Item: Đồng hồ đo áp suất sử dụng ống Bourdon - Cấu tạo, nguyên lý, các sự cố thường gặp và phương án xử lý
Rating: 9.5
Author: Bùi Tấn Đạt

Bởi: Bùi Tấn Đạt - Lúc: 21:05

Trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ đo áp suất (áp suất dư hay áp suất tương đối) nhưng phổ biến và được sử dụng nhiều nhất là đồng hồ đo áp suất ống Bourdon.
Sau đây chúng ta hãy cùng đi tìm hiểu về loại đồng hồ này:
1. Cấu tạo

Cấu tạo chính của loại này gồm một ống đồng dẹt được uốn cong hình dấu hỏi, một đầu được bịt kín, một đầu được nối với môi chất cần đo áp suất (khí hoặc chất lỏng). Đầu bịt kín được liên kết mềm với một đầu của cặp bánh răng. Trên trục của bánh răng còn lại có gắn lò xo đàn hồi và kim đồng hồ.

2. Nguyên lý hoạt động

Các bạn hãy xem video sau đây để hiểu hơn về nguyên lý của đồng hồ áp suất ống Bourdon (Video của Anh Phạm Hữu Tâm - Công ty Pretem)

Khi có lưu chất chảy qua (nước, dầu, khí nén…). Lưu chất len vào ống Bourdon dưới một áp lực và nhiệt độ nhất định làm ống này giãn ra. Thông qua cơ cấu truyền động làm xoay trục kim đồng hồ giúp hiển thị giá trị áp suất. Áp lực càng lớn dẫn đến ống bourdon càng giãn ra, kim đồng hồ xoay càng nhiều.

3. Các sự cố thường gặp và cách xử lý

a) Kim đồng hồ dao động mạnh

Thường thấy đối với đồng hồ đo áp suất khí, khi khí được sử dụng liên tục làm áp suất trong ống dẫn thay đổi liên tục, nhất là ở trước các van xy lanh khí, canon khí,... hoặc với đồng hồ đo áp suất nước là ở đầu đẩy các bơm cao áp có lưu lượng sử dụng thay đổi liên tục, vì vậy hệ thông bánh răng và kim của đồng hồ liên tục làm việc. Với tình trạng trên sẽ khó xác định áp suất chính xác và hệ thống bánh răng trong đồng hồ bị mòn, kim cũng dễ bị rớt ra, ống bourdon có thể bị nứt khi dao động quá mạnh.

Chúng ta có thể khắc phục bằng các cách sau:

- Cho đầy dầu ( liquid - filled ) vào bên trong đồng hồ đovừa giúp bôi trơn các cơ cấu, vừa giúp các bộ phận sẽ chịu 1 lực cản nhỏ và giảm thiểu mức rung động bởi thời gian đáp ứng chậm đi và hầu như không ảnh hưởng đến độ chính xác.

Tuy nhiên nếu đồng đo áp suất không đủ độ kín và mức độ chống ẩm hoặc sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao thì chúng ta không thể dùng cách khắc phục này bởi vì:

+ Nếu đồng hồ không đảm bảo kín đương nhiên dầu sẽ chạy ra ngoài.

+ Khi sử dụng trong môi trường có nhiệt độ cao thì dầu sẽ bị dễ đổi màu và chúng ta sẽ không nhìn thấy kim đồng hồ hiển thị bao nhiêu.

- Một cách khác để nữa chúng ta có thể gắn mặt đồng hồ vào một bề mặt cố định.

Với phương án này giúp chúng ta loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của độ rung lên đồng hồ đo áp suất vì mặt đồng hồ đo áp suất có vành kết nối, với 3 lỗ trên vành kết nối sẽ giúp cho đồng hồ được cố định vào tường hoặc 1 mặt phẳng cố định.
Chúng ta có thể dùng ống dẫn để đưa trực tiếp lưu chất đến đồng hồ đo.

b) Áp suất đo có xung động với biên độ lớn
Áp suất trong ống tăng hoặc giảm đột ngột với dải thay đổi lớn dễ làm hư hỏng đồng hồ mòn hệ thống bánh răng.

Cách xử lý là nên lắp thêm 1 ống tiết diện nhỏ trước khi đến đồng hồ để hạn chế hiện tượng tăng áp đột ngột. Tuy nhiên sẽ làm tăng sai số đo.

c) Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ môi trường cao hoặc sự thay đổi nhiệt liên tục gây chênh nhiệt có thể làm cho đồng hồ đổ mồ hôi (đọng sương) hoặc giãn nở làm hở các khớp kim loại. Ảnh hưởng đến đồng hồ có thể làm cho đồng hồ đo không chính xác hoặc hư hỏng đồng hồ.
Cách xử lý, chúng ta có thể lắp đặt đồng hồ với ống tản nhiệt kết hợp với loại màng thích hợp cách nhiệt tốt như trên hình.

+ Ngoài ra còn có trường hợp dử dụng môi chất hơi quá nhiệt (lò hơi) có nhiệt độ cao tác động trực tiếp vào ống bourdon, khả năng phá hủy ống bourdon nhanh hơn, làm cho đồng hồ của chúng ta rất dễ hư.
Nhằm khắc phục trường hợp này, khi lắp đặt, bạn cần lắp thêm một bộ phận hỗ trợ gọi là Ống bù giãn nở hay còn gọi là ống Xi phông.
Kết cấu uốn tròn làm tăng diện tích TĐN của ống Xi Phông, giúp ống luôn giữ được 1 lượng nước ngưng ở nửa vòng tròn dưới.

Khi có áp suất, tức hơi nước sẽ đẩy lớp nước ngưng lên và vào ống bourdon. Bên cạnh đó, lượng nước ngưng từ hơi lại tiếp tục hình thành, vào được chứa tại nửa vòng tròn dưới của ống Xi phông.
Vì vậy, tiếp xúc với ống bourdon luôn là nước ngưng (có nhiệt độ thấp hơn hơi nước quá nhiệt rất nhiều), dẫn đến giảm thiểu giãn nở vì nhiêt của Ống bourdon. Độ chính xác của đồng hồ đo được cải thiện. Ngoài ra, Nhiệt độ nước ngưng thấp sẽ khó phá hủy ống bourdon, dẫn đến tuổi thọ thiết bị bền hơn.

d) Quá áp suất

Sử dụng đồng hồ đo với áp suất quá dải áp của đồng hồ sẽ gây hư hỏng đồng hồ. Ví dụ như làm biến dạng ống bourdon, hoặc vỡ các cảm biến đối với các cảm biến áp suất.

Vấn đề này tốt nhất các bạn nên chọn đồng hồ có dải tối đa bằng 125% áp suất làm việc tối đa của hệ thống.

e) Ăn mòn thiết bị

Lưu chất cần đo áp suất có tính ăn mòn nếu không có sự lắp đặt hợp lý thì khi sử dụng đồng hồ 1 thời gian ngắn sẽ làm hư hỏng đồng hồ. Màng cách ly bị ăn mòn khi sử dụng loại không phù hợp