Cảm biến/Truyền đạt áp suất điện trở biến dạng PT501

Cảm biến biến dạng cảm biến áp suất /transmitters là các thiết bị đo áp suất được phát triển dựa trên nguyên lý "hiệu ứng biến dạng". Cơ chế cốt lõi của chúng bao gồm cảm biến lực gắn liền với các phần tử cảm biến đàn hồi, chuyển đổi biến dạng cơ học dưới áp suất thành sự thay đổi điện trở. Những thay đổi này sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu điện chuẩn thông qua các mạch điều chế tín hiệu. Cảm biến tập trung vào việc phát hiện tín hiệu áp suất, trong khi bộ truyền phát tích hợp các chức năng khuếch đại, bù trừ và chuyển đổi tín hiệu, cho phép kết nối trực tiếp với các hệ thống đo lường và điều khiển. Được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hóa dầu, thủy điện, điều khiển công nghiệp, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, chúng là thiết bị cốt lõi để giám sát áp suất trong tự động hóa công nghiệp.

1. Các tính năng và chức năng chính

1) Đặc điểm cốt lõi của đo áp suất

• Khả năng thích ứng với dải áp suất rộng : Bao gồm nhiều loại đo lường (áp suất tuyệt đối, áp suất tương đối, áp suất vi sai) với dải đo từ vi áp (0–1kPa) đến áp suất cao (0–100MPa hoặc cao hơn). Phù hợp với nhiều tình huống khác nhau, chẳng hạn như giám sát áp suất thấp trong thiết bị y tế và đo áp suất cao trong các hệ thống thủy lực công nghiệp.
• Độ chính xác cao và độ tuyến tính : Sử dụng các cảm biến biến dạng chính xác và quy trình dán tối ưu, độ chính xác đo đạt ±0,05%FS–±0,25%FS, độ tuyến tính ≤±0,1%FS. Có khả năng ghi nhận các dao động áp suất nhỏ để đáp ứng nhu cầu sản xuất chính xác và đo lường chuẩn.
• Tính tương thích tốt với môi trường làm việc : Các bộ phận cảm biến đàn hồi được làm bằng vật liệu như thép không gỉ 316L, hợp kim titan hoặc Hastelloy, kết hợp với thiết kế cấu trúc kín. Tương thích với nước, dầu, dung dịch axit/bazơ, hơi nhiệt độ cao và các môi chất khác, ngăn ngừa hư hại do ăn mòn.

2) Hiệu suất chức năng chính

• Đầu ra tín hiệu đa loại : Cảm biến thường xuất ra tín hiệu điện trở, trong khi bộ truyền phát hỗ trợ tín hiệu tương tự (4-20mA, 0-10V, 0-5V) và tín hiệu số (RS485-Modbus, HART). Có thể kết nối trực tiếp với các bộ PLC, hệ thống DCS, máy ghi dữ liệu, v.v. để truyền dữ liệu thời gian thực.
• Chức năng bù toàn điều kiện : Các mô-đun bù nhiệt độ tích hợp hiệu quả khắc phục ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường (-40°C–120°C; các mẫu đặc biệt lên đến 200°C) đối với độ chính xác đo lường. Một số mẫu có chức năng bù trôi điểm zero tự động và bù phi tuyến nhằm tăng cường độ ổn định dài hạn.
• Khả năng chống nhiễu và bảo vệ : Sử dụng lớp chắn điện từ để chống lại bức xạ điện từ và sự dao động lưới điện trong môi trường công nghiệp. Cấp bảo vệ đạt IP65–IP68, với khả năng chống bụi và chống nước, phù hợp với điều kiện khắc nghiệt (ẩm ướt, bụi, rung động) như trong mỏ và mạng ống ngoài trời.

3) Đặc điểm Cấu trúc và Sử dụng

• Thiết kế lắp đặt linh hoạt : Hỗ trợ nhiều phương pháp lắp đặt (ren: M20×1.5, G1/2; mặt bích; kẹp). Cấu trúc lắp đặt tùy chỉnh dựa trên kích thước đường ống/thiết bị, không cần thực hiện các sửa đổi quy mô lớn.
• Bảo vệ Quá tải và Chống nổ : Chịu được quá tải 150%–300%FS để ngăn hư hỏng do thay đổi áp suất đột ngột. Các mẫu chống nổ đáp ứng các tiêu chuẩn như Ex d II CT6, phù hợp với các tình huống dễ cháy/nổ (ngành dầu khí, hóa chất).
• Các Chức năng Thông minh Bổ sung : Các mẫu cao cấp bao gồm đầu hiển thị LCD để đọc áp suất tại chỗ; hỗ trợ hiệu chuẩn từ xa và tự chẩn đoán. Một số mẫu cho phép cấu hình tham số và giám sát dữ liệu thông qua ứng dụng di động hoặc nền tảng đám mây.

2. Các Điểm Nhức Nhối Chính trong Ngành được Giải quyết

Trong các tình huống đo áp suất, các thiết bị áp suất truyền thống (ví dụ: đồng hồ đo áp suất cơ học, cảm biến cơ bản) thường gặp phải các vấn đề "đo không chính xác, khả năng thích ứng kém, khó tích hợp và thường xuyên cần bảo trì". Cảm biến/bộ truyền áp suất dùng đo biến dạng (strain gauge) được thiết kế đặc biệt để giải quyết những vấn đề này:

• Thích ứng với điều kiện làm việc phức tạp : Giải quyết vấn đề các thiết bị truyền thống dễ bị hư hỏng và tuổi thọ ngắn trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc môi trường ăn mòn mạnh (ví dụ: giám sát áp suất cao trong các phản ứng hóa học), ngăn ngừa gián đoạn sản xuất do sự cố thiết bị.
• Độ chính xác đo áp suất không đủ : Giải quyết các lỗi đọc lớn và đáp ứng động chậm của các thiết bị cơ học (ví dụ: điều khiển áp suất trong các hệ thống thủy lực chính xác), đảm bảo áp suất ổn định trong giới hạn yêu cầu quy trình và cải thiện sản phẩm tỷ lệ đạt yêu cầu.
• Rào cản tích hợp tự động hóa : Giải quyết vấn đề không tương thích tín hiệu giữa các cảm biến truyền thống với các hệ thống đo lường và điều khiển hiện đại. Tín hiệu chuẩn hóa từ các bộ chuyển đổi được tích hợp trực tiếp vào mạng tự động hóa công nghiệp, hỗ trợ nâng cấp số hóa các quy trình sản xuất.
• Ảnh hưởng của nhiễu môi trường : Giảm thiểu sự sai lệch dữ liệu đo lường do trôi nhiệt độ hoặc nhiễu điện từ (ví dụ: giám sát áp suất ở nhiệt độ cao trong các xưởng luyện kim), đảm bảo dữ liệu ổn định và đáng tin cậy trong môi trường phức tạp.
• Chi phí vận hành và bảo trì cao : Giảm việc phải hiệu chuẩn và thay thế thường xuyên các thiết bị truyền thống. Tuổi thọ dài (MTBF ≥80.000 giờ) và thiết kế ít cần bảo trì giúp giảm chi phí thay thế thiết bị và nhân công.

3. Điểm nổi bật về trải nghiệm người dùng

• Lắp đặt và hiệu chỉnh thuận tiện : Giao diện chuẩn hóa và phương pháp lắp đặt phổ biến cho phép hoàn thành trong vòng 15–30 phút. Việc hiệu chỉnh điểm zero và dải đo đơn giản, không yêu cầu kỹ năng chuyên môn, giúp giảm yêu cầu kỹ thuật.
• Thu Thập Dữ Liệu Trực Quan : Các mẫu có màn hình cho phép đọc tại chỗ theo thời gian thực mà không cần phụ thuộc vào hệ thống điều khiển. Các mẫu tín hiệu số hỗ trợ truyền dữ liệu từ xa, thuận tiện cho việc giám sát bởi quản lý tại phòng điều khiển hoặc qua thiết bị di động.
• Sử Dụng Dài Hạn, An Tâm : Độ ổn định vượt trội giới hạn độ trôi hàng năm ở mức ≤±0,1%FS, loại bỏ nhu cầu hiệu chuẩn thường xuyên. Các chức năng tự chẩn đoán cung cấp phản hồi kịp thời về trạng thái thiết bị (ví dụ: quá tải, lỗi mạch), đơn giản hóa việc bảo trì chủ động.
• Kiểm Soát Chi Phí Hợp Lý : Quy trình sản xuất trưởng thành giúp giảm chi phí mua sắm, mang lại hiệu quả chi phí tốt hơn so với các thiết bị áp suất dạng áp điện hoặc điện dung. Tuổi thọ dài và chi phí bảo trì thấp tiếp tục làm giảm tổng chi phí vòng đời.
• Tương Thích Hệ Thống Mạnh Mẽ : Kết nối liền mạch với các hệ thống PLC và DCS từ các thương hiệu chính (Siemens, Mitsubishi, Rockwell) mà không cần bộ chuyển đổi tín hiệu bổ sung, giảm chi phí tích hợp.

4. Các tình huống ứng dụng điển hình

1) Lĩnh vực Điều Khiển Công Nghiệp

• Hệ thống Thủy lực và Khí nén : Giám sát áp suất đầu ra của bơm thủy lực và áp suất hoạt động của xi-lanh (ví dụ: điều khiển áp suất trong hệ thống thủy lực máy ép phun) để đảm bảo quá trình đúc ổn định và ngăn ngừa các lỗi (ba via, thiếu vật liệu).
• Sản xuất hóa chất : Được sử dụng để giám sát và điều khiển áp suất trong các phản ứng và cột chưng cất (ví dụ: giám sát áp suất cao trong các lò phản ứng tổng hợp amoniac). Liên kết với van an toàn để bảo vệ quá áp, đảm bảo an toàn sản xuất.

2) Lĩnh vực Năng lượng và Điện lực

• Dầu khí : Giám sát áp suất tại các giếng dầu và đường ống dẫn (ví dụ: giám sát áp suất đường ống dẫn dầu thô) để phát hiện rò rỉ hoặc tắc nghẽn, đảm bảo an toàn vận chuyển.
• Phát điện : Giám sát áp suất hơi nồi hơi và áp suất dầu tuabin (ví dụ: điều khiển áp suất hơi nhiệt độ cao trong nồi hơi nhà máy nhiệt điện) để đảm bảo thiết bị điện hoạt động ổn định.

3) Các lĩnh vực Thủy lợi và Đô thị

• Hệ thống Cấp nước : Giám sát áp suất trong các đường ống cấp nước và thiết bị cấp nước thứ cấp (ví dụ: điều khiển áp suất trong hệ thống cấp nước thứ cấp của khu dân cư) để ngăn ngừa vỡ ống (áp suất cao) hoặc thiếu nước (áp suất thấp).
• Xử lý nước thải : Giám sát áp suất trong các máy bơm nước thải và bể phản ứng (ví dụ: giám sát áp suất tại đầu ra của máy bơm nâng nước thải) để đảm bảo vận chuyển nước thải thông suốt và tránh quá tải thiết bị.

4) Lĩnh vực Y tế và Đời sống Hàng ngày

• Thiết bị Y tế : Dùng để giám sát áp suất đường thở trong máy thở và điều khiển áp suất trong bơm tiêm (ví dụ: giám sát áp suất trong máy thở tại phòng ICU) nhằm đảm bảo lưu lượng khí phù hợp với nhu cầu bệnh nhân và an toàn điều trị.
• Công nghiệp chế biến thực phẩm : Giám sát áp suất và nhiệt độ trong các nồi tiệt trùng thực phẩm (ví dụ: điều khiển áp suất trong quá trình tiệt trùng hộp) để đảm bảo hiệu quả tiệt trùng đồng thời tránh hư hại bao bì.

5) Lĩnh vực Hàng không Vũ trụ và Quân sự

• Thiết bị Hàng không : Giám sát áp suất hệ thống thủy lực của máy bay và áp suất đường ống nhiên liệu (ví dụ: giám sát áp suất bộ truyền động thủy lực trên máy bay chiến đấu) để đảm bảo kiểm soát ổn định trong quá trình bay.
• Kiểm tra quân sự : Được sử dụng để đo áp suất trong các thử nghiệm vũ khí (ví dụ: thử nghiệm áp suất nòng súng khi bắn pháo) nhằm cung cấp dữ liệu chính xác cho việc tối ưu hóa hiệu suất thiết bị.

Tóm tắt

Cảm biến/truyền đạt áp suất bằng dây đo biến dạng, với lợi thế cạnh tranh cốt lõi là "độ chính xác, độ tin cậy cao, khả năng thích ứng mạnh mẽ và hiệu quả chi phí vượt trội", đã trở thành thiết bị không thể thiếu trong các lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và đời sống dân sinh bằng cách giải quyết các điểm khó trong đo áp suất ở nhiều tình huống khác nhau. Các chức năng của chúng—từ cảm nhận áp suất cơ bản đến truyền tín hiệu thông minh và giám sát từ xa—không chỉ đảm bảo an toàn sản xuất và chất lượng sản phẩm mà còn thúc đẩy quá trình số hóa và nâng cấp thông minh trên mọi ngành nghề, cung cấp nền tảng vững chắc cho sản xuất hiệu quả và đời sống hàng ngày tiện lợi.（từ câu hỏi đáp tri thức Feishu｜ https://ask.feishu.cn）