Áp kế lò xo
Áp kế lò xo còn gọi là đồng hồ đo áp suất (Pressure Gauge), thiết bị đo lường, kiểm soát áp suất của chất lỏng hoặc khí. Thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, độ chính xác cao, dải đo rộng từ 10-8 đến 10-9 Pa giúp nó trở thành công cụ thiết yếu trong các quy trình công nghiệp và hệ thống quản lý áp suất để đảm bảo áp suất trong hệ thống ổn định và nằm trong phạm vi an toàn.
Đặc trưng của áp kế lò xo là: độ đàn hồi, biến dạng dư.
Độ đàn hồi: là khả năng phục hồi hình dạng ban đầu sau khi áp suất tác động lên nó bị loại bỏ. Biến dạng càng lớn, lò xo càng có khả năng phục hồi nhanh chóng.
Biến dạng dư: xảy ra khi lò xo không thể phục hồi hoàn toàn về hình dạng ban đầu, có thể tạo ra sai số và làm giảm độ chính xác của áp kế. Xuất phát từ biến dạng không đàn hồi, lực ma sát, mất năng lượng, sự biến dạng vĩnh viễn của vật liệu nên cần phải giảm thiểu để đảm bảo độ chính xác.
Cấu rạo của áp kế lò xo gồm: cảm biến (lò xo), bộ phận khuyếch đại và truyền chuyển động, mặt đồng hồ hiển thị và kim hiển thị, chân kết nối, vòng đệm và các bộ phận phụ.
Phần tử cảm biến (lò xo): Là phần tử chính quyết định đến độ chính xác của áp kế, ảnh hưởng đến phạm vi đo, sai số, độ nhạy và độ ổn định của áp kế.
Bộ phận khuyếch đại và truyền chuyển động: Tăng độ lớn của chuyển động từ lò xo để truyền đến chỉ thị cơ.
Các bộ phận hiển thị: mặt đồng hồ và kim để hiển thị giá trị áp suất đã đo được:
Chân kết nối áp kế với hệ thống cần đo áp suất.
Các bộ phận phụ khác: vòng đệm, vật liệu cách âm, các bộ phận phụ khác. Bảo vệ và giữ vững các bộ phận quan trọng, giảm ảnh hưởng từ yếu tố ngoại vi.
Áp kế lò xo ống Bourdon: sử dụng ống đo uốn cong có tiết diện elip hoặc ovan. Áp suất đo: từ 0,5 đến 10.000 bar, phổ biến trong công nghiệp và khoa học.
Áp kế lò xo ống xoắn: theo dạng đường ren vít, độ nhạy lớn. Áp suất từ 8 đến 160 bar, dùng trong máy phát tín hiệu, dụng cụ phát từ xa hoặc tự ghi.
Áp kế lò xo màng: dùng màng làm phần tử đàn hồi, có thể thay đổi kích thước màng để đáp ứng các giới hạn đo áp suất khác nhau. Phạm vi đo từ 0,25 đến 30 bar. Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất, đo chất có độ nhớt cao.
Áp kế lò xo hộp: sử dụng lò xo hình trụ với các nếp sóng cách đều. Đo áp suất từ 0,5 đến 6 bar, phổ biến trong các ứng dụng có áp suất thấp.
Áp kế lò xo đang được sử dụng rộng rãi với tính linh hoạt và khả năng chịu áp suất cao, đặc biệt quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đo lường và kiểm tra, nghiên cứu và phát triển.
Sử dụng trong hệ thống cơ khí, nhiệt, khí nén để kiểm soát và điều chỉnh áp suất sản xuất.
Được ứng dụng để đo áp suất các máy móc và kiểm tra hiệu suất.
Được sử dụng để đo áp suất trong các thí nghiệm, đánh giá tác động của áp suất lên vật liệu và quy trình nghiên cứu.
Hiệu chuẩn áp kế lò xo là quá trình kiểm tra và điều chỉnh áp kế lò xo để đảm bảo rằng nó đo lường áp suất chính xác, gồm so sánh đầu ra của áp kế với một tiêu chuẩn chính xác, điều chỉnh nếu cần thiết để hiển thị giá trị chính xác.
Hiệu chuẩn áp kế lò xo là bước quan trọng và bắt buộc cần thực hiện định kỳ, bởi sau thời gian sử dụng, thiết bị có thể trở nên ít chính xác do bị ảnh hưởng bởi các yếu tố từ môi trường bên ngoài. Nếu không hiệu chuẩn dẫn đến sản phẩm không đạt chất lượng, giảm tuổi thọ, tạo điều kiện cho các tai nạn trong quá trình sản xuất hoặc sử dụng thiết bị, vi phạm các quy định và chuẩn an toàn, tạo ra rủi ro cho hệ thống và nhân viên.
Kiểm tra bên ngoài
Kiểm tra kỹ thuật
Kiểm tra đo lường
Khi tiến hành hiệu chuẩn phải đảm bảo các điều kiện sau đây:
Môi trường truyền áp suất
Đối với các áp kế, chân không kế thông thường, theo sau:
|
Giới hạn đo trên của dụng cụ cần hiệu chuân (Mpa) |
Môi trường truyền áp suất |
|
Đến 0.25 Lớn hơn 0.25 đến 60 Lớn hơn 60 |
Không khí hoặc nước cất Dầu biến thế Dầu thầu dầu |
Nhiệt độ môi trường:
(20± 2) 0C đối với áp kế có cấp chính xác cao hơn 0,4;
(20± 5) 0C đối với áp kế có cấp chính xác thấp hơn hoặc bằng 0,4.
Độ ẩm tương đối nhỏ hơn 80 %RH;
Phòng hiệu chuẩn phải thoáng khí, không có bụi, không bị đốt nóng từ một phía, tránh chấn động và va chạm.
Kiểm tra mức dầu ở bơm tạo áp hay thiết bị chuẩn, cân bằng ni-vô (nếu dùng áp kế piston chuẩn), đẩy hết bọt khí ra khỏi thiết bị.
Làm sạch đầu nối của dụng cụ cần hiệu chuẩn.
Lắp áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn vào vị trí làm việc theo quy định. Độ lệch cho phép so với vị trí đã quy định ghi trên áp kế, chân không kế là 50.
- Kiểm tra bên ngoài
Tình trạng thiết bị: trạng thái tốt, không bị ăn mòn, bẩn, nứt, han gỉ. Kim và mặt số phải không cong hoặc gẫy. Ren đầu nối và các chi tiết khác phải không bị hư hỏng.
Mặt kính: trong suốt, không có vết nứt, bọt, bẩn, mốc. Số hoặc phần chỉ thị sáng sủa, rõ ràng để dễ đọc giá trị. Vỏ có chỗ thoát khí và màng chắn bụi.
Ký hiệu: ghi đầy đủ thông tin như đơn vị đo, cấp chính xác, môi trường truyền áp suất, số của áp kế, ký hiệu lắp đặt (nằm ngang hay thẳng đứng).
- Kiểm tra kỹ thuật
Đơn vị đo lường: Pascan (Pa) hoặc các đơn vị khác do nhà sản xuất chỉ định.
Giá trị độ chia nhỏ nhất (độ phân giải): phải phù hợp với cấp chính xác và tuân theo dãy:
1.10n 2.10n 5.10n
Trong đó n là một số nguyên dương, âm hoặc bằng 0.
- Kiểm tra đo lường
Xác định số điểm hiệu chuẩn:
Áp kế, chân không kế đều phải trải qua quy trình hiệu chuẩn tại một số điểm tối thiểu phân bố đều trên toàn bộ thang đo khi tăng và giảm áp suất. Số điểm hiệu chuẩn cần tùy thuộc vào cấp chính xác của thiết bị:
Cấp chính xác cao hơn 0,25: Số điểm hiệu chuẩn tối thiểu là 10 điểm (tương đương với 10% phạm vi đo cho mỗi điểm).
Cấp chính xác từ 0,25 đến 1: Số điểm hiệu chuẩn tối thiểu là 6 điểm (tương đương với 15% phạm vi đo cho mỗi điểm).
Cấp chính xác thấp hơn 1: Số điểm hiệu chuẩn tối thiểu là 5 điểm (tương đương với 20% phạm vi đo cho mỗi điểm).
Trường hợp khi trên áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn không ghi cấp chính xác, để xác định số điểm hiệu chuẩn tối thiểu thì cấp chính xác của áp kế, chân không kế được ước lượng tương đối theo biểu thức sau:
Khi sử dụng môi trường truyền áp suất là chất lỏng thì đầu vào của áp kế chuẩn và áp kế cần hiệu chuẩn phải nằm trên cùng một mặt phẳng ngang, nếu có chênh lệch chiều cao thì phải hiệu chính giá trị áp suất do chiều cao cột chất lỏng gây ra.
Công thức hiệu chỉnh áp suất dựa trên chênh lệch chiều cao của cột chất lỏng:
ΔP=ρ*g*h
Trong đó:
ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3),
g: Gia tốc trọng trường nơi hiệu chuẩn (m/s2),
h: Chênh lệch chiều cao cột chất lỏng giữa đầu vào của áp kế chuẩn và áp kế cần hiệu chuẩn (m)
ΔP: Giá trị áp suất cần được hiệu chỉnh (Pa).
Các bước kiểm tra đo lường:
Tăng áp suất từ từ đến giới hạn đo trên cần hiệu chuẩn. Khoá các van và duy trì áp suất trong 5 phút và kiểm tra sự rò rỉ áp suất trong hệ thống.
Mở các van để áp suất giảm từ từ và trở về trạng thái ban đầu. Sau khi áp suất trở về trạng thái ban đầu, điều chỉnh điểm 0. Đối với các áp kế, chân không kế không điều chỉnh được điểm 0, ghi lại giá trị và đưa vào giấy chứng nhận hiệu chuẩn.
Tiến hành hiệu chuẩn:
Đọc số chỉ ở từng điểm đo đã định trước khi tăng và khi giảm áp suất. Khi giảm áp suất, chú ý không giảm quá giá trị áp suất ở từng điểm đo đã quy định.
Trước khi đọc số chỉ cần chú ý gõ nhẹ vào vỏ áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn để giảm sai số do ma sát.
Thời gian chịu tải giữa loạt đo khi tăng áp suất sang loạt đo khi giảm áp suất là 5 phút (ở giá trị đo trên của áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn).
Công thức hiệu chuẩn
y = a + bx
Kết thúc, áp kế lò xo sẽ được dán tem hiệu chuẩn nếu đạt yêu cầu. Chu kỳ hiệu chuẩn được đề xuất là 01 năm, nhằm đảm bảo và duy trì độ chính xác cần thiết trong việc đo lường.
