Trong các hệ thống công nghiệp hiện đại, áp suất không chỉ cần được “nhìn thấy” trên mặt đồng hồ mà còn phải được truyền về tủ điều khiển, PLC hoặc hệ thống SCADA để giám sát và tự động điều chỉnh. Thiết bị làm nhiệm vụ đó là cảm biến áp suất (pressure transmitter). Bài viết này giúp kỹ sư, phòng mua hàng và nhà thầu hiểu rõ cảm biến áp suất là gì, gồm những loại nào và cần kiểm tra những thông số gì trước khi đặt hàng.
Cảm biến áp suất là gì?
Cảm biến áp suất là thiết bị đo áp suất của chất lỏng, khí hoặc hơi trong đường ống, bồn chứa rồi chuyển giá trị đó thành tín hiệu điện chuẩn. Tín hiệu phổ biến nhất là dòng 4–20mA, ngoài ra còn có tín hiệu điện áp 0–10V, 0–5V hoặc tín hiệu số như RS485 (Modbus) và HART.
Khác với đồng hồ đo áp suất cơ chỉ hiển thị tại chỗ, cảm biến áp suất cho phép giám sát từ xa, ghi dữ liệu và làm đầu vào cho các vòng điều khiển như điều khiển biến tần bơm, đóng mở van điều khiển hay cảnh báo quá áp.
Cấu tạo cơ bản
- Màng cảm biến (diaphragm): phần tiếp xúc trực tiếp với môi chất, biến dạng khi áp suất thay đổi.
- Phần tử cảm biến: chuyển biến dạng của màng thành tín hiệu điện, thường dùng công nghệ áp điện trở (piezoresistive), strain gauge hoặc gốm điện dung (ceramic capacitive).
- Mạch xử lý: khuếch đại, bù nhiệt và chuyển đổi thành tín hiệu ngõ ra chuẩn.
- Vỏ và kết nối: vỏ inox, đầu ren lắp vào đường ống, đầu điện dạng giắc hoặc ra dây.
Các loại cảm biến áp suất thường gặp
Theo kiểu áp suất đo
- Áp suất tương đối (gauge): đo so với áp suất khí quyển, dùng phổ biến nhất cho nước, khí nén, hơi.
- Áp suất tuyệt đối (absolute): đo so với chân không tuyệt đối, dùng cho hệ chân không, quy trình cần độ chính xác cao.
- Chênh áp (differential pressure): đo độ chênh giữa hai điểm, ứng dụng theo dõi tắc lọc, đo lưu lượng qua tấm orifice, đo mức bồn kín.
Theo kết cấu và ứng dụng
- Loại compact không màn hình: nhỏ gọn, giá hợp lý, phù hợp hệ cấp nước, máy nén khí, trạm bơm.
- Loại có màn hình LCD/LED: vừa truyền tín hiệu vừa hiển thị tại chỗ, thuận tiện cho vận hành và kiểm tra.
- Loại màng phẳng, kết nối clamp vi sinh: dùng cho thực phẩm, đồ uống, dược phẩm hoặc môi chất đặc, dễ bám cặn.
- Loại nhiệt độ cao: có cánh tản nhiệt hoặc cấu tạo chịu nhiệt, dùng cho hơi nóng, dầu tải nhiệt.
- Loại phòng nổ: dùng trong khu vực có khí, hơi dễ cháy như kho xăng dầu, hóa chất, sơn.
Cách chọn cảm biến áp suất cho hệ thống công nghiệp
Một cảm biến chọn sai thông số có thể cho số đo trôi, hỏng màng sau thời gian ngắn hoặc không tương thích với PLC. Dưới đây là những điểm người mua nên xác nhận trước khi đặt hàng.
1. Dải đo phù hợp với áp suất làm việc
Nên chọn dải đo sao cho áp suất làm việc bình thường nằm khoảng giữa thang đo, đồng thời có dư để chịu được dao động và xung áp. Dải đo quá rộng làm giảm độ phân giải; dải quá sát dễ khiến cảm biến bị quá tải khi có búa nước hoặc khi bơm khởi động.
2. Môi chất và nhiệt độ
Xác định rõ môi chất là nước sạch, nước thải, khí nén, hơi nóng, dầu hay hóa chất. Vật liệu màng thường là inox 316L; với hóa chất ăn mòn mạnh có thể cần màng gốm hoặc vật liệu đặc biệt. Với hơi nóng, cần dùng loại chịu nhiệt cao hoặc lắp ống siphon để hơi ngưng tụ thành nước trước khi tới màng cảm biến.
3. Tín hiệu ngõ ra và nguồn cấp
Phần lớn PLC và bộ hiển thị nhận tín hiệu 4–20mA với nguồn 24VDC. Ưu điểm của 4–20mA là ít bị nhiễu khi truyền xa và dễ phát hiện đứt dây (tín hiệu về 0mA). Nếu hệ thống cần đọc nhiều thông số qua mạng, chọn thêm RS485 Modbus; nếu cần cấu hình và chẩn đoán từ xa, chọn loại có HART.
4. Kiểu kết nối cơ khí và điện
Kiểm tra chuẩn ren của điểm lắp trên đường ống: G1/2, G1/4, NPT hay ren hệ mét như M20x1.5. Với ngành thực phẩm, dùng kết nối clamp. Về đầu điện, có các dạng giắc DIN, giắc hàng không, ra dây trực tiếp; ở vị trí ngoài trời, ẩm ướt hoặc ngập nước, nên chọn loại có cấp bảo vệ cao (ví dụ IP65 trở lên, hoặc IP68 cho cảm biến chìm).
5. Độ chính xác theo yêu cầu quy trình
Độ chính xác thường được công bố theo % toàn thang đo (%F.S). Hệ cấp nước, máy nén khí thông thường không đòi hỏi quá cao, trong khi các vòng điều khiển quan trọng, đo chênh áp hay đo mức cần cảm biến có sai số nhỏ hơn. Không nên chọn cấp chính xác vượt nhu cầu vì chi phí tăng đáng kể.
6. Môi trường lắp đặt đặc biệt
Tại khu vực có nguy cơ cháy nổ, bắt buộc dùng cảm biến có chứng nhận phòng nổ phù hợp với phân vùng nguy hiểm. Ở vị trí rung mạnh như đầu đẩy bơm, nên lắp thêm van kim hoặc bộ giảm chấn (snubber) để bảo vệ màng cảm biến và giữ tín hiệu ổn định.
Lưu ý khi lắp đặt và vận hành
- Lắp van chặn (thường là van kim) trước cảm biến để có thể tháo ra hiệu chuẩn, thay thế mà không phải dừng hệ thống.
- Với đường hơi, luôn dùng ống siphon; với chất lỏng, tránh lắp ở điểm cao nhất của ống nơi dễ đọng khí.
- Không siết cảm biến bằng cách vặn vào thân vỏ; dùng cờ lê tại lục giác của đầu ren.
- Đi dây tín hiệu bằng cáp có chống nhiễu, tách riêng khỏi cáp động lực của biến tần, động cơ.
- Kiểm tra điểm 0 và hiệu chuẩn định kỳ theo kế hoạch bảo trì của nhà máy.
Cảm biến áp suất tại THP Valve
Công ty TNHH Thương mại Tuấn Hưng Phát (THP Valve) cung cấp cảm biến áp suất Woteck với nhiều dòng: loại compact, loại có màn hình LCD, màng phẳng clamp vi sinh, loại nhiệt độ cao, chênh áp và phòng nổ, tín hiệu 4–20mA, RS485 hoặc HART. Bên cạnh cảm biến, THP Valve cung cấp đồng bộ van kim, đồng hồ áp suất, van công nghiệp và van điều khiển, giúp nhà thầu và nhà máy gom vật tư đo lường – điều khiển trong cùng một đơn hàng. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi đã hỗ trợ vật tư cho nhiều công trình nhà máy, hệ thống cấp nước và khu công nghiệp tại miền Bắc như KCN Yên Phong Bắc Ninh, các dự án cấp nước Hải Dương, Phú Thọ. Hotline kỹ thuật: 0865.909.568.
Thông tin cần chuẩn bị khi yêu cầu báo giá
Để nhà cung cấp tư vấn đúng mã sản phẩm ngay từ đầu, bên mua nên gửi kèm các thông tin sau:
- Môi chất, nhiệt độ làm việc và áp suất làm việc/áp suất tối đa.
- Kiểu áp suất cần đo: tương đối, tuyệt đối hay chênh áp.
- Dải đo mong muốn và độ chính xác yêu cầu.
- Tín hiệu ngõ ra, nguồn cấp, có cần màn hình hay tiếp điểm cảnh báo không.
- Chuẩn ren hoặc kiểu kết nối, dạng đầu điện, cấp bảo vệ, yêu cầu phòng nổ nếu có.
- Số lượng và yêu cầu chứng từ (CO, CQ, chứng chỉ hiệu chuẩn).