現在業界で使用されているさまざまな種類の圧力計は何ですか?

圧力計 は、産業環境で最も広く使用されている測定機器の 1 つであり、ボイラー、油圧システム、コンプレッサー、パイプライン、実験装置などに使用されています。圧力を示すという基本的な目的はすべて同じですが、内部機構は圧力範囲、測定対象の媒体、ゲージが耐えなければならない環境に応じて大きく異なります。これらの設計の違いを理解することは、エンジニアや技術者が正確な測定値を提供し、直面する動作条件に耐えられる機器を選択するのに役立ちます。

機械式圧力計とその内部機構

機械式ゲージは、外部電源を必要とせず、信頼性の長いサービス履歴があるため、一般産業全体で依然として最も一般的なタイプです。これらのゲージは圧力を機械的な動きに変換し、その後ギアとリンケージのシステムを介してダイヤルの読み取り値に変換します。

ブルドン管ゲージ

ブルドン管ゲージは、ケース内でコイル状に巻かれた湾曲した平らな金属管によって識別できる、最も有名な圧力計のデザインです。圧力がチューブに入ると、チューブは真っ直ぐになろうとし、このわずかな機械的たわみがリンケージを介して伝達され、ダイヤル上でポインタを回転させます。ブルドン管ゲージは通常、15 psi から 100,000 psi までの中高圧範囲で使用され、油圧システム、蒸気ライン、圧縮空気用途で広く使用されています。主な制限は、非常に低い圧力では精度が低下することです。この場合、チューブのたわみが小さすぎて確実に測定できなくなります。

ダイヤフラムゲージ

ダイヤフラム ゲージは、加えられた圧力に応じて変形する、薄くて柔軟なディスクを使用します。この変形は機械的に増幅され、ポインタの動きに変換されます。ダイヤフラムは耐食性の材料で作ることができ、測定機構をプロセス媒体から隔離できるため、この設計は低圧の測定や、細いブルドン管が詰まるか劣化する可能性がある粘性、スラリー状、または軽度の腐食性物質を含む用途に適しています。

カプセルゲージ

カプセルゲージは、密閉されたカプセルを形成するために溶接された 2 つの波形ダイアフラムで構成されています。この構成により、単一のダイアフラムよりも高い感度が得られるため、カプセル ゲージは、多くの場合水柱数インチから最大約 25 psi の範囲の非常に低い圧力の測定に適しています。これらは、ガス分配システム、HVAC ダクト、および圧力変化が微妙だが正確に監視する必要があるその他の用途で頻繁に使用されます。

ベローズゲージ

ベローズゲージは、圧力の変化に応じて伸縮するアコーディオンスタイルの拡張可能なチャンバーを使用しています。この設計により、ダイヤフラムに比べて圧力が作用する表面積が大きくなり、ベローズゲージが非常に小さな圧力変化を正確に検出できるようになります。これらは一般に、低圧空気圧制御や、低い力レベルでの高い感度が必要とされる一部の絶対圧力測定アプリケーションで使用されます。

デジタルおよび電子圧力計

産業プロセスでのデータ記録と遠隔監視への依存が高まるにつれ、電子圧力計が多くの施設で標準になりました。これらのゲージは、機械的なたわみのみに依存するのではなく、圧力を電気信号に変換する感知要素を使用し、電気信号はデジタルで表示されるか、制御システムに送信されます。

ひずみゲージ変換器

ひずみゲージベースの圧力センサーは、ダイヤフラムに接着された薄い金属または箔要素を使用します。ダイアフラムが圧力下で曲がると、ひずみゲージの電気抵抗が比例して変化し、この変化が測定されて、校正された圧力測定値に変換されます。これらのセンサーは、広範囲の圧力にわたって優れた精度を提供し、通常、連続監視に 4 ～ 20mA の出力信号が必要なプロセス制御システムに統合されています。

ピエゾ抵抗センサーと容量センサー

ピエゾ抵抗センサーは、機械的ストレスによって抵抗が変化する半導体材料を使用しており、高速応答時間と高感度を実現するため、エンジン試験や油圧衝撃測定など、圧力が急速に変動するアプリケーションに役立ちます。対照的に、静電容量センサーは、ダイアフラムが圧力下で移動するときに 2 つのプレート間の静電容量の変化を測定し、半導体製造や科学機器などの低圧および真空の用途での安定性と精度が高く評価されています。

測定基準によるゲージの分類

圧力計は、内部の感知メカニズムに加えて、どの基準点に対して測定するかによっても分類されます。この分類により、測定値をどのように解釈すべきか、またゲージがどの用途に適しているかが決まります。

差圧計は間接的に情報を推測するために使用されるため、特に注意が必要です。フィルタ、オリフィス プレート、またはその他の制限部分での圧力降下を測定することにより、技術者はフィルタの交換が必要かどうかを判断したり、専用の流量計を必要とせずに流体の流量を計算したりできます。これにより、差動ゲージは、HVAC システム、水処理プラント、および工業用濾過セットアップにおける費用対効果の高い診断ツールになります。

厳しい産業条件に対応する特殊ゲージ

標準的な機械式およびデジタル式ゲージは通常の条件下では適切に機能しますが、過酷なプロセス媒体、振動、または衛生要件に対処するためにいくつかの特殊なバリエーションが存在します。

腐食性または粘性媒体用のダイヤフラムシールゲージ

プロセス流体が腐食性、摩耗性、または細いチューブ内で結晶化しやすい場合は、プロセスとゲージの間にダイヤフラムシールが取り付けられます。シールは、不活性充填流体を通じて圧力を伝達しながら、ゲージの内部機構を媒体との直接接触から隔離します。この設定は、直接暴露するとゲージが損傷したり製品が汚染されたりする化学処理、廃水処理、食品生産において一般的です。

グリセリン充填耐振ゲージ

ポンプ、コンプレッサー、エンジンの近くなど、振動が大きい環境では、標準乾式ゲージは指針のフラッターや早期摩耗が発生する可能性があります。通常、グリセリンまたはシリコーンオイルを使用する液体充填ゲージは、この振動を減衰させ、内部コンポーネントを急速な摩耗から保護し、耐用年数を延ばし、機械的に活発な環境での読み取りの安定性を向上させます。

食品・飲料・医薬品用サニタリーゲージ

サニタリー圧力計は、滑らかで隙間のない接液面で構成されており、徹底的な洗浄と滅菌を可能にするトリクランプまたはフラッシュダイヤフラム接続を使用しています。これらのゲージは、残留物が蓄積すると製品の安全性が損なわれたり、規制要件に違反したりする可能性がある食品加工、乳製品生産、医薬品製造で必要とされる衛生基準を満たすように設計されています。

特定のアプリケーションに適切なゲージの選択

適切な圧力計の選択は、予想される圧力範囲、プロセス媒体の性質、設置場所の周囲の環境条件という 3 つの重要な要素を特定することから始まります。ほとんどのゲージは目盛の中央 3 分の 1 以内が最も正確であるため、実際の動作圧力を大きく超える圧力範囲でゲージを選択すると、不正確な測定値が生成されます。同様に、高振動ポンプの吐出ラインに標準の乾式ゲージを選択すると、再校正が頻繁に行われたり、早期に故障したりする可能性があります。

• 安定した状態の一般的な圧縮空気、油圧、または蒸気システムの場合は、通常、標準のブルドン管ゲージで十分であり、コスト効率も優れています。
• 腐食性の化学薬品や粘性流体の場合、ダイヤフラムシールゲージがプロセス媒体による内部コンポーネントの損傷を防ぎます。
• 超低圧 HVAC またはガス分布モニタリングの場合、カプセルまたはベローズ ゲージは、小さな圧力変化に必要な感度を提供します。
• 継続的なデータログやリモートアラームを必要とするシステムの場合、送信可能な出力信号を備えた電子ゲージが既存の制御システムに直接統合されます。
• 食品、飲料、または医薬品の加工では、洗浄可能なフラッシュマウント設計の衛生ゲージが衛生および規制要件を満たします。

結局のところ、適切な圧力計とは、利用可能な最も先進的または高価なオプションではなく、動作環境に正確に適合するものです。購入前に時間をかけて圧力範囲、媒体の互換性、環境ストレス要因を評価することで、将来的にコストのかかるダウンタイム、不正確な測定値、不必要な機器の交換を防ぐことができます。