Cách chọn dải đo và cấp chính xác cho đồng hồ áp suất

Trong các hệ thống HVAC, trạm bơm, đường ống cấp nước, khí nén, Boiler và nhiều ứng dụng công nghiệp, đồng hồ đo áp suất (Pressure Gauge) là thiết bị quan trọng giúp theo dõi điều kiện vận hành của hệ thống. Tuy nhiên, để thiết bị hiển thị hữu ích và hoạt động ổn định lâu dài, việc lựa chọn đúng dải đo và cấp chính xác có ý nghĩa không kém việc chọn vật liệu hay kiểu kết nối.

Nếu dải đo quá lớn, áp suất làm việc có thể nằm ở vùng thấp trên mặt đồng hồ, khiến việc quan sát những thay đổi nhỏ trở nên khó khăn. Ngược lại, nếu dải đo quá nhỏ, áp suất vận hành hoặc các đợt tăng áp có thể vượt quá giới hạn khuyến nghị, làm giảm tuổi thọ và ảnh hưởng đến độ tin cậy của thiết bị.

Bên cạnh đó, cấp chính xác quyết định sai số cho phép của phép đo. Một đồng hồ có cấp chính xác cao chưa chắc là lựa chọn tối ưu nếu dải đo không phù hợp hoặc điều kiện vận hành không đáp ứng yêu cầu của thiết bị.

Vậy nên chọn dải đo như thế nào, cấp chính xác bao nhiêu là đủ và làm sao cân đối hai yếu tố này theo từng ứng dụng? Tại bài viết dưới đây, PGTECH sẽ đưa ra hướng dẫn tham khảo các nguyên tắc lựa chọn, kèm ví dụ thực tế để giúp kỹ sư và đơn vị vận hành lựa chọn đồng hồ áp suất phù hợp hơn.

1. Dải Đo Đồng Hồ Áp Suất Là Gì?

Dải đo đồng hồ áp suất là khoảng áp suất mà thiết bị được thiết kế để hiển thị, tính từ giới hạn thấp nhất đến giới hạn cao nhất trên thang đo. Dải đo thường được biểu thị bằng bar, kPa, MPa hoặc psi, tùy theo thiết kế và thị trường sử dụng.

Ví dụ, đồng hồ có dải đo 0–10 bar có thể hiển thị áp suất từ 0 đến 10 bar. Trong đó, 10 bar là giá trị toàn thang đo, tức giới hạn trên của thang hiển thị.

Tùy ứng dụng, đồng hồ còn có thể sử dụng thang đo chân không hoặc thang đo kết hợp áp suất âm và áp suất dương, chẳng hạn từ -1 đến 5 bar. Vì vậy, khi lựa chọn thiết bị, cần xác định rõ hệ thống cần đo áp suất dương, chân không hay cả hai.

Một điểm quan trọng là dải đo không đồng nghĩa với áp suất vận hành bình thường của hệ thống. Chẳng hạn, nếu đường ống thường xuyên làm việc ở 6 bar, đồng hồ 0–10 bar có thể phù hợp hơn đồng hồ 0–25 bar vì áp suất làm việc được hiển thị ở một vị trí thuận tiện hơn trên thang đo, đồng thời vẫn có khoảng dự phòng cho biến động áp suất trong giới hạn cho phép.

Việc lựa chọn dải đo cần dựa trên áp suất vận hành, áp suất lớn nhất dự kiến và đặc điểm biến thiên áp suất của hệ thống.

2. Nguyên Tắc Chọn Dải Đo Theo Áp Suất Vận Hành

Để lựa chọn dải đo phù hợp, trước tiên cần xác định áp suất làm việc bình thường và áp suất lớn nhất mà đồng hồ có thể phải chịu. Sau đó, cần đánh giá xem áp suất ổn định hay biến thiên theo chu kỳ.

Đối với đồng hồ áp suất cơ học thông dụng, hướng dẫn lựa chọn theo EN 837-2 thường được áp dụng như sau:

• Áp suất ổn định: tải áp suất lớn nhất không nên vượt quá 75% giá trị toàn thang đo.
• Áp suất biến thiên: tải áp suất lớn nhất không nên vượt quá 65% giá trị toàn thang đo.

Các tỷ lệ này giúp đồng hồ hoạt động trong vùng phù hợp hơn và hạn chế tác động bất lợi lên phần tử đo. Khi lựa chọn thực tế, cần đối chiếu thêm hướng dẫn của nhà sản xuất và yêu cầu riêng của ứng dụng.

Có thể ước tính giá trị toàn thang tối thiểu theo công thức:

• Với áp suất ổn định: Toàn thang tối thiểu = Áp suất lớn nhất / 0,75
• Với áp suất biến thiên: Toàn thang tối thiểu = Áp suất lớn nhất / 0,65

Sau khi tính toán, nên chọn dải đo tiêu chuẩn gần nhất lớn hơn hoặc bằng giá trị tối thiểu, đồng thời kiểm tra xem áp suất vận hành bình thường có còn nằm ở vùng dễ đọc trên mặt đồng hồ hay không.

Tuy nhiên, không nên chỉ dựa vào hai tỷ lệ trên để quyết định cho mọi trường hợp. Nếu hệ thống có xung áp mạnh, tăng áp đột ngột hoặc thường xuyên khởi động và dừng bơm, cần xem xét cả khả năng chịu quá áp, đặc tính động của áp suất và biện pháp bảo vệ phù hợp. Việc tăng dải đo không tự động giải quyết được các xung áp vượt quá giới hạn cho phép của thiết bị.

Một nguyên tắc khác cần ghi nhớ là không nên chọn dải đo lớn hơn quá nhiều so với nhu cầu chỉ để tạo cảm giác an toàn. Dải đo quá lớn có thể làm giảm khả năng quan sát các thay đổi áp suất nhỏ. Mục tiêu là lựa chọn thiết bị có đủ dự phòng cho điều kiện vận hành nhưng vẫn hiển thị rõ vùng áp suất cần theo dõi.

3. Ví Dụ Thực Tế Khi Chọn Dải Đo

Ví dụ 1: Hệ thống nước có áp suất ổn định 6 bar

Giả sử một đường ống cấp nước trong hệ thống HVAC có áp suất vận hành bình thường là 6 bar và không xuất hiện dao động đáng kể. Áp suất lớn nhất trong điều kiện vận hành dự kiến cũng ở mức 6 bar.

Theo nguyên tắc tải áp suất không vượt quá 75% toàn thang, dải đo tối thiểu được tính như sau:

6 / 0,75 = 8 bar

Với các dải đo tiêu chuẩn phù hợp, đồng hồ 0–10 bar là lựa chọn hợp lý: áp suất vận hành 6 bar chiếm 60% toàn thang, nằm dưới giới hạn khuyến nghị 75%.

Trong trường hợp này, đồng hồ 0–16 bar cũng có thể chịu được áp suất vận hành, nhưng vùng hiển thị sẽ rộng hơn mức cần thiết. Nếu không có yêu cầu đặc biệt khác, dải 0–10 bar thường thuận tiện hơn để theo dõi áp suất ở mức 6 bar.

Ví dụ 2: Hệ thống bơm có áp suất dao động

Một trạm bơm có áp suất vận hành thường xuyên khoảng 6 bar. Tuy nhiên, khi bơm thay đổi trạng thái hoặc hệ thống biến thiên tải, áp suất có thể tăng theo chu kỳ lên đến 8,5 bar.

Vì áp suất biến thiên, cần tính theo giá trị tải lớn nhất dự kiến:

8,5 / 0,65 ≈ 13,1 bar

Trong trường hợp này, đồng hồ 0–16 bar có thể là lựa chọn phù hợp hơn đồng hồ 0–10 bar, nếu thông số chịu áp và các điều kiện vận hành khác đều đáp ứng yêu cầu của nhà sản xuất.

Dù vậy, không nên dừng lại ở việc tăng dải đo. Nếu kim đồng hồ rung mạnh hoặc áp suất xuất hiện xung đột ngột, cần xem xét thêm giải pháp giảm xung, thiết bị bảo vệ quá áp hoặc đồng hồ có cơ cấu giảm chấn như loại chứa Glycerin. Cần lưu ý rằng đồng hồ có dầu giúp giảm rung nhưng không thay thế biện pháp bảo vệ khi xung áp vượt giới hạn cho phép.

Ví dụ 3: Hệ thống áp suất thấp

Giả sử một hệ thống có áp suất vận hành bình thường 1,2 bar và áp suất lớn nhất trong điều kiện vận hành ổn định là 1,5 bar.

Theo nguyên tắc 75%, toàn thang tối thiểu là:

1,5 / 0,75 = 2 bar

Nếu có sẵn cấu hình phù hợp, đồng hồ 0–2 bar có thể đáp ứng yêu cầu về dải đo trong trường hợp này. Áp suất vận hành 1,2 bar tương đương 60% toàn thang, còn áp suất lớn nhất 1,5 bar tương đương 75%.

Nếu chọn đồng hồ 0–10 bar, áp suất vận hành chỉ chiếm 12% toàn thang. Dù vẫn nằm trong vùng hiển thị, thiết bị sẽ không tận dụng tốt thang đo và có thể khiến việc quan sát các thay đổi áp suất nhỏ kém thuận tiện hơn.

Các ví dụ cho thấy dải đo cần đáp ứng áp suất lớn nhất dự kiến, đồng thời giữ áp suất vận hành bình thường ở vùng dễ quan sát trên mặt đồng hồ.

4. Cấp Chính Xác Của Đồng Hồ Áp Suất Là Gì?

Cấp chính xác là thông số cho biết giới hạn sai số cho phép của đồng hồ đo áp suất trong những điều kiện tham chiếu quy định. Với nhiều loại đồng hồ áp suất cơ học, cấp chính xác được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của giá trị toàn thang đo, không phải phần trăm của áp suất đang hiển thị.

Ví dụ, đồng hồ có dải đo 0–10 bar và cấp chính xác 1,6 có sai số cho phép theo cấp là ±0,16 bar. Nếu cùng dải đo nhưng cấp chính xác 1,0, sai số cho phép giảm còn ±0,10 bar.

Một số cấp chính xác thường gặp trên đồng hồ áp suất cơ học gồm 1,0; 1,6 và 2,5. Các thiết bị phục vụ kiểm tra, thử nghiệm hoặc hiệu chuẩn có thể yêu cầu cấp chính xác cao hơn, chẳng hạn 0,6 hoặc 0,25, tùy dòng sản phẩm và dải đo.

Cần lưu ý rằng cấp chính xác nhỏ hơn thường tương ứng với sai số cho phép thấp hơn. Tuy nhiên, cấp chính xác không phải là cam kết rằng mọi kết quả đo trong thực tế luôn nằm trong giới hạn đó, bởi kết quả còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, rung động, tình trạng thiết bị, cách lắp đặt và hiệu chuẩn.

5. Khi Nào Cần Đồng Hồ Áp Suất Có Cấp Chính Xác Cao?

Không phải hệ thống nào cũng cần đồng hồ có cấp chính xác cao. Việc lựa chọn nên dựa trên mục đích đo, mức sai số có thể chấp nhận và yêu cầu kỹ thuật của dự án.

Đối với giám sát vận hành thông thường, chẳng hạn theo dõi áp suất đường nước, hệ thống HVAC hoặc trạm bơm, đồng hồ có cấp chính xác phù hợp với yêu cầu thiết kế thường đã đáp ứng tốt. Không nhất thiết phải chọn cấp chính xác cao nhất nếu kết quả đo không phục vụ các phép kiểm tra đòi hỏi sai số nhỏ.

Đối với kiểm tra, thử nghiệm và hiệu chuẩn, yêu cầu về sai số thường nghiêm ngặt hơn. Khi đó, đồng hồ có cấp chính xác cao có thể cần thiết để đánh giá áp suất, đối chiếu kết quả hoặc kiểm tra thiết bị khác. Việc lựa chọn cần xét thêm quy trình thử nghiệm và yêu cầu về độ không đảm bảo đo.

Đối với hệ thống điều khiển hoặc các ứng dụng cần kiểm soát áp suất chặt chẽ, sai số đo có thể ảnh hưởng đến quyết định vận hành. Kỹ sư cần lựa chọn cấp chính xác sao cho sai số cho phép của đồng hồ đáp ứng dung sai của hệ thống.

Vì vậy, trước khi chọn cấp chính xác, nên xác định rõ hệ thống cần theo dõi xu hướng áp suất, kiểm tra vận hành hay thực hiện phép đo có yêu cầu nghiêm ngặt. Chọn cấp chính xác phù hợp quan trọng hơn việc mặc định chọn cấp cao nhất.

6. Dải Đo Và Cấp Chính Xác Ảnh Hưởng Đến Nhau Như Thế Nào?

Dải đo và cấp chính xác cần được lựa chọn đồng thời vì chúng cùng quyết định khả năng theo dõi áp suất và sai số cho phép của đồng hồ.

Với cùng một cấp chính xác, dải đo càng lớn thì sai số tuyệt đối cho phép thường càng lớn. Ví dụ, xét hai đồng hồ cùng cấp chính xác 1,6:

Giả sử áp suất vận hành bình thường là 6 bar. Với đồng hồ 0–10 bar, giá trị này nằm ở 60% toàn thang; với đồng hồ 0–16 bar, giá trị này chỉ nằm ở 37,5% toàn thang. Đồng hồ 0–10 bar có sai số tuyệt đối cho phép thấp hơn và hiển thị áp suất vận hành ở vị trí cao hơn trên mặt đồng hồ.

Tuy nhiên, dải đo không thể được lựa chọn chỉ nhằm giảm sai số. Nếu áp suất lớn nhất có thể xuất hiện khiến đồng hồ 0–10 bar không đáp ứng giới hạn tải cho phép, cần chọn dải lớn hơn hoặc một giải pháp phù hợp với điều kiện vận hành.

Ngược lại, nếu vẫn cần dải đo lớn để đáp ứng yêu cầu hệ thống nhưng muốn giảm sai số, có thể xem xét đồng hồ có cấp chính xác cao hơn, miễn là cấu hình đó có sẵn và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khác.

Nguyên tắc cốt lõi là chọn dải đo đủ đáp ứng áp suất vận hành và biến thiên dự kiến, sau đó xác định cấp chính xác theo sai số cho phép của ứng dụng. Không nên chọn hai thông số này độc lập hoặc chỉ ưu tiên một yếu tố mà bỏ qua yếu tố còn lại.

7. Những Yếu Tố Khác Cần Xem Xét Khi Chọn Đồng Hồ Áp Suất

Ngoài dải đo và cấp chính xác, một số yếu tố khác cũng có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy và tuổi thọ của đồng hồ đo áp suất.

• Môi chất và vật liệu: Cần kiểm tra khả năng tương thích giữa môi chất với ống Bourdon, chân kết nối và các bộ phận tiếp xúc. Với môi trường có nguy cơ ăn mòn, nên lựa chọn vật liệu phù hợp thay vì chỉ quan tâm đến vỏ đồng hồ.
• Rung động và xung áp: Nếu đồng hồ được lắp gần bơm, máy nén hoặc đường ống có áp suất biến thiên liên tục, nên cân nhắc loại chứa Glycerin hoặc giải pháp giảm xung phù hợp.
• Nhiệt độ làm việc: Nhiệt độ môi trường và môi chất cần nằm trong giới hạn cho phép của thiết bị. Đối với hệ thống hơi nóng, cần xem xét phụ kiện bảo vệ như ống siphon.
• Kiểu kết nối và kích thước mặt: Chân đứng, chân sau, chuẩn ren và đường kính mặt đồng hồ phải phù hợp với vị trí lắp đặt, tiêu chuẩn đường ống và khoảng cách quan sát.

Ngoài dải đo và cấp chính xác, các yếu tố trên cần được kiểm tra để bảo đảm đồng hồ phù hợp với môi chất, môi trường và điều kiện lắp đặt thực tế.

So sánh đồng hồ đo áp suất có dầu thân vỏ inox và đồng hồ đo áp suất không dầu vỏ thép chân đồng

8. Lựa Chọn Dải Đo Và Cấp Chính Xác Cho Các Hệ Thống Phổ Biến

Mỗi ứng dụng có điều kiện vận hành và yêu cầu đo lường khác nhau. Bảng dưới đây đưa ra định hướng lựa chọn ban đầu; thông số cuối cùng cần được xác nhận theo thiết kế hệ thống và tài liệu của nhà sản xuất.

Dải đo và cấp chính xác cuối cùng cần được xác định theo áp suất lớn nhất, mức độ dao động và sai số cho phép của từng ứng dụng.

9. Giải Pháp Đồng Hồ Đo Áp Suất PA Instruments Và PGTECH

PA Instruments cung cấp nhiều dòng đồng hồ đo áp suất với các lựa chọn về dải đo, kích thước mặt, vật liệu và cấp chính xác. Ví dụ, các cấu hình P300 và P500 có thể khác nhau về cấp chính xác theo kích thước và phiên bản, vì vậy không nên mặc định mọi model trong cùng thương hiệu đều có cùng thông số.

Khi lựa chọn đồng hồ áp suất PA, kỹ sư cần đối chiếu catalogue hoặc tài liệu kỹ thuật của đúng model để xác nhận dải đo, cấp chính xác, giới hạn áp suất làm việc và vật liệu tiếp xúc với môi chất.

Là đơn vị phân phối PA Instruments tại Việt Nam, PGTECH cung cấp các giải pháp đo áp suất phục vụ HVAC, trạm bơm, khí nén và nhiều hệ thống công nghiệp. Việc xác định rõ điều kiện vận hành và yêu cầu đo ngay từ đầu giúp lựa chọn cấu hình phù hợp, tránh tình trạng dải đo quá lớn, sai số không đáp ứng yêu cầu hoặc thiết bị không phù hợp với môi trường sử dụng.

Kết Luận

Lựa chọn đồng hồ áp suất không chỉ là xác định thiết bị có thể đo đến bao nhiêu bar. Dải đo phải phù hợp với áp suất vận hành và biến thiên dự kiến, trong khi cấp chính xác phải đáp ứng sai số cho phép của ứng dụng.

Bên cạnh đó, môi chất, nhiệt độ, rung động, vật liệu và kiểu lắp đặt cũng cần được xem xét để bảo đảm độ tin cậy lâu dài. Với các dòng đồng hồ đo áp suất PA Instruments do PGTECH phân phối, việc đối chiếu yêu cầu thực tế với thông số kỹ thuật của từng model là bước cần thiết để chọn đúng thiết bị cho từng hệ thống.

Liên hệ PGTECH để được tư vấn lựa chọn đồng hồ đo áp suất PA Instruments phù hợp với dải đo, cấp chính xác và điều kiện vận hành thực tế của từng hệ thống.

PGTECH GROUP LIMITED - Nhà phân phối các thiết bị, sản phẩm công nghiệp uy tín hàng đầu tại Việt Nam và các nước trong Khu Vực

Copyright © - Bản quyền bài viết thuộc về PGTECH Việt Nam

Ban Biên Tập Tin Tức: PGTECH

Kỹ sư: Hữu Trường

PGTECH GROUP LIMITED

 Địa Chỉ: Tầng 3, Toà Nhà Bắc Hà C14-CT1 phố Tố Hữu, phường Đại Mỗ, thành phố Hà Nội, Việt Nam.

Điện Thoại: 024-730235 88 - Hotline: 0962 875 986

Email: info@pgtech.com.vn;      sales@pgtech.com.vn 

Website: www.pgtech.com.vn