2種類の圧力計を解説 |機械式 vs 静水圧式

2 つの主要なタイプの圧力計: 概要

圧力計を分類する最も簡単な方法は、圧力をどのように感知するかを尋ねることです。機械式ゲージは、変形可能な弾性要素 (通常はブルドン管、ダイヤフラム、またはカプセル) を使用し、圧力下で動き、リンケージと歯車列を介して指針を駆動します。静水圧ゲージは液柱の重量を使用します。柱の高さが加えられた圧力と釣り合うまで、圧力によって液体が上に押し上げられ、液面が読み取り可能な信号になります。

機械式ゲージは、頑丈で自己完結型で、水深数インチから数千バールまで使用できるため、産業設備で主流です。静水圧ゲージは主に研究室、校正ベンチ、低差圧作業で使用されており、そのシンプルさと可動部品がないことが真の利点です。

「2 つのタイプ」は圧力参照を指すこともあることは注目に値します。参考までに、計器はゲージ圧タイプと絶対圧タイプに分けられます。どちらのシステムも有効です。この記事では、主要なフレームワークとして測定原理を使用し、後のセクションで参照クラスに戻ります。

機械式圧力計: 産業用主力製品

機械式ゲージは、ほとんどのプロセス、油圧、空圧、および 空調設備 システムのデフォルトの選択肢です。動作原理はサブタイプ間で一貫しています。圧力が弾性要素に作用し、要素が比例して変形し、リンク機構が動きを増幅し、歯車機構が校正されたダイヤル上で指針を回転させます。特定の要素によって、各ゲージの強みと限界が決まります。

ブルドン管圧力計

ブルドン管は、工業用圧力測定において最も広く使用されている検出素子です。 C 字型またはスパイラル チューブは、内圧が上昇すると真っ直ぐになる傾向があります。この動きはリンクを介してセクターアンドピニオンギアに伝達され、ポインターを回転させます。

ブルドン管ゲージは、数バールから数千バールの中圧から高圧範囲をカバーしており、油圧、コンプレッサー、蒸気ライン、精製プロセスに適しています。ほとんどのきれいな気体や液体を処理できますが、チューブを詰まらせる可能性のある高粘度または結晶化媒体の場合は避けてください。

汎用用途には、次のような標準的なブルドン管計器が使用されます。 Y60圧力計 ほとんどの日常的な産業環境にわたって信頼性の高い表示を提供します。プロセス流体が腐食性である場合、または環境によりステンレス鋼の接液部が必要な場合は、オールステンレス鋼の石油化学ゲージが通常のアップグレードとなります。

ダイヤフラム圧力計

ダイヤフラム ゲージでは、圧力は、フランジ間にクランプされた薄い金属またはエラストマー ディスクである柔軟な円形ダイヤフラムに作用します。ダイヤフラムは圧力を受けるとたわみ、そのたわみはプッシュロッドまたはレバーを介して指針機構に伝達されます。

ダイヤフラムの設計には 2 つの実用的な利点があります。まず、ブルドン管よりも優れた感度で低圧を測定します。第 2 に、ダイアフラムは PTFE などの耐食性材料で製造またはコーティングすることができ、その表面積が広いため、粘性流体や粒子を含んだ流体の詰まりを防ぎます。

これらの理由により、ダイヤフラム ゲージは化学処理、医薬品、食品製造、および水処理で一般的に使用されています。媒体が攻撃的である場合、またはライン圧力が低い場合、 ダイヤフラム圧力計 多くの場合、接液部がプロセスに合わせて指定されているため、これが最も安全な選択となります。

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カプセル圧力計

カプセル ゲージは、端が溶接されて密閉されたカプセルを形成する 2 つの円形ダイヤフラムで構成されています。圧力がカプセルに入ると、カプセルはわずかに膨張または収縮し、その結果生じる動きによってポインタが駆動されます。

有効面積が大きく復元力が小さいため、カプセルゲージは、通常数ミリバールから数百ミリバールの非常に低い圧力と真空で優れています。換気ダクト内のガスの微圧監視、バーナーの燃焼制御、クリーンルーム、実験室の気圧測定などに使用されます。

低圧ガスの場合は、 カプセル圧力計 ブルドン管ではこの範囲では達成できない分解能を提供します。

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静水圧圧力計: 古典的な原理

一般に圧力計と呼ばれる静水圧ゲージは、現在でも使用されている最も古い圧力計です。彼らは、既知の密度の液柱がその高さに比例した圧力を及ぼすという事実に依存しています。測定された圧力は機器の 1 つの脚に加えられます。カラムの高さが加えられた圧力と釣り合うまで液体が移動し、液体レベルの差をスケールで読み取ります。

• U 字管圧力計: 部分的に液体が満たされた透明な U 字型の管。 2 つの脚の高さの差は、加えられる圧力に等しくなります。
• 井戸型 (シングルレッグ) 圧力計: 細い垂直管に接続された大きなリザーバー。チューブ内の上昇は圧力を示し、リザーバー内の小さな低下は補正されるか無視されます。
• 傾斜管圧力計: 小さな高さの変化を増幅するために管を傾けた井戸型圧力計で、非常に低い圧力に対して高い分解能が得られます。

静水圧ゲージは電力を必要とせず、可動部品がないため、実験室での校正、低差圧測定、教育用デモンストレーションなどに依然として価値があります。測定範囲の制限、垂直取り付けに対する厳格な要件、振動と温度に対する感度など、その制限は現実のものです。現代の産業プラントでは、静水圧ゲージの大部分が機械式および電子機器に置き換えられていますが、低圧での精密な作業においてこれに匹敵するシンプルさのテクノロジーは他にありません。

圧力基準の理解: ゲージ圧と絶対圧

測定原理を決めたら、次に圧力基準を選択する必要があります。これが「2 種類の圧力計」の 2 番目の共通の意味です。ゲージ圧は周囲の大気圧を基準としています。大気開放時にはゲージの読み取り値はゼロで、表示される値は絶対圧から大気圧を引いたものと等しくなります。

タイヤ空気圧計は日常的な例です。 0 と表示される場合、タイヤには実際に 1 気圧の圧力が含まれているため、計器には大気圧を超える圧力が表示されます。

絶対圧力は完全な真空を基準にして測定され、ゲージ圧に大気圧を加えたものと等しくなります。絶対圧力計は、減圧蒸留、蒸気圧測定、高度に敏感な用途など、プロセスが真の熱力学的圧力に依存する場合に必要です。

3 番目の基準である差圧は、プロセスと固定基準の間ではなく、2 つのプロセス ポイント間の差を測定します。

間違ったリファレンスを選択すると、誤解を招く読み取り値が生成され、安全上の危険が生じる可能性があります。船舶が特定の絶対圧力で動作することを意図している場合、ゲージ圧で校正されたゲージは、海面での真の内圧をおよそ 1 バール低く表示する可能性があります。信号がコントローラーに到達する必要がある場合、 HVAC 圧力トランスデューサー 読み取り値を標準電気出力に変換します。

用途に適した圧力計のタイプを選択する方法

5 つの決定ステップを経れば、機械式と静圧式のどちらを選択するか、さらにブルドン式、ダイアフラム式、カプセル式のいずれかを選択するのが簡単になります。

1. 圧力範囲を決定します。 約 1 bar 未満の低圧は、カプセルまたはダイヤフラムの設計を示しています。中圧および高圧はブルドン管設計を指します。
2. メディアを分析します。 腐食性流体にはダイヤフラムゲージまたはステンレス鋼の接液部が必要です。粘性のある媒体や粒子を多く含む媒体には、ダイヤフラム ゲージが適しています。低圧のクリーンなガスはカプセルゲージに有利です。
3. 環境を評価します。 振動はゲージの早期故障の主な原因です。ポンプやコンプレッサーなどの高振動アプリケーションでは、 油入地震圧力計 ポインタのバタつきを抑え、耐用年数を延ばします。
4. 圧力基準を定義します。 ほとんどのプラントプロセスにはゲージ圧を、真空関連のアプリケーションには絶対圧を、フィルターや流量の監視には差圧を使用します。
5. 設置・接続を検討してください。 ダイヤルサイズ、取り付けスタイル、プロセス接続ネジ、およびリモート取り付けにキャピラリが必要かどうかを確認してください。

以下の表は、各ゲージ ファミリの一般的な業界の選択肢をまとめたものです。

特に水処理業務については、 ダイヤフラムシール付き水処理圧力計 ダイヤフラム原理の低圧感度と、濾過水、化学物質の注入、およびスラッジラインに必要なシール保護を組み合わせています。

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2 種類の圧力計が業務に与える影響

この分類は純粋に学術的なものなのでしょうか?いいえ、稼働時間、安全性、総所有コストに直接影響します。

ゲージがその義務に見合ったものであるかどうかは予測可能です。指針は安定しており、測定値は再現可能であり、計器は計画された耐用年数を生き延びることができます。不一致により、認識可能な故障モードが生成されます。未充填のブルドン管ゲージを往復ポンプに取り付けると、指針が跳ね返り、ギアの摩耗が加速されます。標準の銅合金ゲージを腐食性の化学薬品ラインに設置すると、急速な腐食が発生し、最悪の場合、突然の封じ込めの喪失につながります。

実際的なポイントは、価格や納期を検討する前に、圧力範囲、媒体、振動、基準などのプロセスを定義することです。疑問がある場合は、アプリケーションについてメーカーに相談してください。専門のゲージメーカーは、プロセス条件を特定の製品ファミリーにマッピングできます。あなたは私たちを確認することができます 圧力計の製品ラインナップ 業界ごとに、各タイプが実際にどのように適用されているかを確認します。

結論

整理整頓のアイデアが 2 つあります。測定原理により、機械式 (ブルドン管、ダイヤフラム、カプセル) と静圧式 (液柱圧力計) の 2 種類の圧力計があります。機械式ゲージは産業上の役割の圧倒的大部分を担っています。静水圧ゲージは、校正や低圧の精密作業に依然として不可欠です。圧力基準により、機器はゲージ圧、絶対圧、または差圧タイプに分類され、基準はプロセス要件と一致する必要があります。

次のゲージを指定するときは、測定原理から始めて、基準、接液材質、環境条件を確認してください。この順序により、技術的に健全でコスト効率の高い選択が可能になります。業界固有のソリューションについては、当社の製品カテゴリを参照して、ゲージ ファミリをプロセスに合わせてください。