Làm thế nào để chọn máy phát áp suất phù hợp cho một ứng dụng cụ thể?
Một máy phát áp suất là một thiết bị cảm biến công nghiệp được sử dụng rộng rãi được thiết kế để đo áp suất của khí, chất lỏng hoặc hơi nước và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện tiêu chuẩn (ví dụ: 4-20mA, 0-10V).
Tuy nhiên, các môi trường làm việc khác nhau áp đặt các yêu cầu riêng biệt đối với các máy phát áp lực. Các máy phát áp lực chống nổ và áp lực chung đóng vai trò là hai loại chính, mỗi loại phù hợp với nhu cầu ứng dụng cụ thể. Báo cáo này phân tích toàn diện sự khác biệt của họ trong triết lý thiết kế, đặc điểm cấu trúc, nguyên tắc làm việc, kịch bản ứng dụng, tiêu chuẩn chứng nhận, chi phí và bảo trì, cung cấp cho độc giả một tài liệu tham khảo kỹ thuật chuyên sâu.
| Máy phát áp suất chống nổ so với máy phát áp suất chung | ||
|---|---|---|
| Mục so sánh | Máy phát áp suất chống nổ | Máy phát áp suất chung |
| Triết lý thiết kế | Được thiết kế cho môi trường nổ để ngăn chặn đánh lửa từ tia lửa điện hoặc nhiệt độ cao, ưu tiên an toàn. | Tập trung vào độ chính xác đo áp suất và hiệu quả chi phí mà không xem xét rủi ro nổ. |
| Cấu trúc vật chất | Vỏ cường độ cao (ví dụ, thép không gỉ 316L, hợp kim nhôm), hiệu suất niêm phong cao (IP66-IP68) và khả năng chống lại áp suất nổ bên trong. | Các vật liệu phổ biến như nhựa hoặc kim loại tiêu chuẩn, với hiệu suất niêm phong vừa phải (IP54-IP65). |
Nguyên tắc làm việc |
Đo áp suất + Công nghệ chống nổ (ví dụ: Flameproof ex d, an toàn nội tại Ex I), hạn chế năng lượng hoặc tia lửa. | Đo áp suất và đầu ra tín hiệu điện tiêu chuẩn (ví dụ: 4-20mA) mà không cần thiết kế chống nổ. |
Tiêu chuẩn chứng nhận |
Phải tuân thủ các tiêu chuẩn chống nổ quốc tế (ví dụ: ATEX, IECEX), với phân loại phân vùng (vùng 0/1/2) và các loại nhóm khí (IIB/IIC). | Đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp cơ bản (ví dụ: CE, UL) mà không cần các yêu cầu chứng nhận chống nổ. |
| Ứng dụng trang trại |
Môi trường có nguy cơ cao: Đường ống dầu khí, lò phản ứng hóa học, mỏ than (giám sát khí), dược phẩm (dung môi dễ cháy). | Môi trường chung: Xử lý nước, HVAC, chế biến thực phẩm, sản xuất cơ khí (hệ thống thủy lực). |
1. Triết lý thiết kế và cân nhắc an toàn
1.1 Mục đích của máy phát áp suất chống nổ
Các máy phát áp suất chống nổ được phát triển đặc biệt cho các môi trường nguy hiểm trong đó các khí dễ cháy (ví dụ, metan, hydro), hơi hoặc bụi dễ cháy. Mục tiêu chính của họ là hoạt động an toàn mà không gây ra vụ nổ.Ví dụ, trong các nhà máy lọc dầu hoặc hệ thống thông gió mỏ than, thậm chí một tia lửa điện nhỏ hoặc nhiệt độ quá mức có thể dẫn đến hậu quả thảm khốc. Do đó, các máy phát áp suất chống nổ không chỉ thực hiện các yêu cầu đo áp suất mà còn ngăn ngừa lan truyền vụ nổ.
Thiết kế chống nổ thường tuân theo hai nguyên tắc:
Flameproof (chống nổ, Ex D)-Bao quanh các nguồn đánh lửa tiềm năng trong một nhà ở mạnh mẽ, ngăn chặn vụ nổ ảnh hưởng đến môi trường bên ngoài.
An toàn nội tại (Ex I) - Giới hạn dòng điện và điện áp để ngăn mức năng lượng đạt đến ngưỡng đánh lửa, ngay cả trong điều kiện lỗi.
1.2 Mục đích của máy phát áp suất chung
Ngược lại, các máy phát áp suất chung tập trung vào hiệu quả chi phí và được sử dụng trong các môi trường không phải là nhà máy như nhà máy xử lý nước, hệ thống điều hòa không khí hoặc hội thảo cơ học. Các thiết bị này được thiết kế cho các ứng dụng công nghiệp tiêu chuẩn mà không cần cân nhắc chống nổ.1.3 Tác động của sự khác biệt về an toàn
Do các triết lý thiết kế riêng biệt của họ, các máy phát áp lực chống nổ đòi hỏi các biện pháp an toàn chặt chẽ hơn nhiều so với các mô hình chung. Ví dụ, mọi thành phần mạch trong mô hình chống nổ (Ex D) trải qua thử nghiệm nghiêm ngặt để đảm bảo nó không thể hoạt động như một nguồn đánh lửa. Ngược lại, các máy phát áp suất chung ưu tiên độ bền cơ học (ví dụ: kháng áp suất và chống ăn mòn) thay vì bảo vệ vụ nổ.2. Sự khác biệt về cấu trúc và vật chất
2.1 Các tính năng cấu trúc của máy phát áp suất chống nổ
Các máy phát áp suất chống nổ được xây dựng với các cấu trúc có độ bền cao, cao. Vỏ của chúng thường được làm từ thép không gỉ (ví dụ, 316L) hoặc hợp kim nhôm, được thiết kế đặc biệt để chịu được các vụ nổ nội bộ. Một số mô hình (ví dụ: Sê -ri MS, Sê -ri Emerson 3051) có các vỏ lửa có chứa bất kỳ sự đánh lửa tiềm năng nào.
Mức niêm phong của các thiết bị này thường đạt IP65 đến IP68, ngăn chặn hiệu quả các khí ngoài hoặc bụi xâm nhập. Ngoài ra, các mô hình chống nổ sử dụng các thành phần kết nối chuyên dụng như tuyến cáp chống nổ để duy trì độ kín khí.
Trong nội bộ, các máy phát này kết hợp các tính năng như màng chắn cách ly, lớp phủ chống tĩnh và các mô-đun giới hạn năng lượng để ngăn chặn tia lửa nguy hiểm hoặc nhiệt trong điều kiện áp suất cao hoặc lỗi.
(Tìm hiểu thêm: Loạt máy phát nâng cao)
2.2 Đặc điểm cấu trúc của máy phát áp suất chung
Các máy phát áp suất chung có các lựa chọn vật liệu linh hoạt hơn, bao gồm nhựa (ví dụ: polycarbonate) hoặc vỏ kim loại tiêu chuẩn, với các yêu cầu cường độ và niêm phong thấp hơn. Ví dụ, vỏ nhựa đủ cho các ứng dụng áp suất thấp, trong khi vỏ bằng thép không gỉ tiêu chuẩn được sử dụng cho môi trường áp lực vừa phải. Các thiết bị này thường đáp ứng các tiêu chuẩn IP54 đến IP65 về khả năng chống bụi và nước nhưng thiếu khả năng chống nổ.
2.3 Tác động của vật liệu và cấu trúc đến hiệu suất
Các máy phát áp suất chống nổ cung cấp độ bền tăng cường trong môi trường khắc nghiệt (ví dụ: nhiệt độ cao, độ ẩm hoặc khí ăn mòn) nhưng có chi phí cao hơn. Ngược lại, các máy phát áp suất chung có các thiết kế hạng nhẹ dễ cài đặt và thay thế nhưng có thể có độ bền thấp hơn trong điều kiện khắc nghiệt.(Tìm hiểu thêm: Biểu đồ chống ăn mòn cho đồng hồ đo áp suất với đầu nối kim loại)
3. Sự khác biệt kỹ thuật trong nguyên tắc làm việc
3.1 Nguyên tắc làm việc của máy phát áp suất chống nổ
Các máy phát chống nổ hoạt động tương tự như các mô hình chung bằng cách chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện. Tuy nhiên, sự khác biệt chính của chúng nằm ở việc tích hợp các công nghệ chống nổ:Flameproof (Ex D) - Nhà ở chịu được áp lực nổ bên trong và tiêu tan nhiệt thông qua các kênh đặc biệt (ví dụ, các yếu tố khởi động ngọn lửa).
An toàn nội tại (Ex I)-Mạch điện kết hợp các thành phần như điốt zener hoặc điện trở giới hạn dòng điện để hạn chế mức năng lượng dưới 1W, đảm bảo không biến dạng.
3.2 Nguyên tắc làm việc của máy phát áp suất chung
Máy phát áp suất chung chỉ đơn giản là đo áp suất và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Ví dụ, các máy phát Piezoresistive sử dụng hiệu ứng piezoresistive của các tinh thể silicon để phát hiện thay đổi áp suất, chuyển đổi biến thể điện trở thành tín hiệu điện áp qua cầu Wheatstone. Các thiết bị này không yêu cầu các biện pháp giới hạn năng lượng hoặc bảo vệ tia lửa.3.3 Độ phức tạp của việc thực hiện kỹ thuật
Các máy phát áp suất chống nổ đòi hỏi các công nghệ bổ sung, chẳng hạn như các rào cản an toàn (ví dụ I) hoặc thử nghiệm chống cháy khắt khe (Ex D), làm cho thiết kế và sản xuất của họ trở nên phức tạp hơn. Mặt khác, các máy phát áp suất chung tuân theo một quy trình sản xuất được tiêu chuẩn hóa với ít ràng buộc an toàn hơn.
4. Tiêu chuẩn chứng nhận
4.1 Chứng nhận máy phát áp suất chống nổ
Máy phát áp lực chống nổ phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn quốc tế hoặc khu vực, bao gồm:ATEX (Châu Âu) - Xác định phân loại khu vực nguy hiểm và loại khí.
IECEX (Toàn cầu)-Một hệ thống chứng nhận chống nổ trên toàn thế giới.
FM/UL (Hoa Kỳ) - Chứng nhận cho thị trường Bắc Mỹ.
Các tiêu chuẩn này chỉ định xếp hạng an toàn (ví dụ: Ex D IIC T4) để đảm bảo hoạt động an toàn trong điều kiện nguy hiểm.
4.2 Tiêu chuẩn máy phát áp suất chung
Các máy phát áp lực chung phải tuân thủ các quy định công nghiệp cơ bản như CE (sự phù hợp của châu Âu) và ISO 9001 (quản lý chất lượng), tập trung vào hiệu suất thay vì an toàn nổ.5. Kịch bản ứng dụng
5.1 Trường hợp máy phát áp suất chống nổ được sử dụng
Các ngành công nghiệp yêu cầu máy phát chống nổ bao gồm:Dầu khí - Giám sát áp lực đầu và đường ống.
Cây hóa học - Đo áp suất bể lò phản ứng và bể chứa.
Khai thác - Giám sát áp lực khí để ngăn chặn vụ nổ.
Dược phẩm - Được sử dụng trong môi trường dung môi dễ bay hơi.
5.2 Trường hợp các máy phát áp suất chung được sử dụng
Các ứng dụng phổ biến bao gồm:Xử lý nước - Giám sát bơm và áp lực đường ống.
Hệ thống HVAC - Đo áp suất không khí hoặc ống dẫn.
Xử lý thực phẩm - Kiểm soát áp lực trong các hoạt động nhấn hoặc làm đầy.
Sản xuất cơ học - Giám sát hệ thống thủy lực và khí nén.
6. Kết luận
Các máy phát áp lực chống nổ ưu tiên an toàn trong môi trường nguy hiểm, kết hợp vỏ gồ ghề, mạch chuyên dụng và chứng nhận nghiêm ngặt. Các mô hình chung tập trung vào hiệu quả chi phí và độ chính xác đo lường cho các ứng dụng công nghiệp tiêu chuẩn.Chọn đúng máy phát phụ thuộc vào rủi ro môi trường: nếu có khí hoặc bụi dễ cháy, một mô hình chống nổ là bắt buộc. Mặt khác, một mô hình chung là sự lựa chọn kinh tế hơn.
