Các yếu tố cần cân nhắc khi chọn máy đo chân không Tháng 1 năm 2024

Khi đến lúc chọn một máy đo chân không mới để bổ sung cho bơm chân không hoặc hệ thống của bạn, điều quan trọng là phải có cách tiếp cận chu đáo. Thoạt nhìn, có vẻ như đó là một nhiệm vụ đơn giản, nhưng có một số yếu tố bạn cần cân nhắc. 

Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của máy đo chân không và điều chỉnh quy trình ra quyết định. Mỗi máy đo có phạm vi hoạt động, mức độ chính xác riêng và cung cấp các lợi ích… và hạn chế riêng. Nhìn vào những lĩnh vực chính này, chúng tôi có thể giúp xác định lựa chọn đúng máy đo cho hệ thống chân không của bạn.

• Mức chân không vận hành và độ chính xác
• Tác động của quy trình hoặc ứng dụng đến máy đo  
• Các điều kiện về môi trường
• Giao diện với hệ thống
• Chi phí và bảo trì

Trước khi đi sâu vào các lựa chọn chính này, hãy cùng tìm hiểu về các loại đồng hồ đo. Có hai loại máy đo chân không tổng hợp: Máy đo trực tiếp và Máy đo gián tiếp. 

 Máy đo trực tiếp sẽ cung cấp cho bạn áp suất của hệ thống chân không, độc lập với loại khí (do đó còn được gọi là máy đo độc lập với khí). Chúng sẽ chỉ hoạt động hiệu quả ở áp suất trên 10-4 mbar. Điều này là do chúng phụ thuộc vào các phân tử trong hệ thống có tác động vật lý, và ở áp suất thấp hơn, không có đủ phân tử để tạo ra tác động có thể đo lường được. Các biện pháp bao gồm:

• Piezo - phép đo chính xác chân không và áp suất quá thấp xuống khoảng 1 mbar, tại đó độ chính xác bị lệch.
• Núm xoay cơ học - cung cấp chỉ báo trực quan về áp suất, rất hữu ích trong các ứng dụng có màn hình cục bộ hữu ích.
• Điện dung - độ chính xác cao, có khả năng đo từ khí quyển đến 10-4 mbar.

Máy đo gián tiếp thường dựa vào hai phương pháp, truyền nhiệt hoặc ion hóa. Cả hai điều này phụ thuộc vào loại khí, và do đó việc biết khí bạn đang đo là điều quan trọng nếu bạn muốn biết áp suất thực tế. Bằng cách biết loại khí, bạn có thể áp dụng hệ số điều chỉnh khí. Các máy đo này được chia thành ba loại chính:

• Pirani - máy đo nhiệt - được sử dụng trong chân không thô đến trung bình, thường là một giải pháp thay thế rẻ tiền cho máy đo Piezo/Capacitance nơi độ chính xác ít quan trọng hơn.
• Cathode lạnh - máy đo ion hóa - được sử dụng trong chân không trung bình đến cao để chỉ báo áp suất.
• Cathode nóng - máy đo ion hóa - được sử dụng trong chân không trung bình đến siêu cao - độ chính xác cao hơn so với catot lạnh và với phạm vi rộng hơn. Nhược điểm là công suất cao hơn và dễ bị rung động/chấn động không khí xâm nhập.

Đối với các đồng hồ đo gián tiếp, có một phần phụ khác là Chủ động và Thụ động. Hầu hết các máy đo mà bạn thấy trên thị trường đều hoạt động, với thiết bị điện tử xử lý tín hiệu để cung cấp đầu ra 0-10 V đơn giản hoặc đầu ra khác trên bo mạch. Tuy nhiên, trong môi trường có lượng bức xạ lớn, điều này đơn giản là không khả thi vì thiết bị điện tử sẽ bị vỡ. Trong những trường hợp này, bạn có thể nhận được các phiên bản của máy đo được gọi là Thụ động, tức là với các thiết bị điện tử được di chuyển vào bộ điều khiển có thể được đặt cách xa khu vực bức xạ.

Liên quan: Tìm hiểu thêm về máy đo chân không và độ nhạy của chúng với một loạt các ảnh hưởng bên ngoài trong bài đăng blog này: Những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của máy đo chân không

Mức chân không có thể là yếu tố quan trọng nhất. 

Nó ảnh hưởng đến mỗi yếu tố khác, vì rõ ràng bạn cần một máy đo đo áp suất làm việc. Phân loại và phạm vi điển hình bao gồm: 

• Chân không thô: từ trên không khí đến 1 mbar 
• Chân không trung bình: 1 mbar đến 10 ^-3 mbar 
• Chân không cao: 10 ^-3 mbar đến 10 ^-9 mbar 
• Chân không siêu cao: 10 ^-9 mbar đến 10 ^-12 mbar

Các công nghệ Đồng hồ đo khác nhau được yêu cầu để đạt được các phạm vi áp suất chân không khác nhau. Tùy thuộc vào mức chân không mục tiêu, có thể cần hỗn hợp các đồng hồ đo để đo trên toàn bộ phạm vi bơm.  

Đồng hồ đo chân không thô/trung bình - có nhiều tùy chọn, bao gồm cả đồng hồ đo trực tiếp và gián tiếp, vì vậy việc biết các yêu cầu của quy trình là rất quan trọng để chọn đúng đồng hồ đo. 

Máy đo chân không cao và siêu cao - ít tùy chọn hơn một chút, với khu vực được chi phối bởi máy đo loại catốt nóng hoặc catốt lạnh, cả hai đều là máy đo gián tiếp.

Nói chung, máy đo hoạt động trong chân không thô đến trung bình có độ chính xác cao hơn so với máy đo hoạt động trong chân không trung bình đến siêu cao. Máy đo trực tiếp cũng chính xác hơn máy đo gián tiếp. Đồng hồ đo trực tiếp thường có độ chính xác từ 0,2 đến 2%, với độ chính xác của chúng giảm khi áp suất giảm. Máy đo gián tiếp thường thay đổi từ 10% đến 30% tùy thuộc vào loại sản phẩm, nhưng có độ chính xác nhất quán trong phạm vi của chúng.

Do đó, tùy thuộc vào mục đích bạn dự định sử dụng máy đo, bạn cần chọn sự cân bằng phù hợp giữa độ chính xác mong muốn và áp suất vận hành. 
 
Khám phá dòng máy đo chân không và bộ điều khiển chính xác của Leybold. 

Cách mà các quy trình có thể ảnh hưởng đến máy đo đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn. Tác động của ứng dụng đối với công nghệ máy đo được chọn cần được đánh giá cẩn thận, cũng như tác động tiềm ẩn của:

• Bụi hoặc mảnh vụn từ quy trình
• Khí ăn mòn như clo hoặc hỗn hợp axit khi có hơi nước
• Thông khí thường xuyên
• Độ rung
• Bức xạ hạt hoặc tia X
• Từ trường và điện trường

Ví dụ, máy đo Pirani rất phù hợp với nhiều ứng dụng chân không thô và trung bình, chẳng hạn như:

• Nghiên cứu và phát triển
• Thiết bị phân tích
• Hoạt động công nghiệp và sơn
• Sấy lạnh
• Quy trình sản xuất 

Mặt khác, Đồng hồ đo điện dung cung cấp độ chính xác cao bằng cách đo điện các độ lệch nhỏ trên màng màng gây ra bởi sự dao động trong mức chân không. Tuy nhiên, với độ chính xác cao đi kèm với chi phí tăng lên, cũng như phạm vi đo tập trung hơn. Đó là lý do tại sao điều quan trọng là phải biết những gì bạn cần từ hệ thống đo lường của mình. 

Môi trường chung để lắp đặt một thiết bị đo cụ thể có thể ảnh hưởng đến quyết định về thiết bị đo. Nếu máy đo được lắp đặt trong môi trường nhiệt độ cao, nguy cơ bụi bẩn, bụi và/hoặc khả năng xâm nhập nước có thể dẫn đến nhu cầu bảo vệ thêm máy đo và có thể là vỏ bọc hoặc môi trường thay đổi. Ngoài ra, bạn cần cân nhắc các tác động tiềm ẩn của bức xạ và mất tín hiệu đầu ra với nhu cầu kiểm soát máy đo từ khoảng cách xa.

Mỗi máy đo chân không sẽ phát ra một tín hiệu. Tuy nhiên, với sự gia tăng của các giao diện giao tiếp, việc xác định tín hiệu nào là tốt nhất có thể là một vấn đề nhỏ. Hầu hết các ứng dụng sử dụng tín hiệu 0-10 V đơn giản có thể được chuyển đổi thành áp suất bằng phương trình đơn giản. Đây là phương pháp thiết lập hệ thống đòi hỏi ít nỗ lực nhất, mặc dù một số ứng dụng công nghiệp vẫn sử dụng đầu ra 4-20 mA.

Tuy nhiên, với nhu cầu thu thập dữ liệu ngày càng tăng, các giao thức giao tiếp kỹ thuật số đang trở nên phổ biến trực tiếp trên chính đầu đo, thay vì thông qua bộ chuyển đổi hub. Chúng bao gồm RS232/RS485, EtherCAT, Profibus, Ethernet IP và danh sách tiếp tục.

Như đã đề cập trước đó, biết áp lực bạn muốn đo là điều quan trọng, nhưng mọi người đều có ngân sách. Lý tưởng nhất, bạn có thể muốn có độ chính xác 0,1%, nhưng nếu bạn có thể đạt được độ chính xác 1% với một nửa chi phí thì điều quan trọng là phải xem xét những gì bạn thực sự cần để vận hành và giám sát hệ thống của mình.

Các điểm chính ảnh hưởng đến chi phí là độ chính xác và phạm vi áp suất:

• Độ chính xác - như bạn mong đợi, độ chính xác cao thường dẫn đến chi phí cao hơn. Điều này đặc biệt đúng trong chân không thô/chân không trung bình với đồng hồ đo điện dung đắt hơn đáng kể so với đồng hồ đo Piezo.
• Phạm vi áp suất - thường có thể sử dụng hai loại đồng hồ đo cùng nhau hoặc tích hợp vào một loại để đo trên phạm vi áp suất rộng hơn, dẫn đến chi phí cao hơn cho đồng hồ đo tích hợp

Chỉ là một khuyến nghị cuối cùng về việc lắp đặt đồng hồ đo để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy:

Nếu có thể, bạn nên lắp đặt máy đo theo hướng thẳng đứng với khuỷu tay 90 độ càng gần buồng càng tốt để tăng hiệu suất tổng thể và ngăn các hạt, bụi, bụi bẩn và độ ẩm không mong muốn xâm nhập vào máy đo. Điều quan trọng là phải lắp đặt đồng hồ đo ở 90 độ so với bất kỳ luồng khí xả vào hoặc luồng thông gió nào.

Việc lựa chọn đúng máy đo để tạo chân không hiệu quả đòi hỏi sự hiểu biết về mức chân không và nhu cầu dữ liệu của bạn. Nhu cầu về mức chân không, chi phí và bảo trì cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn máy đo chân không. 

Mặc dù có vẻ khó khăn, nhưng các tùy chọn có thể dễ dàng thu hẹp đến kích thước phù hợp bằng cách xem xét cẩn thận các yêu cầu hệ thống của bạn, trong đó chúng tôi có một loạt rất rộng để phù hợp với mọi nhu cầu quy trình.