Painemittari selitetty: tyypit ja kuinka valita yksi

Mikä on painemittari ja miten se toimii?

A painemittari on laite, jota käytetään mittaamaan kaasujen tai nesteiden painetta suljetussa järjestelmässä. Se muuntaa mekaanisen voiman – nesteen tai kaasun painamisesta pintaa vasten – luettavaksi ulostuloksi, joka näytetään tyypillisesti valitsimella, digitaalisella näytöllä tai analogisella ilmaisimella. Painemittarit ovat välttämättömiä teollisuudessa öljystä ja kaasusta elintarvikejalostukseen, LVI- ja lääketieteellisiin laitteisiin. Ilman tarkkaa painemittausta insinöörit ja teknikot eivät voi ohjata turvallisesti putkistoja, astioita tai mekaanisia järjestelmiä.

Useimmat mittarit mittaavat painetta suhteessa ilmanpaineeseen (ylipaine), absoluuttiseen nollaan (absoluuttinen paine) tai järjestelmän kahden pisteen väliseen eroon (paine-ero). Oikean mittarin valinnassa on ensimmäinen askel sen ymmärtäminen, mikä viitepiste koskee hakemustasi.

Keskeiset paineenmittauskäsitteet

Ennen mittarityyppien tutkimista se auttaa ymmärtämään kaikissa paineinstrumenteissa käytetyt ydinmittaustermit:

• Mittaripaine (psig): Mittaa painetta suhteessa ympäröivään ilmanpaineeseen. Lukema 0 psig tarkoittaa, että järjestelmän paine on yhtä suuri kuin ilmanpaine. Tämä on yleisin teollisuus- ja LVI-sovelluksissa käytetty mittaus.
• Absoluuttinen paine (psia): Mittaa painetta suhteessa täydelliseen tyhjiöön (nollapaine). Absoluuttinen paine = ylipaine ilmakehän paine (~14,7 psi merenpinnan tasolla). Sitä käytetään tieteen ja ilmailun yhteyksissä.
• Paine-ero: Mittaa paine-eron järjestelmän kahden pisteen välillä. Se on kriittinen valvottaessa suodattimen olosuhteita, virtausnopeuksia ja säiliön pinnankorkeutta.
• Tyhjiöpaine: Viittaa ilmanpaineisiin. Tyhjiökäyttöön suunnitellut mittarit mittaavat negatiivista ylipainetta, joka ilmaistaan ​​tyypillisesti elohopeatuumina (Hg) tai millibaareina.

Painemittarien tyypit

Ei ole olemassa yhtä painemittaria, joka sopisi jokaiseen käyttötarkoitukseen. Eri mallit käsittelevät erilaisia ​​painealueita, materiaalityyppejä ja ympäristöolosuhteita. Alla on yleisimmin käytetyt tyypit ja niitä määrittävät ominaisuudet.

Bourdon-putkipainemittari

Bourdon-putkimittari on teollisissa ympäristöissä yleisin tyyppi. Se toimii yksinkertaisella mekaanisella periaatteella: kaareva, ontto putki (C-kirjaimen muotoinen tai joskus kierteinen tai spiraalimainen) pyrkii suoristamaan sisäisen paineen noustessa. Tämä liike siirretään vivusto- ja hammaspyörämekanismin kautta asteikolla olevaan osoittimeen. Bourdon-putkimittarit ovat kestäviä, kustannustehokkaita ja niitä on saatavana tyhjiöstä yli 100 000 psi:iin. Ne soveltuvat höyryn, öljyn, veden, kaasun ja ilman mittaamiseen ympäristöissä, joissa tärinä on vähäistä.

Kalvon painemittari

Kalvomittarit käyttävät joustavaa kalvoa, joka taipuu vasteena paineen muutoksiin. Taipuma muunnetaan mekaanisesti tai elektronisesti painelukemaksi. Nämä mittarit ovat erinomaiset matalapainesovelluksissa, ja niitä arvostetaan erityisesti silloin, kun mitattu väliaine on viskoosia, syövyttävää tai sisältää hiukkasia, jotka tukkiisivat Bourdon-putken. Kalvomittareita käytetään yleisesti kemiallisessa käsittelyssä, jäteveden käsittelyssä sekä elintarvikkeiden ja juomien valmistuksessa, joissa hygienia ja materiaalien yhteensopivuus ovat kriittisiä.

Kapselin painemittari

Kapselin mittari on pohjimmiltaan kaksoiskalvo – kaksi aallotettua kalvoa, jotka on tiivistetty yhteen reunoistaan muodostaen kapselin. Kun paine tulee kapseliin, se laajenee liikuttaen osoitinta. Kapselimittarit ovat ihanteellisia erittäin alhaisten paineiden mittaamiseen, tyypillisesti välillä 0-600 mbar. Niitä käytetään usein kaasun ja ilmanpaineen valvonnassa, maakaasumittareissa ja LVI-järjestelmissä, joissa hienovaraiset painevaihtelut on havaittava tarkasti.

Paine-eromittari

Paine-eromittarissa on kaksi paineporttia ja se mittaa kahden tulon välisen eron. Yleisiä sovelluksia ovat painehäviön valvonta suodattimissa, siivilöissä ja lämmönvaihtimissa – jos ero nousee yli asetetun kynnyksen, se osoittaa, että suodatin on tukossa ja se on vaihdettava. Näitä mittareita käytetään myös paineistettujen astioiden virtauksen mittaamiseen ja nestetason havaitsemiseen.

Digitaalinen painemittari

Digitaalisissa mittareissa käytetään elektronisia paineantureita (kuten pietsosähköisiä, kapasitiivisia tai venymäantureita) paineen muuntamiseen sähköiseksi signaaliksi, joka sitten näytetään LCD- tai LED-näytöllä. Etuja ovat korkea tarkkuus, tiedonkeruuominaisuus, ohjelmoitavat hälytykset ja mahdollisuus näyttää useita yksiköitä samanaikaisesti. Niitä käytetään laajalti laboratorioissa, lääketeollisuudessa ja kalibrointilaitoksissa, joissa tarkkuus ja jäljitettävyys ovat pakollisia.

Yhdistetty painemittari

Yhdistelmämittari mittaa sekä positiivista painetta (ilmakehän paineen yläpuolella) että tyhjiötä (ilmakehän paineen alapuolella) yhdellä mittarilla. Asteikko kulkee tyypillisesti negatiiviselta alueelta (esim. -30 inHg tai -1 bar) nollasta positiiviseen alueeseen asti. Näitä löytyy yleisesti jäähdytysjärjestelmistä, tyhjiöjärjestelmistä ja sovelluksista, joissa paine voi vaihdella positiivisten ja negatiivisten arvojen välillä käytön aikana.

Painemittarityyppejä verrattu

Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tärkeimpien mittarityyppien tärkeimmistä eroista valinnan helpottamiseksi:

Kuinka valita oikea painemittari

Painemittarin valinta edellyttää, että laite vastaa sekä järjestelmävaatimuksia että toimintaympäristöä. Useat tekijät ohjaavat tätä päätöstä:

• Painealue: Valitse mittari, jonka täyden asteikon alue on noin 1,5-2 kertaa suurin käyttöpaine. Mittarin käyttäminen maksimialueella tai sen lähellä lyhentää sen käyttöikää ja heikentää tarkkuutta.
• Mediayhteensopivuus: Mittarin kastuneiden osien (prosessinesteen kanssa kosketuksissa olevien osien) on oltava kemiallisesti yhteensopivia väliaineen kanssa. Ruostumaton teräs soveltuu useimmille miedoille syövyttäville aineille; erittäin aggressiivinen media saattaa vaatia Hastelloy- tai erikoisvuorattuja versioita.
• Prosessin lämpötila: Äärimmäiset lämpötilat voivat vaurioittaa mittarin sisäosia. Yli 60 °C:n (140 °F) väliaineille käytetään usein sifonia tai kalvotiivistettä suojaamaan mittarimekanismia kuumuudelta.
• Tärinä ja pulsaatio: Pumppuilla tai kompressoreilla varustetuissa järjestelmissä jatkuva tärinä voi nopeasti kuluttaa tavallisen kuivatäyttömittarin. Nestetäytteiset mittarit (glyseriini tai silikoniöljy) vaimentavat sisäistä liikettä ja pidentävät käyttöikää huomattavasti.
• Tarkkuusluokka: Teollisuusmittareiden tarkkuusluokka on yleensä 1,0 % tai 1,6 % täydestä asteikosta. Kalibrointia tai laboratoriokäyttöä varten vaaditaan luokka 0,25 % tai parempi.
• Kytkennän koko ja suunta: Tavalliset pohjaliitännät (alakiinnitys) ja takaliitännät (takakiinnitys) ovat yleisiä. Vahvista sovelluksen vaatima kierretyyppi (NPT, BSP jne.) ja valitsinkoko.

Painemittarien yleiset sovellukset

Painemittareita esiintyy käytännössä kaikilla teollisuudenaloilla, jotka työskentelevät paineen alaisten nesteiden tai kaasujen kanssa. Jotkut yleisimmistä tosielämän sovelluksista ovat:

• Öljy- ja kaasuputket: Bourdon-putkimittarit tarkkailevat siirtolinjan paineita, kaivon pään paineita ja erotinastian olosuhteita ympäri vuorokauden.
• LVI-järjestelmät: Kapseli ja kalvo mittaavat kanavan staattista painetta, kylmäainepiirin painetta ja kattilan syöttöveden painetta.
• Vedenkäsittelylaitokset: Paine-eromittarit valvovat suodattimen kuormitusta ja pumpun suorituskykyä eri käsittelyvaiheissa.
• Lääketieteelliset laitteet: Tarkkuusdigitaaliset mittarit mittaavat happisylinterin painetta, ventilaattoripiirejä ja autoklaavin sterilointipaineita.
• Ruoka ja juoma: 3 A:n standardien mukaan suunnitellut saniteettikalvomittarit mittaavat CIP-paineita (clean-in-place) ja pastörointipiirin olosuhteita ilman bakteereja.
• Auto- ja rengashuolto: Bourdon-putki ja digitaaliset mittarit varmistavat renkaiden ilmanpaineen, hydraulisen jarruletkun paineen ja polttoainejärjestelmän paineen huollon aikana.

Painemittarin huolto ja kalibrointi

Jopa kestävin painemittari vaatii säännöllistä tarkastusta ja säännöllistä kalibrointia pysyäkseen tarkana ja luotettavana. Mittari, joka poikkeaa vain 1–2 % täydestä asteikosta korkean panoksen sovelluksessa, voi johtaa vaarallisiin käyttöolosuhteisiin tai kalliisiin prosessivirheisiin.

Tavallisiin huoltokäytäntöihin kuuluu osoittimen liikehäiriöiden (tarttuminen, epäsäännöllinen liike tai nollaan palautumisen epäonnistuminen) tarkistaminen, kotelon ja lasi-/polykarbonaatti-ikkunan halkeamien tarkastaminen, sen varmistaminen, että nesteellä täytetyt mittarit eivät ole menettäneet täyttönestettä, ja sen varmistaminen, että kierreliitännöissä ei ole vuotoja ja korroosiota. Kriittisissä palveluissa mittarit on poistettava ja testattava kalibroidun vertailustandardin – tyypillisesti nollapainotestaajan tai sertifioidun digitaalisen painevertailijan – mukaan sovelluksen turvallisuusvaatimusten määräämin väliajoin, yleensä 6–12 kuukauden välein.

Kun mittari lukee jatkuvasti nimellistarkkuusluokkansa ulkopuolella jopa kalibroinnin jälkeen, vaihtaminen on kustannustehokkaampaa kuin jatkuva säätö. Vaihda aina mittariin, joka täyttää tai ylittää alkuperäiset painealueen, tarkkuuden ja materiaalien yhteensopivuuden vaatimukset.