เกจวัดแรงดันประเภทต่างๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมปัจจุบันมีอะไรบ้าง

เกจวัดแรงดัน เป็นหนึ่งในเครื่องมือวัดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ที่พบในหม้อไอน้ำ ระบบไฮดรอลิก คอมเพรสเซอร์ ท่อ และอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ แม้ว่ากลไกทั้งหมดจะมีจุดประสงค์พื้นฐานเดียวกันในการระบุความดัน แต่กลไกภายในจะแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับช่วงความดัน ตัวกลางที่วัด และสภาพแวดล้อมที่เกจต้องทนได้ การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างการออกแบบเหล่านี้ช่วยให้วิศวกรและช่างเทคนิคเลือกอุปกรณ์ที่ให้การอ่านที่แม่นยำและอยู่รอดในสภาวะการทำงานที่ต้องเผชิญ

เกจวัดแรงดันเชิงกลและกลไกภายใน

เกจวัดทางกลยังคงเป็นประเภทที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมทั่วไป เนื่องจากไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอก และมีประวัติการบริการที่ยาวนานและเชื่อถือได้ เกจเหล่านี้จะแปลงแรงดันให้เป็นการเคลื่อนไหวทางกล ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการอ่านค่าบนหน้าปัดผ่านระบบเฟืองและข้อต่อต่างๆ

เกจวัดท่อ Bourdon

เกจวัดท่อ Bourdon คือการออกแบบเกจวัดแรงดันที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด โดยสามารถระบุได้จากท่อโลหะแบนที่โค้งมนซึ่งขดอยู่ภายในกล่อง เมื่อแรงดันเข้าสู่ท่อ ท่อจะพยายามยืดออก และการโก่งตัวทางกลเล็กน้อยนี้จะถูกส่งผ่านจุดเชื่อมต่อเพื่อหมุนตัวชี้ผ่านวงแหวน โดยทั่วไปแล้ว เกจท่อ Bourdon จะใช้ในช่วงแรงดันปานกลางถึงสูง โดยทั่วไปตั้งแต่ 15 psi ถึง 100,000 psi และพบได้อย่างกว้างขวางในระบบไฮดรอลิก ท่อไอน้ำ และการใช้งานระบบอัดอากาศ ข้อจำกัดหลักคือความแม่นยำลดลงที่แรงดันต่ำมาก ซึ่งการโก่งตัวของท่อน้อยเกินกว่าจะวัดได้อย่างน่าเชื่อถือ

เกจวัดไดอะแฟรม

ไดอะแฟรมเกจใช้จานบางและยืดหยุ่นซึ่งจะเปลี่ยนรูปตามแรงกดที่จ่าย การเสียรูปนี้จะถูกขยายโดยกลไกและแปลงเป็นการเคลื่อนที่ของพอยน์เตอร์ เนื่องจากไดอะแฟรมสามารถทำจากวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนและแยกกลไกการวัดออกจากตัวกลางในกระบวนการ การออกแบบนี้จึงเป็นที่นิยมสำหรับการวัดแรงดันต่ำและสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับสารที่มีความหนืด คล้ายสารละลาย หรือมีการกัดกร่อนเล็กน้อย ซึ่งท่อ Bourdon แคบอาจอุดตันหรือเสื่อมสภาพ

เกจแคปซูล

เกจแคปซูลประกอบด้วยไดอะแฟรมลูกฟูกสองตัวที่เชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแคปซูลที่ปิดสนิท การกำหนดค่านี้ทำให้เกิดความไวมากกว่าไดอะแฟรมตัวเดียว ทำให้แคปซูลเกจเหมาะสำหรับการวัดแรงดันที่ต่ำมาก โดยมักจะอยู่ในช่วงของคอลัมน์น้ำไม่กี่นิ้วจนถึงประมาณ 25 psi มักใช้ในระบบจ่ายก๊าซ ท่อ HVAC และการใช้งานอื่นๆ ที่การเปลี่ยนแปลงแรงดันเล็กน้อยแต่ยังต้องมีการตรวจสอบอย่างแม่นยำ

เกจวัดลม

เกจสูบลมใช้ห้องแบบขยายได้สไตล์หีบเพลงซึ่งจะขยายหรือบีบอัดตามการเปลี่ยนแปลงของแรงกด การออกแบบนี้ให้พื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าสำหรับแรงกดเมื่อเปรียบเทียบกับไดอะแฟรม ช่วยให้เกจสูบลมตรวจจับการเปลี่ยนแปลงแรงดันเพียงเล็กน้อยได้อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปจะใช้ในการควบคุมด้วยลมแรงดันต่ำและในการใช้งานการวัดความดันสัมบูรณ์บางประเภทที่ต้องใช้ความไวสูงที่ระดับแรงต่ำ

เกจวัดแรงดันแบบดิจิตอลและอิเล็กทรอนิกส์

เนื่องจากกระบวนการทางอุตสาหกรรมต้องอาศัยการบันทึกข้อมูลและการตรวจสอบระยะไกลมากขึ้น เกจวัดแรงดันแบบอิเล็กทรอนิกส์จึงกลายเป็นมาตรฐานในโรงงานหลายแห่ง แทนที่จะอาศัยการโก่งตัวทางกลเพียงอย่างเดียว เกจเหล่านี้ใช้องค์ประกอบการตรวจจับที่แปลงความดันเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะแสดงแบบดิจิทัลหรือส่งไปยังระบบควบคุม

ทรานสดิวเซอร์เกจวัดความเครียด

เซ็นเซอร์ความดันแบบสเตรนเกจใช้องค์ประกอบโลหะหรือฟอยล์บาง ๆ ที่ยึดติดกับไดอะแฟรม เมื่อไดอะแฟรมโค้งงอภายใต้แรงกดดัน ความต้านทานไฟฟ้าของสเตรนเกจจะเปลี่ยนตามสัดส่วน และการเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกวัดและแปลงเป็นการอ่านค่าแรงดันที่ปรับเทียบแล้ว เซ็นเซอร์เหล่านี้ให้ความแม่นยำที่ดีตลอดช่วงแรงดันที่หลากหลาย และโดยทั่วไปจะรวมอยู่ในระบบควบคุมกระบวนการ ซึ่งจำเป็นต้องใช้สัญญาณเอาต์พุต 4-20mA สำหรับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง

เซ็นเซอร์ Piezoresistive และ Capacitive

เซ็นเซอร์ Piezoresistive ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงภายใต้ความเค้นเชิงกล ให้เวลาตอบสนองที่รวดเร็วและมีความไวสูง ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานที่มีแรงกดดันที่ผันผวนอย่างรวดเร็ว เช่น การทดสอบเครื่องยนต์หรือการวัดแรงกระแทกของไฮดรอลิก ในทางตรงกันข้าม เซ็นเซอร์คาปาซิทีฟจะวัดการเปลี่ยนแปลงในความจุระหว่างเพลตสองแผ่นในขณะที่ไดอะแฟรมเคลื่อนที่ภายใต้แรงกดดัน และมีคุณค่าในด้านความเสถียรและความแม่นยำในการใช้งานในแรงดันต่ำและสุญญากาศ รวมถึงการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์

การจำแนกเกจตามการอ้างอิงการวัด

นอกเหนือจากกลไกการตรวจจับภายในแล้ว เกจวัดความดันยังถูกจัดหมวดหมู่ตามจุดอ้างอิงที่วัดด้วย การจำแนกประเภทนี้จะกำหนดวิธีตีความการอ่านและการใช้งานเกจที่เหมาะสม

เกจวัดแรงดันแบบดิฟเฟอเรนเชียลสมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากใช้เพื่ออนุมานข้อมูลทางอ้อม ด้วยการวัดแรงดันตกคร่อมตัวกรอง แผ่นปาก หรือข้อจำกัดอื่นๆ ช่างเทคนิคสามารถระบุได้ว่าจำเป็นต้องเปลี่ยนตัวกรองหรือคำนวณอัตราการไหลของของไหลโดยไม่ต้องใช้มิเตอร์วัดการไหลโดยเฉพาะ ทำให้เกจดิฟเฟอเรนเชียลเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่คุ้มค่าในระบบ HVAC โรงบำบัดน้ำ และการตั้งค่าการกรองทางอุตสาหกรรม

เกจชนิดพิเศษสำหรับสภาวะทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง

เกจวัดทางกลและดิจิตอลมาตรฐานทำงานได้ดีภายใต้สภาวะปกติ แต่มีหลายรูปแบบพิเศษเพื่อรองรับความต้องการในตัวกลางกระบวนการที่รุนแรง การสั่นสะเทือน หรือสุขอนามัย

ไดอะแฟรมซีลเกจสำหรับสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือหนืด

เมื่อของไหลในกระบวนการมีฤทธิ์กัดกร่อน เสียดสี หรือมีแนวโน้มที่จะตกผลึกภายในท่อแคบ จะมีการติดตั้งซีลไดอะแฟรมระหว่างกระบวนการและเกจ ซีลจะแยกกลไกภายในของเกจออกจากการสัมผัสโดยตรงกับสื่อในขณะที่ส่งแรงดันผ่านของเหลวเติมเฉื่อย การตั้งค่านี้เป็นเรื่องปกติในกระบวนการแปรรูปทางเคมี การบำบัดน้ำเสีย และการผลิตอาหารที่การสัมผัสโดยตรงอาจทำให้เกจเสียหายหรือปนเปื้อนผลิตภัณฑ์ได้

เกจเติมกลีเซอรีนสำหรับความต้านทานการสั่นสะเทือน

ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนอย่างมาก เช่น ใกล้ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ หรือเครื่องยนต์ เกจวัดแบบแห้งมาตรฐานอาจประสบปัญหาการสั่นของตัวชี้และการสึกหรอก่อนเวลาอันควร เกจบรรจุของเหลว ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้กลีเซอรีนหรือน้ำมันซิลิโคน ช่วยลดการสั่นสะเทือนนี้ และปกป้องส่วนประกอบภายในจากการสึกหรออย่างรวดเร็ว ช่วยยืดอายุการใช้งาน และปรับปรุงเสถียรภาพในการอ่านในสภาพแวดล้อมที่มีกลไกทำงาน

เกจวัดสุขอนามัยสำหรับอาหาร เครื่องดื่ม และยา

เกจวัดแรงดันด้านสุขอนามัยถูกสร้างขึ้นด้วยพื้นผิวเปียกที่เรียบไม่มีรอยแยก และใช้การเชื่อมต่อแบบไตรแคลมป์หรือไดอะแฟรมแบบฟลัช เพื่อให้สามารถทำความสะอาดและฆ่าเชื้อได้อย่างทั่วถึง เกจเหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้ตรงตามมาตรฐานสุขอนามัยที่จำเป็นในการแปรรูปอาหาร การผลิตนม และการผลิตยา ซึ่งการสะสมของสารตกค้างอาจทำให้ความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ลดลงหรือละเมิดข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ

การเลือกเกจที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด

การเลือกเกจวัดแรงดันที่เหมาะสมเริ่มต้นด้วยการระบุปัจจัยหลักสามประการ ได้แก่ ช่วงแรงดันที่คาดหวัง ลักษณะของตัวกลางในกระบวนการ และสภาพแวดล้อมโดยรอบจุดติดตั้ง เกจที่เลือกไว้สำหรับช่วงความดันที่สูงกว่าแรงดันใช้งานจริงมากเกินไปจะทำให้อ่านค่าได้ไม่แม่นยำ เนื่องจากเกจส่วนใหญ่จะแม่นยำที่สุดภายในช่วงตรงกลางของสเกล ในทำนองเดียวกัน การเลือกดรายเกจมาตรฐานสำหรับท่อระบายปั๊มที่มีการสั่นสะเทือนสูงอาจส่งผลให้มีการสอบเทียบใหม่บ่อยครั้งหรือเกิดความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร

• สำหรับระบบอากาศอัด ไฮดรอลิก หรือไอน้ำทั่วไปที่มีสภาวะคงที่ เกจท่อ Bourdon มาตรฐานมักจะเพียงพอและคุ้มค่า
• สำหรับสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือของเหลวหนืด เกจซีลไดอะแฟรมจะป้องกันไม่ให้ตัวกลางในกระบวนการสร้างความเสียหายให้กับส่วนประกอบภายใน
• สำหรับการตรวจสอบ HVAC หรือการกระจายก๊าซแรงดันต่ำมาก เกจแบบแคปซูลหรือเบลโลว์จะให้ความไวที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงแรงดันเล็กน้อย
• สำหรับระบบที่ต้องการการบันทึกข้อมูลอย่างต่อเนื่องหรือการแจ้งเตือนระยะไกล เกจอิเล็กทรอนิกส์พร้อมสัญญาณเอาท์พุตที่ส่งสัญญาณได้จะรวมเข้ากับระบบควบคุมที่มีอยู่โดยตรง
• สำหรับการแปรรูปอาหาร เครื่องดื่ม หรือยา เกจวัดสุขอนามัยที่มีการออกแบบแบบฝังเรียบที่ทำความสะอาดได้นั้นเป็นไปตามข้อกำหนดด้านสุขอนามัยและกฎระเบียบ

ท้ายที่สุดแล้ว เกจวัดความดันที่เหมาะสมคือตัวที่ตรงกับสภาพแวดล้อมการทำงาน แทนที่จะเป็นตัวเลือกขั้นสูงหรือราคาแพงที่สุดที่มีอยู่ การสละเวลาในการประเมินช่วงความดัน ความเข้ากันได้ของสื่อ และปัจจัยกดดันด้านสิ่งแวดล้อมก่อนซื้อจะป้องกันการหยุดทำงานที่มีค่าใช้จ่ายสูง การอ่านค่าที่ไม่ถูกต้อง และการเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ไม่จำเป็นในสายการผลิต