Đồng Hồ Áp Suất: Cấu Tạo, Nguyên Lý và Hướng Dẫn Chọn Chi Tiết

1. Đồng hồ áp suất là gì?

Đồng hồ áp suất (Pressure Gauge) là một thiết bị đo lường cơ học, được dùng để đo và hiển thị trực tiếp áp suất của môi chất (chất lỏng hoặc khí) trong một hệ thống kín.

• Tên gọi khác: Thường được gọi là áp kế, đồng hồ đo áp lực, áp suất kế.
• Mục đích chính: Cung cấp một chỉ số áp suất trực quan ngay tại vị trí lắp đặt, giúp kỹ sư và người vận hành giám sát, kiểm tra và đảm bảo hệ thống hoạt động trong giới hạn an toàn.
• Phân biệt với Cảm biến áp suất: Điểm khác biệt lớn nhất là đồng hồ áp suất là thiết bị cơ học thuần túy, hoạt động không cần nguồn điện và chỉ hiển thị tại chỗ. Trong khi đó, cảm biến áp suất là thiết bị điện tử, cần nguồn cấp và truyền tín hiệu (ví dụ 4-20mA) về phòng điều khiển hoặc PLC.

2. Cấu tạo chung của đồng hồ áp suất

Một chiếc đồng hồ áp suất cơ học trông đơn giản nhưng bên trong là một hệ thống các chi tiết được chế tạo chính xác. Các bộ phận chính bao gồm:

• Vỏ đồng hồ (Case): Thường làm bằng thép sơn tĩnh điện hoặc thép không gỉ (inox 304, 316) để bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi va đập và môi trường.
• Mặt kính (Window): Là tấm kính trong suốt (thủy tinh hoặc nhựa an toàn) để quan sát kim và mặt số.
• Mặt số (Dial): Tấm nền được in sẵn các vạch chia độ và đơn vị đo áp suất (phổ biến là bar, psi, kg/cm², kPa).
• Kim chỉ thị (Pointer): Kim di chuyển trên mặt số để chỉ thị giá trị áp suất đo được.
• Ống Bourdon (Bourdon Tube): Đây là “trái tim” của đồng hồ. Nó là một ống kim loại rỗng, tiết diện dẹt và được uốn cong thành hình chữ C.
• Bộ truyền động (Movement): Là một hệ thống các bánh răng và thanh nối siêu nhỏ, có nhiệm vụ khuếch đại chuyển động cực nhỏ của ống Bourdon thành chuyển động quay của kim chỉ thị.
• Chân kết nối (Process Connection): Phần ren dùng để lắp đồng hồ vào đường ống, máy bơm hoặc thiết bị cần đo.

4. Phân loại đồng hồ áp suất phổ biến

Đồng hồ áp suất được phân loại đa dạng để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau:

Theo phương thức hiển thị

• Đồng hồ áp suất Analog: Loại truyền thống, sử dụng cơ chế cơ khí để đo và hiển thị áp suất bằng kim chỉ trên mặt số. Chúng nổi tiếng về độ bền và sự đơn giản.
• Đồng hồ áp suất Kỹ thuật số (Digital): Sử dụng linh kiện điện tử để cung cấp hiển thị số chính xác. Được ưa chuộng vì độ chính xác cao, dễ đọc và các tính năng nâng cao như màn hình có đèn nền, ghi lại áp suất đỉnh, và tùy chọn kết nối để ghi dữ liệu.

Xem sản phẩm: Đồng hồ áp suất từ xa ISEN

Theo thiết kế vỏ (có dầu/khô)

• Đồng hồ áp suất khô (Dry): Là loại tiêu chuẩn, không chứa chất lỏng bên trong. Phù hợp cho các môi trường tĩnh, ít rung động.
• Đồng hồ áp suất có dầu (Oil-filled): Vỏ được đổ đầy dầu giảm chấn (thường là Glycerin hoặc Silicone). Lớp dầu này có hai tác dụng chính:
• Chống rung lắc: Giúp kim chỉ thị ổn định, không bị rung lắc khi lắp đặt trên các thiết bị có rung động mạnh như máy bơm hay máy nén khí, từ đó giúp đọc số chính xác hơn.
• Bảo vệ và kéo dài tuổi thọ: Dầu bôi trơn và bảo vệ bộ truyền động bên trong khỏi mài mòn, kéo dài đáng kể tuổi thọ của đồng hồ.

Xem sản phẩm: Đồng hồ áp suất bình chữa cháy UL ISEN

Theo vật liệu chế tạo

• Vỏ thép, ruột đồng: Loại kinh tế và phổ biến nhất. Thường được dùng cho các môi chất không ăn mòn như nước sạch, khí nén, dầu thủy lực.
• Vỏ Inox, ruột Inox (Toàn thân Inox): Bền bỉ hơn nhiều, có khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt. Đây là lựa chọn bắt buộc cho các ngành đặc thù như hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, hoặc các môi trường ẩm ướt, ngoài trời. Đối với môi trường hóa chất ăn mòn cao, đồng hồ có thể được phủ thêm các lớp như Tantalum, Halar hoặc Polytetrafluoroethylene (PTFE) để bảo vệ thiết bị.

Xem sản phẩm: Đồng hồ áp suất 3 kim ISEN

Theo kiểu chân kết nối

• Chân đứng (Bottom connection): Chân ren nằm ở phía dưới đồng hồ. Đây là kiểu phổ biến nhất.
• Chân sau (Back connection): Chân ren nằm ở mặt sau đồng hồ, thường dùng để lắp lên các bảng điều khiển.

Xem sản phẩm: Đồng hồ áp suất mặt 6&8 ISEN

Đồng hồ áp suất dạng màng (Diaphragm type)

• Là loại đặc biệt với một lớp màng (Inox, Teflon…) ngăn cách môi chất với bộ phận đo của đồng hồ.
• Được sử dụng cho các ứng dụng khắc nghiệt như: đo áp suất hóa chất ăn mòn mạnh, thực phẩm dạng sệt, hoặc dung dịch có cặn bẩn dễ gây tắc nghẽn.

Xem sản phẩm: Đồng Hồ Áp Suất ISEN MGS 10 – 18

5. Ưu điểm của đồng hồ áp suất

• Độ chính xác và độ tin cậy: Đồng hồ đo áp suất được đánh giá cao nhờ khả năng đo chính xác với dung sai chặt chẽ, thường đạt ±0,5% toàn thang đo. Độ chính xác này giúp cung cấp dữ liệu cần thiết để kiểm soát quy trình công nghiệp một cách tối ưu. Độ tin cậy cao của thiết bị cũng đảm bảo các số đo luôn chính xác, góp phần duy trì điều kiện vận hành an toàn và ngăn ngừa hư hỏng thiết bị.
• Hiệu quả về chi phí: So với các thiết bị giám sát điện tử, đồng hồ đo áp suất cơ học có chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn nhiều và chi phí bảo trì cũng tiết kiệm hơn. Nhờ tuổi thọ cao và ít yêu cầu bảo trì, chúng trở thành giải pháp kinh tế cho nhiều ứng dụng công nghiệp, đặc biệt khi xét đến chi phí vận hành dài hạn.
• Dễ sử dụng: Đồng hồ đo áp suất cơ hoạt động mà không cần nguồn điện, phù hợp cho những môi trường không ổn định hoặc không có sẵn điện. Ngoài ra, mặt hiển thị dạng analog giúp người vận hành dễ dàng quan sát, đọc kết quả nhanh chóng mà không cần thao tác phức tạp như với các thiết bị kỹ thuật số.
• Độ bền cao: Được thiết kế để hoạt động trong các điều kiện khắc nghiệt, đồng hồ đo áp suất có khả năng chịu nhiệt độ, rung động và môi trường làm việc khắc nghiệt. Vật liệu chế tạo bền chắc như thép không gỉ cho vỏ và kính cường lực cho mặt quan sát giúp thiết bị duy trì độ bền và hiệu suất ổn định trong thời gian dài.

6. Ứng dụng của đồng hồ áp suất

Đồng hồ áp suất có mặt ở khắp mọi nơi trong nhà máy và các hệ thống công nghiệp:

• Hệ thống máy bơm nước, trạm bơm PCCC.
• Máy nén khí, bình tích áp.
• Hệ thống thủy lực, khí nén trong máy móc sản xuất.
• Lò hơi, nồi hơi công nghiệp.
• Lắp đặt trước và sau các bộ lọc (filter) để đo độ nghẹt của lõi lọc.
• Trên các đường ống dẫn nước, khí, gas, dầu, hóa chất…

7. Lưu ý quan trọng khi chọn mua đồng hồ áp suất

Khi lựa chọn đồng hồ đo áp suất cho bất kỳ nhà máy hay hệ thống công nghiệp nào, cần đánh giá kỹ lưỡng các tiêu chí kỹ thuật và vận hành để đảm bảo an toàn, độ chính xác và hiệu suất lâu dài. Việc lựa chọn đúng đồng hồ sẽ giúp giám sát áp suất chính xác, hạn chế rủi ro, ngăn ngừa hỏng hóc và tối ưu hiệu quả vận hành.

Xác định loại áp suất cần đo

• Áp suất tương đối: Phù hợp cho các ứng dụng phổ biến khi thay đổi áp suất khí quyển không ảnh hưởng nhiều.
• Áp suất tuyệt đối: Cần cho các quy trình nhạy cảm với thay đổi áp suất khí quyển, ví dụ trong chưng cất, ngưng tụ.
• Chênh lệch áp suất: Lý tưởng để giám sát tình trạng bộ lọc, máy bơm hoặc xác định mức chất lỏng trong bể kín.

Tiêu chuẩn thiết kế và lắp đặt

• Chất liệu: Nên chọn vỏ thép không gỉ 316 để tăng khả năng chống ăn mòn.
• Mức độ bảo vệ: Đáp ứng chuẩn IP65 trở lên để làm việc tốt trong môi trường bụi bẩn, ẩm ướt.
• Dải nhiệt độ: Hoạt động ổn định trong phạm vi -40°C đến +85°C.
• Độ chính xác: Tối thiểu ±0,5% toàn thang đo; ưu tiên đồng hồ có chứng chỉ hiệu chuẩn.
• Khả năng chịu rung: Đáp ứng các tiêu chuẩn chống sốc, rung động theo IEC.

Hiệu suất chức năng

• Phạm vi đo: Chọn đồng hồ có dải đo vượt ít nhất 25% áp suất làm việc bình thường của hệ thống.
• Hiển thị: Dễ đọc, rõ ràng; có thể là mặt số kim hoặc màn hình kỹ thuật số.
• Tích hợp: Hỗ trợ kết nối với hệ thống giám sát SCADA, PLC hoặc các giao thức công nghiệp.

Yêu cầu về bảo trì và an toàn

• Hiệu chuẩn định kỳ: 6–12 tháng/lần tùy tần suất sử dụng.
• Thiết kế dễ bảo trì: Thuận tiện cho việc thay thế dầu, vệ sinh hoặc sửa chữa.
• Tính năng an toàn: Ưu tiên đồng hồ có van giảm áp tích hợp để bảo vệ thiết bị và hệ thống.

Ứng dụng đặc biệt

• Trong các hệ thống yêu cầu giám sát chênh lệch áp suất (như bộ lọc, hệ thống lọc bụi…), nên chọn đồng hồ đo chênh áp có công tắc cảnh báo hoặc chức năng báo động, đảm bảo phát hiện nhanh khi áp suất vượt ngưỡng.
• Đối với môi trường có nguy cơ mất điện, ưu tiên đồng hồ cơ học hoặc đồng hồ có khả năng duy trì đo lường ổn định.

Cuối cùng, cần cân nhắc chi phí vòng đời (TCO) thay vì chỉ giá mua ban đầu. Đồng hồ có dầu giảm chấn tuy giá cao hơn nhưng bền hơn, giảm thiểu hỏng hóc và chi phí bảo trì, giúp tiết kiệm chi phí lâu dài.

Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những kiến thức hữu ích để hiểu và lựa chọn được chiếc đồng hồ áp suất phù hợp và bền bỉ nhất cho hệ thống của mình.