Cùng Techmaster tìm hiểu về quy trình hiệu chuẩn Áp kế và Chân không kế (Hiệu chuẩn đồng hồ áp suất) một cách chi tiết và chính xác nhất!
1. Khái niệm về áp suất
1.1. Định nghĩa áp suất
Định nghĩa đơn giản nhất cho áp suất là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích theo chiều vuông góc với bề mặt vật thể, ví dụ:
Có khá nhiều đơn vị đo áp suất: Pa, Bar, atm, PSI, mmHg,…
1.2. Điểm áp suất “0” và áp suất tuyệt đối
- Theo thuyết động học phân tử thì nguyên nhân của áp suất là do va chạm của các phân tử, và độ lớn của áp suất này tỷ lệ với số lần va chạm trong một đơn vị thời gian của các phần tử có trong một đơn vị thể tích.
- Như vậy áp suất bằng “0” khi và chỉ khi trong thể tích chứa khí không còn phân tử khí.
- Điểm áp suất bằng “0” này người ta gọi là điểm “0” tuyệt đối. Giá trị áp suất tính từ điểm “0” tuyệt đối này được gọi là áp suất tuyệt đối.
- Áp suất khí quyển là áp suất tuyệt đối đo được ở điều kiện khí quyển.
1.3. Điểm “0” qui ước hay điểm “0” tương đối
Điểm áp suất lấy làm mốc là áp suất khí quyển được gọi là điểm “0” qui ước hay điểm “0” tương đối.
Áp suất đo ≥ áp suất khí quyển gọi là áp suất dư. Đồng hồ đo áp suất dư gọi là áp kế
Áp suất đo ≤ áp suất khí quyển gọi là áp suất âm. Đồng hồ đo áp suất âm gọi là chân không kế
2. Giới thiệu
Áp kế, chân không kế lò xo và hiện số là các loại thiết bị dùng để đo áp suất dư, áp suất chân không và áp suất không khí. Áp kế kiểu lò xo có phạm vi đo từ -0,1 MPa đến hơn 60 MPa, độ chính xác từ 1% đến 6%. Áp kế kiểu điện tử thường có dải đo rộng hơn và độ chính xác cao hơn kiểu lò xo.
3. Nguyên lý hoạt động
3.1. Áp kế lò xo (Đồng hồ áp suất dạng lò xo)
Nguyên lý hoạt động: dựa vào sự biến dạng đàn hồi của lò xo (ống bourdon) dưới tác dụng của áp suất. Phần cuối ống được gắn với bộ truyền động, bánh răng và kim chỉ để chỉ thị, mặt ngoài được khắc vạch và số đọc.
3.2. Áp kế điện tử (Đồng hồ áp suất điện tử)
Loại áp kế này dựa vào sự thay đổi tính chất điện của các vật liệu dưới tác dụng của áp suất.
Áp kế dựa sự thay đổi điện trở gọi là áp kế điện trở như : transducer, transmitter, công tắc áp suất. Áp suất tác động vào màng ngăn bên trong, phía trên màng được dán một loại điện trở đặc biệt, sẽ thay đổi điện trở khi bị biến dạng bởi lực tác dụng, đưa tín hiệu về mạch đo, bộ khuếch đại và bộ chuyển đổi A/D (Analog to Digital), hiển thị giá trị áp suất.
4. Ứng dụng
Áp kế, chân không kế là một thiết bị đóng vai trò vô cùng quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Việc theo dõi áp suất của hệ thống sản xuất, các đường ống khí nén, chất lỏng… là một điều cần thiết và bắt buộc.
Áp suất vừa đủ thì các quá trình phản ứng, hoặc nhiệt độ mới đáp ứng theo yêu cầu sản xuất. Bên cạnh đó, áp kế còn là công cụ để kiểm soát áp suất, tránh tình trạng quá áp sẽ gây nổ và dẫn đến các tình huống rủi ro khác.
5. Vì sao nên hiệu chuẩn áp kế – hiệu chuẩn đồng hồ áp suất?
Việc hiệu chuẩn áp kế có thể mang đến những lợi ích sau:
- Đưa ra những phép đo đáng tin cậy.
- Phát hiện kịp thời sự sai lệch trong phép đo của thiết bị, hoặc biết được thiết bị đã hao mòn hay hư hỏng.
- Giúp cho người sử dụng giám sát và đảm bảo áp suất của thiết bị, hệ thống sản xuất luôn trong mức cài đặt, tránh các rủi ro xảy ra do dư thừa hoặc thiếu hụt áp suất.
6. Quy trình hiệu chuẩn Áp kế lò xo và hiện số – hiệu chuẩn đồng hồ áp suất
Nguồn tham khảo: DLVN 76:2001
Lưu ý: Đây là quy trình theo chuẩn chung, quy trình cụ thể trên thực tế sẽ có những điểm khác biệt nhất định, phụ thuộc vào nhu cầu của khách hàng.
6.1. Các phép hiệu chuẩn
Phải lần lượt tiến hành các phép hiệu chuẩn ghi trong bảng 1.
6.2. Phương tiện hiệu chuẩn
6.2.1. Chuẩn
Chuẩn để tiến hành hiệu chuẩn là áp kế, chân không kế chuẩn loại piston, áp kế chất lỏng, lò xo, hiện số có giới hạn đo trên không nhỏ hơn giới hạn đo trên của áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn và độ không đảm bảo đo hoặc sai số cho phép phải nhỏ hơn hoặc bằng 1/4 sai số cho phép của áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn.
6.2.2. Phương tiện phụ
Hệ thống tạo áp phải tạo áp suất tối thiểu bằng giới hạn đo trên của áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn, phải kín, tăng hoặc giảm áp suất một cách đều đặn. Độ sụt áp của hệ thống tạo áp ở giới hạn đo trên không vượt quá 5% trong thời gian 5 phút, sau khi đã chịu tải 15 phút.
Nhiệt kế có phạm vi đo phù hợp và sai số không lớn hơn ± 0,5 0C;
Ẩm kế có phạm vi đo phù hợp và sai số không lớn hơn ± 5 %RH.
6.3. Điều kiện hiệu chuẩn và chuẩn bị hiệu chuẩn áp kế
6.3.1. Điều kiện hiệu chuẩn
Khi tiến hành hiệu chuẩn phải đảm bảo các điều kiện sau đây:
_ Môi trường truyền áp suất
_ Đối với các áp kế, chân không kế thông thường, theo bảng 2.
Cho phép chuyển môi trường truyền áp suất từ chất khí sang chất lỏng, nếu sự chuyển đổi này không gây ra sai số lớn hơn 10 % sai số cho phép của áp kế ,chân không kế cần hiệu chuẩn.
Đối với các áp kế oxy có giới hạn đo trên đến 0,6 MPa, môi trường truyền áp suất là không khí hoặc nước cất cho phép dùng các buồng ngăn cách khí-chất lỏng, chất lỏng-khí để hiệu chuẩn. Còn đối với các áp kế oxy có giới hạn lớn hơn 0,6 MPa, môi trường truyền áp suất là nước cất, cho phép dùng các buồng ngăn cách chất lỏng-chất lỏng để hiệu chuẩn.
Khi sử dụng môi trường truyền áp suất là chất lỏng, không được để không khí lọt vào hệ thống hiệu chuẩn.
Môi trường hiệu chuẩn phải bảo đảm:
Nhiệt độ môi trường:
- (20± 2) 0C đối với áp kế có cấp chính xác cao hơn 0,4;
- (20± 5) 0C đối với áp kế có cấp chính xác thấp hơn hoặc bằng 0,4.
- Độ ẩm tương đối nhỏ hơn 80 %RH;
- Phòng hiệu chuẩn phải thoáng khí, không có bụi, không bị đốt nóng từ một phía, tránh chấn động và va chạm.
6.3.2. Chuẩn bị hiệu chuẩn
Áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn và áp kế, chân không kế chuẩn phải để trong phòng hiệu chuẩn cho đến khi chúng đạt được nhiệt độ quy định ở mục 4.1.2.
Kiểm tra mức dầu ở bơm tạo áp hay thiết bị chuẩn, cân bằng ni-vô (nếu dùng áp kế piston chuẩn), đẩy hết bọt khí ra khỏi thiết bị.
Làm sạch đầu nối của dụng cụ cần hiệu chuẩn.
Lắp áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn vào vị trí làm việc theo quy định. Độ lệch cho phép so với vị trí đã quy định ghi trên áp kế, chân không kế là 50.
6.4. Tiến hành hiệu chuẩn
6.4.1. Kiểm tra bên ngoài
Thiết bị cần hiệu chuẩn phải ở tình trạng tốt: không bị ăn mòn, bẩn, nứt, han gỉ, kim không bị cong hoặc gẫy, mặt số hoặc phần chỉ thị phải sáng sủa, rõ ràng, ren đầu nối và các chi tiết khác không bị hư hỏng.
Mặt kính phải trong suốt không có vết nứt, bọt, bẩn, mốc và không có các khuyết tật khác cản trở việc đọc chỉ số.
Vỏ của áp kế đo khí nén phải có chỗ thoát khí và phải có màng chắn bụi.
Ký mã hiệu
Trên mặt thiết bị phải ghi đầy đủ:
Đơn vị đo;
Cấp chính xác của áp kế, chân không kế (nếu có);
Môi trường truyền áp suất (đối với môi trường truyền áp suất đặc biệt), số của áp kế, chân không kế (nếu có), ký hiêụ lắp đặt (nằm ngang hay thẳng đứng). Đối với áp kế, chân không kế không có ký hiệu lắp đặt thì lắp theo phương thẳng đứng.
6.4.2. Kiểm tra kỹ thuật khi hiệu chuẩn áp kế
Đơn vị đo lường áp suất ghi trên mặt áp kế, chân không kế là Pascan (Pa) hoặc các đơn vị đo áp suất khác do nhà sản xuất ghi trên áp kế, chân không kế.
Giá trị độ chia nhỏ nhất hoặc độ phân giải của thang đo phải phải phù hợp với cấp chính xác và tuân theo dãy sau:
1.10n 2.10n 5.10n
Trong đó n là một số nguyên dương, âm hoặc bằng 0.
6.4.3. Kiểm tra đo lường
6.4.3.1. Xác định số điểm hiệu chuẩn
Áp kế, chân không kế phải được hiệu chuẩn ở một số điểm tối thiểu phân bố đều trên toàn bộ thang đo khi tăng và giảm áp suất, tuỳ thuộc vào cấp chính xác của áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn.
- Cấp chính xác cao hơn 0,25: Số điểm hiệu chuẩn tối thiểu là 10 điểm (10 % phạm vi đo cho mỗi điểm);
- Cấp chính xác từ 0,25 đến 1: Số điểm hiệu chuẩn tối thiểu là 6 điểm (15 % phạm vi đo cho mỗi điểm);
- Cấp chính xác thấp hơn 1: Số điểm hiệu chuẩn tối thiểu là 5 điểm (20 % phạm vi đo cho mỗi điểm).
Trường hợp khi trên áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn không ghi cấp chính xác, để xác định số điểm hiệu chuẩn tối thiểu thì cấp chính xác của áp kế, chân không kế được ước lượng tương đối theo biểu thức sau:
Khi sử dụng môi trường truyền áp suất là chất lỏng thì đầu vào của áp kế chuẩn và áp kế cần hiệu chuẩn phải nằm trên cùng một mặt phẳng ngang, nếu có chênh lệch chiều cao thì phải hiệu chính giá trị áp suất do chiều cao cột chất lỏng gây ra.
ΔP = ρgh
Trong đó:
: khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m3);
: gia tốc trọng trường nơi hiệu chuẩn, (m/s2);
: chênh lệch chiều cao cột chất lỏng đầu vào của áp kế chuẩn và áp kế cần hiệu chuẩn, (m);
ΔP : áp suất cần hiệu chính, (Pa).
6.4.3.2. Các bước kiểm tra đo lường khi hiệu chuẩn áp kế
-Từ từ tăng áp suất đến giới hạn đo trên cần hiệu chuẩn rồi khoá các van lại và duy trì trạng thái này trong 5 phút, sau đó kiểm tra sự rò rỉ áp suất trong hệ thống;
Tất cả đang ở vạch số không
Từ từ tăng áp suất
-Tiếp theo mở các van ra để áp suất giảm từ từ và trở về trạng thái ban đầu;
-Sau khi áp suất hoàn toàn trở về trạng thái ban đầu thì điều chỉnh điểm 0. Đối với những áp kế, chân không kế không điều chỉnh được điểm 0 thì ghi lại giá trị đó và đưa vào giấy chứng nhận hiệu chuẩn;
-Việc hiệu chuẩn tiến hành bằng cách: Đọc số chỉ ở từng điểm đo đã định trước khi tăng và khi giảm áp suất. Khi giảm áp suất chú ý không được giảm quá giá trị áp suất ở từng điểm đo đã quy định;
Đọc số chỉ từng điểm đo
-Trước khi đọc số chỉ cần chú ý gõ nhẹ vào vỏ áp kế , chân không kế cần hiệu chuẩn để giảm sai số do ma sát;
-Thời gian chịu tải giữa loạt đo khi tăng áp suất sang loạt đo khi giảm áp suất là 5 phút (ở giá trị đo trên của áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn).
– Công thức hiệu chuẩn:
y = a + bx
Trong đó:
là giá trị áp suất chỉ thị trên áp kế, chân không kế cần hiệu chuẩn
là giá trị áp suất trên chuẩn
