Đặc điểm của Nitơ và Thách thức đo áp suất

Nitơ (N₂), là một trong những khí trơ được sử dụng phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp, sở hữu các tính chất vật lý và hóa học độc đáo, đặt ra những yêu cầu đặc biệt đối với thiết bị đo áp suất. Thứ nhất, nitơ (N₂) là một loại khí không màu, không mùi ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, có tỷ trọng thấp hơn không khí một chút (1,25g/L so với 1,29g/L của không khí), điều này có nghĩa là cần phải xem xét các đặc tính động lực học của khí khi đo lưu lượng đường ống. Thứ hai, nitơ cực kỳ bền về mặt hóa học và hiếm khi phản ứng với các chất khác. Mặc dù điều này làm giảm nguy cơ ăn mòn, nhưng nó cũng làm giảm hiệu quả của các cảm biến truyền thống dựa trên phản ứng hóa học hoặc nguyên lý hấp phụ.


Trong các quy trình công nghiệp, phạm vi áp suất nitơ thay đổi đáng kể—từ nitơ áp suất thấp được tạo ra bởi thiết bị tách khí (có thể chỉ vài kPa) đến các bể chứa áp suất cao (lên đến 40MPa hoặc hơn). Trong khi đó, nhiệt độ nitơ có thể dao động từ nitơ lỏng đông lạnh ở -196°C đến vài trăm độ C trong các quy trình nhiệt độ cao. Những điều kiện vận hành khắc nghiệt này đòi hỏi thiết bị đo lường có khả năng thích ứng môi trường vượt trội và hiệu suất ổn định.


Đặc biệt đáng chú ý là nitơ ở áp suất cao có thể biểu hiện hành vi khí không lý tưởng, đi chệch khỏi phương trình trạng thái khí lý tưởng. Điều này đòi hỏi các thiết bị đo áp suất phải bù trừ chính xác các tác động của nhiệt độ. Hơn nữa, trong các ngành công nghiệp có yêu cầu nghiêm ngặt về độ tinh khiết như chất bán dẫn và dược phẩm, thiết bị đo phải đảm bảo không nhiễm bẩn, tránh mọi tác động tiềm ẩn của việc thoát khí hoặc hấp phụ vật liệu.

Ưu điểm kỹ thuật của Bộ truyền áp suất dòng SH308-M

Máy phát áp suất dòng H308-M là sự lựa chọn hoàn hảo để đo áp suất N2

Máy truyền áp suất dòng SH308-M sử dụng chip cảm biến cộng hưởng silicon đơn tinh thể và công nghệ MEMS tiên tiến, đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu nghiêm ngặt của phép đo nitơ.

Những lợi thế kỹ thuật cốt lõi của nó được phản ánh ở những khía cạnh sau:

✔ Hiệu suất áp suất vượt trội hàng đầu thế giới

Bộ truyền áp suất được thiết kế cảm biến silicon đơn tinh thể độc đáo với khả năng chịu quá áp lên đến 50MPa, vượt trội hơn hẳn các cảm biến silicon khuếch tán hoặc cảm biến điện dung gốm thông thường https://www.silverinstruments.com/ceramic-pressure-sensor.html. Đối với các hệ thống nitơ dễ bị dao động áp suất hoặc va đập ngoài ý muốn, khả năng bảo vệ quá tải vượt trội này giúp ngăn ngừa hư hỏng cảm biến một cách hiệu quả. Thông số kỹ thuật sản phẩm cho thấy ngay cả đối với các hệ thống nitơ ở dải áp suất 40MPa (5800 psi), bộ truyền vẫn duy trì độ ổn định quá áp ±0,1%FS/MPa, điều này đặc biệt quan trọng đối với các bồn chứa nitơ áp suất cao và hệ thống đường ống.

✔ Khả năng thích ứng nhiệt độ đặc biệt trên cảm biến áp suất N2

Dòng SH308-M hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ -40°C đến +85°C (với dầu fluorocarbon: -10°C đến +60°C) và có thể được bảo quản ở -40°C đến +90°C. Dải nhiệt độ rộng này cho phép thiết bị thích ứng với nhiều điều kiện khác nhau, từ quá trình bay hơi nitơ lỏng đến quá trình xử lý nitơ ở nhiệt độ cao. Đáng chú ý, ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường chỉ là ±0,1%FS/10°C, nghĩa là các phép đo hầu như không bị lệch ngay cả trong các ứng dụng có sự thay đổi nhiệt độ nitơ đột ngột.

✔ Sự ổn định lâu dài chưa từng có

Cảm biến silicon đơn tinh thể cho thấy hiệu ứng rão và trễ tối thiểu, đạt độ ổn định dài hạn ±0,2%URL/năm. Đối với các hệ thống nitơ hoạt động liên tục (như các thiết bị tách khí hoặc hệ thống khí bảo vệ), điều này giúp giảm đáng kể tần suất hiệu chuẩn và giảm chi phí bảo trì. So với các cảm biến đo biến dạng truyền thống, độ trôi thường cao hơn gấp nhiều lần.

✔ Tùy chọn cấu hình linh hoạt trên kết nối quy trình

Sản phẩm cung cấp nhiều loại áp suất khác nhau (áp kế, áp suất tuyệt đối), nhiều kết nối quy trình (G1/2, NPT1/2, M20×1.5, v.v.) và nhiều loại vật liệu màng ngăn khác nhau (SUS316L, Hastelloy C-276, v.v.). Đối với các ứng dụng nitơ siêu tinh khiết, tùy chọn màng ngăn 316L mạ vàng có sẵn để loại bỏ hoàn toàn nguy cơ nhiễm bẩn do thoát khí vật liệu. Thiết kế mô-đun này cho phép SH308-M thích ứng hoàn hảo với các yêu cầu đặc biệt của nhiều hệ thống nitơ khác nhau.

✔ Máy phát áp suất Nitơ kỹ thuật số

SH308-M được trang bị màn hình kỹ thuật số có đèn nền để theo dõi áp suất theo thời gian thực và hỗ trợ đầu ra analog 4-20mA + HART, tương thích đa năng. Thiết bị có thể được trang bị tùy chọn MODBUS RTU (RS485) để tích hợp liền mạch vào các hệ thống điều khiển kỹ thuật số. Bộ truyền tín hiệu đa năng này kết hợp khả năng đọc dữ liệu cục bộ với khả năng giao tiếp từ xa, mang lại sự tiện lợi và linh hoạt cho tự động hóa công nghiệp.
Chúng tôi cũng đính kèm tài liệu cài đặt MODBUS RTU(RS485) cho bộ truyền áp suất N2 >> TẢI XUỐNG

Ứng dụng điển hình của SH308-M trong hệ thống Nitơ

1. Giám sát hệ thống tách khí nitơ

Trong các hệ thống nitơ tách màng hoặc hấp phụ dao động áp suất (PSA), SH308-M có thể đo chính xác sự thay đổi áp suất của tháp hấp phụ (thường trong khoảng 0-1MPa). Tỷ lệ điều chỉnh 100:1 cho phép cùng một bộ phát tín hiệu đo được nhiều điều kiện vận hành khác nhau, từ khi khởi động đến khi đầy tải, trong khi độ chính xác cao 0,075% đảm bảo phân tích hàm lượng oxy chính xác. Tính năng bù nhiệt độ tích hợp tự động hiệu chỉnh theo biến động nhiệt độ môi trường, đảm bảo độ tin cậy hoạt động liên tục 24/7.

2. Giám sát an toàn bồn chứa nitơ áp suất cao

Đối với các bồn chứa nitơ áp suất cao lên đến 40MPa, khả năng bảo vệ quá áp 50MPa của SH308-M mang lại sự đảm bảo an toàn kép. Cấp bảo vệ IP67 chịu được môi trường khắc nghiệt ngoài trời, trong khi màng ngăn Hastelloy chống lại các tạp chất ăn mòn tiềm ẩn. Thông qua giao thức HART, người vận hành có thể theo dõi xu hướng áp suất từ xa và phát hiện kịp thời các bất thường.

3. Kiểm soát nitơ siêu tinh khiết trong ngành công nghiệp bán dẫn

Trong sản xuất bán dẫn, tùy chọn màng chắn 316L mạ vàng của SH308-M hoàn toàn tuân thủ tiêu chuẩn SEMI F20 về thoát khí ion kim loại. Độ chính xác cao 0,1% kết hợp với thời gian phản hồi nhanh 0,25 giây cho phép kiểm soát dòng nitơ chính xác trong các quy trình quan trọng như in thạch bản và khắc. Thao tác tại chỗ ba nút cho phép hiệu chuẩn nhanh chóng tại chỗ mà không cần tháo nắp thường xuyên, có thể gây nhiễm bẩn.

4. Hệ thống hóa hơi nitơ lỏng

Mặc dù SH308-M không thể đo trực tiếp nitơ lỏng -196°C, nhưng nó hoạt động cực kỳ tốt trong các đường ống nitơ hóa hơi nhiệt độ thấp (từ -50°C đến 0°C). Phiên bản chứa dầu fluorocarbon hoạt động ổn định ở nhiệt độ thấp -10°C, trong khi hiệu suất áp suất tĩnh vượt trội (N/A) đảm bảo tính nhất quán của phép đo trong các điều kiện áp suất hơi bão hòa khác nhau.

Khuyến nghị lựa chọn và lắp đặt

Xem xét các thông số cụ thể về ứng dụng nitơ, chúng tôi đề xuất các nguyên tắc cấu hình SH308-M sau:

1. Lựa chọn phạm vi áp suất:

Chọn phạm vi áp suất gấp 1,5 lần áp suất làm việc tối đa của hệ thống, không quá 40MPa. Ví dụ: đối với áp suất làm việc 10MPa, hãy chọn phạm vi 0-16MPa.
Chúng tôi liệt kê tất cả các loại cảm biến áp suất N2 và URL:

2. Lựa chọn vật liệu màng ngăn:

- Nitơ công nghiệp tiêu chuẩn: Thép không gỉ 316L tiêu chuẩn
- Nitơ có thành phần ăn mòn vết: Hastelloy C-276
- Yêu cầu độ tinh khiết cực cao: Mạ vàng 316L

3. Các loại kết nối quy trình:

- Hệ thống áp suất cao: 1/2"NPT(F), M20* 1.5 hoặc G1/2
- Cần tháo rời thường xuyên: Kết nối vệ sinh ba kẹp (yêu cầu đặt hàng đặc biệt)

4. Đầu ra bạn cần cho bộ truyền áp suất n2

-Mặc dù tất cả các bộ truyền áp suất n2 của chúng tôi đều có đầu ra 4-20mA, nhưng bạn cần phải xác định xem bạn có cần MODBUS MODBUS, HART cho ứng dụng của mình hay không.

5. Tùy chọn đặc biệt:

- Nitơ nhiệt độ cao: Chọn tản nhiệt (R1/R2/R3)
- Hiện tại rung động: Điều chỉnh thời gian giảm chấn (có thể điều chỉnh từ 0-99,9 giây)

Ghi chú cài đặt:

- Tránh lắp đặt máy phát ở nơi nitơ lỏng có thể tiếp xúc trực tiếp
- Đối với các ứng dụng áp suất cao, khuyến nghị lắp bu lông chữ U trên ống 50mm
- Cáp tín hiệu phải cách cáp nguồn ít nhất 15cm, tránh đi song song

Bảo trì và hiệu chuẩn

Thiết kế mô-đun của SH308-M cho phép bảo trì cực kỳ đơn giản:
1. Kiểm tra hàng ngày chỉ yêu cầu kiểm tra độ trôi bằng không (có thể hiệu chuẩn tại chỗ thông qua ba nút)
2. Kiểm tra hiệu suất toàn diện hàng năm (khuyến nghị sử dụng thiết bị tiêu chuẩn có độ chính xác cao hơn ít nhất 3 lần)
3. Thay thế chất lỏng nạp sau mỗi 3-5 năm (tùy thuộc vào môi trường hoạt động)

Sử dụng bộ giao tiếp HART hoặc phần mềm cấu hình, các kỹ sư có thể:

- Chẩn đoán tình trạng cảm biến từ xa
- Điều chỉnh thời gian giảm chấn để tối ưu hóa phản ứng động
- Cài đặt dòng báo động (có thể điều chỉnh 3.6-22.8mA)
- Xem các thông số quan trọng như thời gian hoạt động tích lũy

Ưu điểm về hiệu suất này mang lại cho SH308-M hiệu quả chi phí vượt trội trong các ứng dụng đo nitơ. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn một chút, nhưng độ ổn định lâu dài, yêu cầu bảo trì tối thiểu và tuổi thọ kéo dài giúp giảm đáng kể tổng chi phí sở hữu (TCO).

Phần kết luận
Dòng cảm biến áp suất SH308-M, với công nghệ cộng hưởng silicon đơn tinh thể và thiết kế MEMS tiên tiến, giải quyết hoàn hảo những thách thức đa dạng trong đo lường nitơ. Dù là trong bồn chứa áp suất cực cao, ứng dụng bán dẫn siêu tinh khiết hay điều kiện nhiệt độ biến thiên mạnh, cảm biến này đều cung cấp dữ liệu đo ổn định, chính xác và đáng tin cậy. Kết hợp với các tùy chọn cấu hình linh hoạt và tính năng bảo trì đơn giản, SH308-M chắc chắn là lựa chọn lý tưởng cho việc giám sát áp suất hệ thống nitơ.

Đối với người dùng theo đuổi độ tin cậy tối đa và chi phí vòng đời thấp nhất, chúng tôi đặc biệt khuyên dùng SH308-M làm thành phần cốt lõi cho các hệ thống đo nitơ. Truy cập trang web chính thức của Silver Instruments hoặc liên hệ với các nhà phân phối địa phương để được tư vấn lựa chọn và hỗ trợ kỹ thuật phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.