Cảm biến áp suất nước | Cảm biến áp suất chống cháy nổ | GEORGIN – FRANCE

Cảm biến áp suất nước là thiết bị được sử dụng nhiều trong các nhà máy khu công nghiệp. Dùng để giám sát áp lực nước trong đường ống, tank chứa. Mục đích kịp thời tăng giảm áp lực nước thông qua điều khiển của máy bơm tăng giảm áp. Trong hệ thống phòng cháy chữa cháy các tòa nhà, khu chung cư, cao ốc không thể vắng mặt của cảm biến áp suất chất lỏng được. Hoặc các nhà máy dệt nhuộm, may mặc…Giờ thì chúng ta cùng nhau tìm hiểu cảm biến áp suất nước là gì? Cách chọn cảm biến áp suất nước 4-20mA có khó không? 

Cảm biến áp suất nước

Cảm biến áp suất nước hay cảm biến áp lực nước là loại cảm biến đo áp suất chất lỏng. Được dùng trong hệ thống đường ống bơm nước, các tank chứa nước hệ thống ống dẫn.   

Khi một lưu chất được hình thành ra thì sẽ sản sinh thêm một đại lượng đi kèm. Đó là áp suất, áp suất này tác dụng lên các thành ống hay màng của cảm biến một lực. Gọi là áp lực.

Áp suất càng lớn, thì áp lực sẽ lớn theo. Do đó, để có thể đo lường được các giá trị này người ta thường dùng cảm biến áp suất hoặc đồng hồ áp suất.

Tuy nhiên, để có truyền tải tín hiệu đến các bộ PLC, bộ hiển thị HMI, bộ điều khiển và hiển thị PID controller thì chúng ta phải dùng các loại cảm biến áp suất. Thông thường, ngõ ra của các ngõ cảm biến áp suất này thường là tín hiệu từ 4-20mA hoặc 0-10V.

Trên thực tế, loại cảm biến áp suất 4-20mA sẽ nhiều hơn loại 0-10V. Nguyên dân cũng là do tín hiệu đường truyền 4-20mA. Một phẩn nhỏ, vẫn sẽ có một số loại cảm biến áp suất 0-10V.

Nhưng để có thể có loại áp suất trên thì rất là khó. Dẫu vậy, chúng ta có thể chuyển đổi tín hiệu 4-20mA sang 0-10V. Như thế, một số loại PLC sẽ dễ dàng đọc tín hiệu từ cảm biến áp suất.

Thêm vào đó, tín hiệu sau khi chuyển đổi cũng sẽ không bị nhiễu bởi nhiều thiết bị xung quanh. Đồng thời chúng ta có thể Calib lại được tín hiệu khi tín hiệu bị nhiễu.

Cảm biến áp suất nước tên tiếng anh là gì?

Trong tiếng anh, cảm biến áp suất chúng ta hay dùng đó là Water Pressure sensor. Đôi khi, chúng ta còn được biết đến với bộ chuyển đổi áp suất – Water pressure transducer.

Cảm biến áp suất nước dùng để làm gì?

Để có thể đo lường được áp suất từ một đường ống dẫn nước, bể chứa nước, bình chứa nước kín… Chúng ta thường dùng đồng hồ áp suất hoặc cảm biến áp suất nước.

Đối với đồng hồ áp suất, đây là cách đo áp suất hoàn toàn bằng cơ. Nó cho phép chúng ta biết được áp suất hiện tại là bao nhiêu. Tương tự với cảm biến áp suất, tuy nhiên việc dùng cảm biến áp suất này sẽ dùng để truyền tín hiệu tới các thiết bị điện.

Vậy, việc dùng cảm biến áp suất nước sẽ dễ dàng thông báo cho chúng ta biết được áp suất hiện tại là bao nhiêu. Tuy nhiên, việc dùng cảm biến áp suất như thế sẽ tiện trong quá trình giám sát ở phòng giám sát.

Trong hệ thống SCADA, đặc biệt đối với các lĩnh vực như chiết rót, xử lý nước tinh khiết…Người ta luôn phải biết được áp suất trong đấy là bao nhiêu. Bởi vì, còn một lý do khác liên quan đến áp suất.

Khi độ lớn áp suất càng lớn thì, độ cao của chình chứa hay độ sâu của nó càng cao. Trong thực nghiệm, có phải rằng, khi bạn xuống sâu 10 m nước từ mặt nước biển. Áp suất sẽ tăng lên thêm một đơn vị (bar)

Vì thế, từ kết quả áp suất này chúng ta có thể dễ dàng biết đạng bình chứa đang đầy hay không.

Vì sao tín hiệu 4-20mA được sử dụng nhiều?

Để mình chia sẻ cho các bạn biết thêm, lí do tín hiệu 4-20mA được sử dụng nhiều. Nếu chỗ giám sát hay trung tâm điều khiển bộ điều khiển đặt xa cảm biến, tín hiệu 4-20mA khi truyền về sẽ hạn chế bị nhiễu hay giảm tín hiệu. Ngoài ra, PLC, biến tần, bộ điều khiển hiện nay đều có cổng input nhận tín hiệu 4-20mA.

Tín hiệu 4-20mA là tín hiệu chủng hóa, vì gần như chúng không bị nhiễu tác động, truyền tải đi được xa hơn, dễ nhận biết lỗi, ít suy hao. Nên được sử dụng phổ biến trong hệ thống thu thập tín hiệu & điều khiển trong các nhà máy.

Dải đo sensor áp suất nước

Thông thường đối với đối với cảm biến áp suất nước. Nó sẽ có những giải đo như sau:

• Khi áp suất từ -1 đến 0 bar: Đây là cảm biến áp suất chân không
• Áp suất từ -1 bar đến 3 bar: Gọi là cảm biến áp suất âm dương
• Áp suất từ 0 đến 60 bar: Cảm biến áp suất nước hoặc khí gas…
• Áp suất trên 60 bar: Thường được gọi là cảm biến áp suất thủy lực. Điển hình nhiều nhất là loại 100 bar, 250 bar, 400 bar…

Các loại cảm biến áp suất nước

Hiện nay có nhiều loại cảm biến áp suất nước xuất ra tín hiệu 4-20mA. Dưới đây là một số loại cảm biến áp suất nước hay dùng. Chúng sẽ dùng để truyền tín hiệu 4-20mA đến các thiết bị điều khiển.

Cảm biến áp suất màng

Cảm biến dạng màng, dựa trên nguyên lý đo sức căng. Dựa vào sự biến dạng của màng bên trong cảm biến làm thay đổi giá trị điện trở. Áp lực càng lớn càng mạnh thì giá trị điện trở càng tăng. Chuyển đổi áp suất màng được kết nối với cầu Wheatstone.

Bộ phận chính gồm: màng đàn hồi và bộ phận điện.

Màng đàn hồi để cảm nhận điện áp lực nước.

Bộ phận điện dùng chuyển đổi tín hiệu điện trở thành tín hiệu 4-20mA/ 0-10V.

Tuỳ thuộc vào ngõ ra cảm biến áp suất nước sẽ có sơ đồ đấu dây khác nhau. Ba loại đầu ra phổ biến là mV (mili volt), V (volt) và mA (tín hiệu dòng). Tùy vào thiết bị hiển thị điều khiển mà ta chọn ngõ ra cho phù hợp.

Cảm biến áp suất thủy lực

Áp suất được sinh ra từ các hệ thống thủy lực hầu như có lực áp suất rất là lớn. Chúng có thể nằm ở các giá trị như 100bar, 200 bar, 400bar, 600 bar…Trường hợp lên đến khoảng 1000 bar thì bắt buộc phải dùng một số loại cảm biến áp suất dạng khác.

Việc dùng áp suất thủy lực lớn đến như vậy thường được bắt gặt thấy ở các dạng máy nén thủy lực với công suất lớn. Hầu hết, các loại máy này dùng để nâng hoặc ép các vật thể lên đến hàng tấn.

Điển hình dùng để nghiền nát máy xe ô tô đã bị hư hoặc không còn sử dụng. Người ta sẽ dùng các máy ép thủy lực để ép gọn lại các nguyên vật liệu. Hầu như, chất lỏng đó là các loại dầu thủy lực.

Ngoài việc dùng trong các hệ thống thủy lực trên. Việc dùng các loại cảm biến áp suất 100 bar, 200 bar, 400 bar cũng dùng để đo áp suất tại các khu vực thủy lợi. Đặc biệt là khu vực đập nước.

Cảm biến áp suất có hiển thị

Cảm biến áp suất có hiển thị được thiết kế đặc biệt hơn. Chúng cho phép chúng ta biết được giá trị áp suất ngay tại thời điểm ấy trên màn hình hiển thị. Nó vẫn dùng để đo các giải áp suất bình thường. Tuy nhiên, chúng có thêm màn hình Digit.

Việc có thêm màn hình này còn cho phép chúng ta thay đổi đơn vị đo, calib giải đo áp suất cùng với một số thông tin liên quan đến ngày tháng…Đồng thời, chúng có các loại giải áp suất các loại áp suất trên.

Đối với loại cảm biến áp suất có hiển thị này, áp suất lớn nhất có thể đo được là 500 bar. Bên cạnh đó, khác biệt với mọi loại cảm biến áp suất trên là nó dùng còn dùng được trong các môi trường chống cháy nổ.

Hầu hết các dạng môi trường dễ cháy nổ này như: Oxygen, Flourin, Silicon oil, Hydrogen…Như vậy, để dùng loại cảm biến áp suất đo được những môi trường này bắt buộc phải dùng các loại cảm biến có tiêu chuẩn phòng chống.

Hai tiêu chuẩn phòng chống cháy nổ hiện nay đó là ATEX và IECEx. Các tiêu chuẩn này sẽ được chú thích rõ từ Zone 1, 2, 3 cho đến zone 20, 21, 22 như thế nào phù hợp. Do đó, vật liệu cấu tạo nên các loại này thường sẽ là những loại thép không gỉ 316L hoặc 304.

Hiển nhiên, tín hiệu phổ biến của loại này vẫn là tín hiệu 4-20mA. Do đó, nó sẽ phù hợp kết nối với nhiều loại thiết bị điện công nghiệp như PLC, HMI…

Bộ điều khiển và hiển thị tín hiệu 4-20mA

Việc sử dụng những bộ điềuk hiển và hiển thị tín hiệu 4-20mA thường hay dùng cho các loại cảm biến áp suất nước điện tử. Nghĩa là phù hợp cho các loại cảm biến không có hiển thị. Đôi khi có một vài trường hợp bắt buộc vẫn phải dùng cho cảm biến áp suất có hiển thị.

Tuy nhiên, việc ứng dụng bộ điều khiển và hiển thị tín hiệu 4-20mA là nằm ở khả năng điều khiển thiêt bị của nó. Hẳn các bạn biết rằng, đối với sự tự động hóa trong ngành công nghiệp hiên nay. Tự động hóa PLC được cho là phổ biến nhiều nhất bởi sự tiện dụng của nó.

Nhưng ngoài ra, còn có thêm nguyên lý PID controller. Đây là nguyên lý được sử dụng phổ biến bởi vì nó sẽ dễ dàng điều khiển các thiết bị khác hầu như tức thời.

Một ví dụ đơn giản như là tín hiệu 4-20mA từ bể chứa 0-10 bar. Khi tới mức 8 bar, thì bộ điều khiển này sẽ điều khiển các loại van tuyến tính hoặc van On-Off để điều tiết lượng nước.

Từ đó chúng ta sẽ dễ dàng kiểm soát được lượng nước có trong bể chứa không bị đầy quá. Và hiển nhiên, việc điều khiển này sẽ hoàn toàn tự động thông qua việc ứng dụng nguyên lý PID.

Các bạn nên nhớ ra, đối với PID controller chúng ta sẽ có hai ứng dụng. Đó là “PID controller điều khiển Relay” và “PID controller điều khiển tín hiệu 4-20mA”.

Còn một điểm tiện lợi khác đó là việc kết hợp giữa cảm biến áp suất nước với bộ điều khiển và hiển thị này. Nó sẽ hoạt động giống như một loại cảm biến áp suất có hiển thị. Tuy nhiên, chỉ là một cách trá hình khi dùng để biết áp suất hiện tại là bao nhiêu.

Lưu lý khi chọn cảm biến

Điều quan trọng phải biết được dải đo áp suất cần đo. Ví dụ: áp suất trong đường ống là 0-8bar, thì ta phải chọn dải 0-10bar. Nhưng vậy sẽ đảm bảo tính ổn định và độ bền của cảm biến đo áp suất.

Tín hiệu ngõ ra là gì? 4-20mA hay 0-10V? Phụ thuộc vào hệ thống điều khiển hay PLC của bạn nhận được tín hiệu gì. Nếu là lắp mới thì nên chọn 4-20mA ngay từ đầu nhé.

Nhiệt độ nước bao nhiêu? Bạn thân cảm biến chỉ dùng cho max 85oC, nếu dùng cho nước nóng ta phải dùng kèm ống bảo vệ (ống siphon).

Ren kết nối bao nhiêu? để khi vặn chân ren vào khít, nếu chọn không đúng chân ren cũng không sao, ta dùng kèm thêm bi65 chuyển re là khắc phục được ngay thôi.

Ứng dụng cảm biến áp suất nước

Cảm biến áp suất chất lỏng được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng giám sát và điều khiển áp suất như:

• Môi trường đo đạc hoạt động của máy bơm, biến tần.
• Các hệ thống cung cấp nước, đường ống nước lạnh, xử lý nước thải, gas, khí nén… và rất nhiều ứng dụng khác nữa.

Bài viết tham khảo: Cảm biến áp suất điện tử | Phân loại các loại cảm biến áp suất điện tử

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết của mình. Chúc các bạn một ngày tốt lành.

Consulting Solutions Engineer

Nguyễn Thành Đạt