Hiệu chuẩn công tắc áp suất

Công tắc áp suất là một loại công tắc được kích hoạt bởi áp suất của lưu chất, gồm nhiều loại khác nhau cũng như dùng cho nhiều hệ thống khác nhau. Đây là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong môi trường công nghiệp, với chức năng điều tiết và kiểm soát áp suất trong các hệ thống đường ống dẫn, cũng như cải thiện hoạt động sản xuất và vấn đề an toàn.

Công tắc áp suất (Pressure switch) có nhiều tên gọi khác nhau như: rơ le áp suất, công tắc áp lực, cảm biến áp suất,… là một thiết bị cơ điện đơn giản, được kích hoạt bởi áp suất, chuyển đổi các tín hiệu áp suất thành sự đóng ngắt (ON/OFF) của mạch điện. Công tắc áp suất thực hiện nhiệm vụ điều tiết và kiểm soát áp suất trong các hệ thống đường ống dẫn. 

Công tắc áp suất là một thiết bị gồm hai phần bao gồm: một bộ chuyển đổi cảm biến và một công tắc điện.

Ngoài ra, công tắc áp suất còn là một thiết bị có khả năng phát hiện sự thay đổi áp suất có vai trò đóng, mở một công tắc điện ở mức độ xác định trước.

Có thể chia công tắc áp suất thành hai loại: công tắc áp suất dạng cơ (cơ điện) và công tắc áp suất điện tử

- Công tắc áp suất dạng cơ: đều có công tắc cơ học kiểu truyền thống với các bộ phận chuyển động, dựa vào loại đầu dò, có thể chia công tắc cơ  thành hai loại:

• Công tắc màng ngăn: sử dụng màng ngăn kim loại để vận hành công tắc.
• Công tắc ống Bourdon: sử dụng ống bourdon để vận hành công tắc.​

​Ưu điểm: khả năng chuyển đổi dòng điện cao và không phụ thuộc vào điện áp

- Công tắc áp suất điện tử: không có bộ phận chuyển động, được tích hợp thêm đầu cảm biến áp suất, chuyển đổi tín hiệu ở ngõ đầu ra và điều khiển van đóng mở tự động.

​Ưu điểm: tuổi thọ cao hơn, độ chính xác tốt hơn, chống sốc và chống rung.

Phổ biến trên thị trường hiện nay có hai loại là công tắc áp suất khí nén và công tắc áp suất thủy lực

- Công tắc áp suất khí nén được chia thành 2 loại là Rơ le áp suất đơn và rơ le áp suất kép

• Rơ le áp suất thấp được hoạt động trong dạng áp suất bay hơi và ngắt mạch máy khí nén khi áp suất giảm xuống.
• Rơ le áp suất cao có nhiệm vụ đóng mở khi áp suất ngưng của dòng môi chất lạnh.
• Rơ le áp suất kép sự kết hợp giữa rơ le thấp và rơ le cao, giúp ngắt áp suất khi vượt mức và hạ khi dưới mức cho phép.

​- Công tắc áp suất thủy lực là rơ le có 3 tiếp điểm.Tiếp điểm đóng và động cơ điện tự ngắt khi mà áp suất dầu, chất lỏng hay nước trong hệ thống bằng với áp suất mà người vận hành cài đặt.

Như đã liệt kế, có rất nhiều loại công tắc áp suất khác nhau có trên thị trường, tùy vào từng loại công tắc áp suất và mục đích sử dụng cũng như hệ thống lắp đặt, chúng có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau.

Thông thường, một công tắc áp suất cơ bản bao gồm các thành phần chính sau:

• Một màng ngăn hoạt động như phần tử phát hiện áp suất. Nó thường được làm bằng vật liệu dẻo, nhạy cảm với áp suất.
• Một lò xo điều chỉnh để điều chỉnh điểm đặt hoặc điểm cắt. 
• Cần gạt dùng để kích hoạt hoặc hủy kích hoạt công tắc
• Tiếp điểm điện cho phép dòng điện từ nguồn điện bên ngoài đi qua chúng khi chúng chạm vào.
• Các thiết bị đầu cuối để kết nối nguồn điện bên ngoài với các tiếp điểm

Khi áp suất cao đi vào cổng áp lực tạo thành một chuỗi các yếu tố làm cho màng ngăn bị uốn cong và đẩy tấm áp lực lên.

Khi lực áp suất tác động lên tấm màng vừa đủ để nén lò xo thì tấm áp lực sẽ có hiện tượng tăng lên.

Khi lực tác động lớn, tấm áp lực sẽ tăng theo đến khi các tiếp điểm được kết nối với nhau. Lúc này mạch điện sẽ đóng lại, nguồn điện sẽ cung cấp cho mạch điện. Kích hoạt tín hiệu điện bằng cách thay đổi vị trí các tiếp điểm.

Ngày nay công tắc áp suất được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp từ lĩnh vực y tế, nông nghiệp, hàng hải,… cho đến ứng dụng xử lý nước, thủy lực, đường ống, bể chứa, máy bơm, bể hơi,…

Một ứng dụng trong số đó có thể kể đến như:

– Điều khiển tắt mở máy bơm tự động, điều tiết, kiểm soát áp suất bên trong các đường ống dẫn.

– Lắp đặt trong nhiều đường ống, với độ chính xác cao, kiểm soát trạng thái đóng mở, vận hành thiết bị an toàn.

– Điều khiển máy nén trong các ứng dụng khí nén trong xe tải, áp lực phanh trong tàu hỏa, ô tô, giám sát đầu động cơ,…

– Điều khiển các thiết bị công nghiệp như: máy ép, máy hàn,…

– Kích hoạt và báo động trong máy thở và thiết bị y tế.

– Máy móc, thiết bị quét bụi trong nông nghiệp.

– Máy theo dõi áp suất oxy cho các thiết bị y tế trong trạm xá, bệnh viện, Máy lấy mẫu DNA,...

Trình tự, thủ tục, phương pháp và phương tiện hiệu chuẩn công tắc áp suất đã được qui định cụ thể trong văn bản kỹ thuật ĐLVN 133: 2004. Dưới đây là bản trình bày tóm tắt quy trình hiệu chuẩn công tắc áp suất

- Chuẩn có giới hạn đo trên lớn hơn 110% giá trị áp suất đặt của công tắc áp suất.

- ĐKĐBĐ hoặc sai số cơ bản cho phép của chuẩn không được lớn hơn 1/4 giá trị độ chia nhỏ nhất trên thước đặt mức của công tắc áp suất.

- Thiết bị tạo áp:

• Tạo được áp suất lớn hơn 120% giá trị áp suất đặt
• Kín và tăng/giảm được áp suất đều đặn; giữ được áp suất không thay đổi khi đọc chỉ số
• Áp suất trong hệ thống được phép giảm không quá 5% giá trị áp suất đặt trong 5 phút, sau khi chịu tải 15 phút.​

- Đồng hồ đo điện vạn năng

- Nhiệt kế thủy tinh chất lỏng (0 ÷ 45) ^oC, giá trị độ chia 0,5 ^oC

- Nhiệt độ môi trường:  (23 ± 5) ^oC 

​- Độ ẩm tương đối nhỏ hơn 80% RH

- Phòng hiệu chuẩn phải thoáng khí, không có bụi và không bị đốt nóng từ một phía, tránh chấn động và va chạm.

5.2.1.2 Môi trường truyền áp

- Đối với các công tắc áp suất thông thường, theo bảng 2.

Có thể chuyển môi trường truyền áp suất từ chất khí sang chất lỏng, nếu sự chuyển đổi này không gây ra sai số lớn hơn 1/4 giá trị độ chia nhỏ nhất trên thước đặt mức của công tắc áp suất.

- Đối với các công tắc áp suất dùng môi trường oxy:

Giới hạn đo trên < 0,6 MPa: không khí hoặc nước cất

Giới hạn đo trên từ 0,6 MPa trở lên: nước cất

• Cho phép dùng buồng ngăn cách khí-chất lỏng, chất lỏng-khí, 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.

- Xác định chế độ làm việc của công tắc áp suất (thường đóng hay thường mở) và xác định giá trị áp suất đặt (P_set) yêu cầu.

- Công tắc áp suất và thiết bị chuẩn phải để trong phòng hiệu chuẩn ít nhất là 2 giờ.

- Làm sạch đầu nối, kiểm tra thiết bị tạo áp và chuẩn, đẩy hết bọt khí ra khỏi hệ thống.

- Lắp công tắc áp suất vào thiết bị tạo áp, độ lệch cho phép khi lắp ráp là 5^o.

- Đấu dây dẫn điện từ công tắc áp suất vào thiết bị chuẩn theo sơ đồ quy định trên thiết bị chuẩn hoặc và đồng hồ đo điện vạn năng.

- Đặt giá trị áp suất trên thước đặt mức theo đúng yêu cầu của nơi sử dụng.

- Thiết bị cần hiệu chuẩn phải ở tình trạng tốt: không bị ăn mòn, bẩn, nứt, han gỉ, ren đầu nối và các chi tiết khác không bị hỏng.

- Tiếp điểm của công tắc phải sạch sẽ, đảm bảo tiếp xúc tốt, không gây ra điện trở tiếp xúc.

- Bộ phận đặt mức áp suất của công tắc phải dịch chuyển dễ dàng.

- Thước đặt mức phải chỉ rõ:

• Đơn vị đo, giới hạn đặt mức áp suất, độ chính xác, môi trường truyền áp suất, ký hiệu lắp đặt (nằm ngang hay thẳng đứng)...
• Giá trị độ chia tuân theo dãy:     1.10n          2.10n          5.10n  (n là số nguyên dương, âm hoặc bằng 0)

​- Công tắc áp suất:​

• Trên công tắc phải được ghi số sản xuất, trạng thái sử dụng (thường đóng hay thường mở), phạm vi áp suất chênh mở hoặc chênh đóng cho phép.
• Đơn vị đo lường là Pascan (Pa), bội số của Pa hoặc các đơn vị đo áp suất khác do NSX ghi trên công tắc.
• Sai số được quy định bởi NSX, trong trường hợp NSX không quy đinh sai số, có thể ước lượng sai số của công tắc áp suất như sau:

​Sai số = 1/2 Giá trị độ chia nhỏ nhất của thước đặt mức.

Phải kiểm tra theo trình tự và yêu cầu sau:

- Tăng áp suất vượt quá giá trị áp suất đặt của công tắc để công tắc áp suất mở và giảm áp xuống dưới giá trị áp suất đặt của công tắc đóng lại. Chu trình này được thực hiện ít nhất 5 lần.

- Nếu công tắc áp suất mở và đóng bình thường qua giá trị áp suất đặt, áp suất chênh mở hoặc chênh đóng nằm trong phạm vi cho phép thì tiếp tục các bước tiếp theo.

- Nếu áp suất chênh mở hoặc chênh đóng vượt quá phạm vi cho phép, tiến hành hiệu chỉnh lại.

- Nếu công tắc áp suất không mở và đóng bình thường qua giá trị áp suất đặt hoặc không hiệu chỉnh được áp suất chênh mở hoặc chênh đóng nằm trong phạm vi cho phép thì công tắc áp suất này bị loại bỏ.

- Kiểm tra thông mạch của công tắc bằng đồng hồ đo điện vạn năng. Tiếp điểm phải đảm bảo tiếp xúc tốt.

Kiểm tra giá trị áp suất mở và đóng công tắc áp suất theo các bước sau đây:

- Tăng áp suất đến 0,9 P_set, sau đó tăng áp suất từ từ với tốc độ khoảng P_set / 01 phút cho đến khi công tắc mở. Ghi giá trị áp suất mở công tắc vào biên bản hiệu chuẩn.

- Tiếp tục tăng áp suất với tốc độ trên đến áp suất 1,1 P_set  và dừng lại, cho công tắc chịu tải ở áp suất này 01 phút

- Giảm áp suất từ từ với tốc độ trên cho đến khi công tắc áp suất đóng lại. Ghi giá trị áp suất đóng công tắc vào biên bản hiệu chuẩn.

- Lặp lại chu trình này ít nhất 5 lần.

- ​Tính độ không đảm bảo đo kiểu A

- Tính độ không đảm bảo đo kiểu B

- Tính độ không đảm bảo đo tổng hợp

- Tính độ không đảm bảo đo mở rộng

- Tính độ không đảm bảo đo mở rộng của áp suất đóng công tắc

Công tắc áp suất sau khi hiệu chuẩn được dán tem, cấp giấy chứng nhận hiệu chuẩn kèm kết quả hiệu chuẩn.

Chu kỳ hiệu chuẩn được khuyến nghị: 01 năm