tính, độ trễ, độ không lặp lại, nhiệt độ, thang đo điểm không và nhiệt độ. Độ chính xác càng cao thì giá càng cao. Nói chung, độ chính xác của máy phát áp suất silicon khuếch tán là 0,5 hoặc 0,25, và máy phát áp suất silicon điện dung hoặc đơn tinh thể có độ chính xác 0,1 hoặc thậm chí 0,075.
- Quy trình đấu nối máy phát:
Nói chung, máy phát áp suất được lắp đặt trên đường ống hoặc bể chứa. Tất nhiên, một phần nhỏ trong số đó được lắp đặt và sử dụng đồng hồ đo lưu lượng . Thường có ba hình thức lắp đặt của bộ truyền áp suất: ren, mặt bích và kẹp. Do đó, trước khi chọn bộ truyền áp lực, kết nối quá trình cũng phải được xem xét. Nếu là ren thì cần xác định quy cách ren. Đối với mặt bích, cần xem xét các thông số kỹ thuật của mặt bích về đường kính danh nghĩa.
Giới thiệu ngành máy phát áp lực
Khoảng 40 quốc gia trên thế giới đang tham gia nghiên cứu và sản xuất cảm biến, trong đó Mỹ, Nhật Bản, Đức là những khu vực có sản lượng cảm biến lớn nhất. Cả ba quốc gia chiếm hơn 50% thị trường cảm biến thế giới.
Ngày nay, thị trường máy phát áp lực ở nước tôi là một thị trường trưởng thành với mức độ tập trung thị trường cao. Tuy nhiên, chiếm vị trí thống lĩnh là các nước ngoài do Emerson, Yokogawa, Siemens, v.v. Các sản phẩm có thương hiệu chiếm khoảng 70% thị phần và có lợi thế tuyệt đối trong các dự án kỹ thuật lớn và vừa.
Điều này là do di chứng của việc đất nước tôi sớm áp dụng chiến lược “thị trường cho công nghệ”, điều này đã ảnh hưởng rất nhiều đến các doanh nghiệp nhà nước của nước tôi và đã từng rơi vào tình trạng thất bại, nhưng đồng thời, một số nhà sản xuất, đại diện cho bởi các doanh nghiệp tư nhân của Trung Quốc, lặng lẽ xuất hiện và phát triển mạnh mẽ hơn. Thị trường máy phát áp lực trong tương lai của Trung Quốc đầy những ẩn số mới.
