Principer för tryckmätning

Tryck är en av de mest uppmätta processvariablerna inom industrin. Genom att mäta tryck är det möjligt att säkerställa säkerhet och kvalitet i olika industriella processer. Men vad är tryck? Kort sagt kan tryck definieras som en kraft som tillämpas och fördelas lika inom en yta. Tryckmätning används ofta för att indirekt fastställa andra processvariabler som flöde, nivå och densitet.

Matematiskt definieras tryck som:

Tryck (Pa) = Kraft (N) ÷ Area (m²)

SI-enheten för tryck är Pa (Pascal), vilket representerar 1 newton per kvadratmeter (N/m²); dock kan olika tekniska enheter hittas. De vanligaste är: bar, psi, kgf/cm², kPa, mmH²O och mmHg.

Med vätskor och gaser under tryck är trycket i ett kärl jämnt fördelat över hela dess inre område - detta har definierats av fysikern Blaise Pascal i Pascals lag.

Figur 1 - Krafter fördelade inom en yta

Figur 2 - Tryckskalor

Trycktransmittrar kan mäta processtryck med två olika skalor: absolut och relativ skala. Den största skillnaden mellan absolut tryck och relativt tryck är referensen de använder, den absoluta skalan börjar vid absolut vakuum, medan den relativa tryckskalan börjar vid atmosfärstrycket. En abslout och en relativ tryckgivare har olika utföranden. Huvudorsaken till detta är att, för det relativa trycket, förändras atmosfärstrycket från en plats till en annan och är beroende av vädret, och kräver därför kontinuerlig kompensation.

Absoluta trycktransmittrar mäter processtrycket genom absolutvakuum som referens. Det absoluta vakuumet är ett oföränderligt värde och av detta skäl kräver det uppmätta trycket ingen ytterligare kompensation. Denna skala har inga negativa värden, eftersom skalan för absolut tryck börjar vid 0 bar abs.

Vid havsnivå kommer en kommersiellt tillgänglig sensor, utan extra tryck på sig, att indikera ungefär 1,013 bar abs , vilket är atmosfärstrycket.

Absolut tryck kan matematiskt uttryckas:

P_abs = P_gauge + P_atm

Där:

P_abs = absolut tryck

P_gauge = relativt tryck

P_atm = atmosfärstryck

Absoluta trycktransmittrar används vanligtvis inom industrin för tillämpningar med vakuum, såsom vakuumförpackningar, vakuumtorkar och även för volymkompensation av gaser.

Figur 3 - Absoluttryckgivarens konstruktion

Figur 4 - Relativtryckgivarens konstruktion

Relativtryckgivare, även kända som relativa trycktransmittrar, mäter processtrycket med hjälp av atmosfärstrycket som referens, men eftersom atmosfärstrycket varierar från en plats till en annan och beroende på väderförhållandena måste det kompenseras.

Transmittern är konstruerad på ett sådant sätt att sensorn mäter processtrycket och en liten öppning till luften möjliggör kompensation av atmosfärstrycket; följaktligen mäts trycket i mätaren. Den relativa tryckskalan börjar vid 0 bar g och kan ha negativa värden upp till -1,013 bar g, vilket är det absoluta vakuumet.

En kommersiellt tillgänglig relativ tryckgivare, som inte utsätts för något extra tryck, kommer att indikera cirka 0 bar g, oavsett om den är placerad på havsnivå eller på olika höjder.

Differenstrycktransmittrar används för att mäta tryckskillnaden mellan två punkter. De är utformade på ett sådant sätt att sensorn har två processanslutningar, så kallade högtrycks- och lågtrycksanslutningar, eller helt enkelt uttryckta som HP respektive LP. Trycket som mäts på högtryckssidan subtraheras med trycket som mäts på lågtryckssidan, och som ett resultat mäts differenstrycket.

Differenstrycktransmittrar är mångsidiga enheter och kan användas i olika industriella tillämpningar, till exempel nivåmätning i trycksatta tankar, flödesmätning av vätskor, gaser och ång- och densitetsmätning av vätskor.

Figur 5 - Differenstryckgivarens konstruktion

Figur 6 – Hydrostatisk tryckgivare

Hydrostatiska tryckgivare används för nivåmätning. Genom att mäta trycket från en vätskekolonn ovanför sensorn är det möjligt att fastställa nivån. Trycket som mäts av sensorn är proportionellt mot vätskekolonnens höjd som är över sensorn, oavsett behållarens form, enligt fysikern Simon Stevin i Stevins energisats.

Hydrostatiska tryckgivare följer samma mätprincip som relativa tryckgivare; de är emellertid utformade som en nedsänkbar sond. Eftersom sensorn är nedsänkt monteras ett avluftningsrör, för utjämning av det atmosfäriska trycket, tillsammans med elkabeln. Avluftningsröret ska aldrig blockeras, annars kan sensorns noggrannhet äventyras.

Konventionella relativa tryckgivare används också ofta för att mäta nivån i öppna tankar. För vissa tillämpningar, som borrhål eller underjordiska tankar, är det dock inte möjligt att installera en sändare externt monterad i tankväggen. I dessa fall kan nedsänkbara hydrostatiska trycktransmittrar användas.

Figur 7 - Relativ tryckgivare (vänster); Hydrostatisk tryckgivare (höger)

Är du osäker på vilken tryckmätare som är bäst för dina behov? Vårt tekniska team hjälper dig att fatta det bästa beslutet:

Maila våra skickliga ingenjörer

Ring experterna

Hitta de mest kvalitativa trycksensorerna:

Till tryckmätningskategorin