Áp kế vi sai là gì? Phân loại, nguyên lý và ứng dụng thực tế

Việc lựa chọn đúng dải đo, độ chính xác, kiểu hiển thị và phương thức truyền tín hiệu giúp người vận hành phát hiện sớm những thay đổi bất thường của hệ thống. Bài viết dưới đây của VCR giải thích đầy đủ áp kế vi sai là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các loại phổ biến, cách lựa chọn, lắp đặt, hiệu chuẩn và ứng dụng thực tế trong phòng sạch, nhà máy dược phẩm, điện tử, thực phẩm, mỹ phẩm, bệnh viện và phòng thí nghiệm.

Áp kế vi sai là gì?

Áp kế vi sai là thiết bị dùng để đo sự chênh lệch áp suất giữa hai điểm khác nhau. Thay vì chỉ xác định áp suất tại một vị trí, thiết bị tiếp nhận đồng thời hai nguồn áp suất, so sánh chúng và hiển thị giá trị chênh lệch.

Trong tiếng Anh, áp kế vi sai thường được gọi là Differential Pressure Gauge, nghĩa là đồng hồ chênh áp. Đại lượng đo được ký hiệu là ΔP và được xác định theo công thức: ΔP = P₁ - P₂

Trong đó:

• P₁ là áp suất tại điểm thứ nhất
• P₂ là áp suất tại điểm thứ hai
• ΔP là độ chênh lệch giữa hai giá trị áp suất

Ví dụ, một phòng sạch có áp suất 20 Pa trong khi hành lang bên ngoài có áp suất 10 Pa. Chênh lệch áp suất giữa hai khu vực là 10 Pa. Nếu áp kế vi sai được kết nối đúng, thiết bị sẽ hiển thị giá trị khoảng 10 Pa.

Khái niệm “vi sai” thể hiện sự khác biệt giữa hai đại lượng. Vì vậy, áp kế vi sai không chỉ cho biết hệ thống đang có áp suất bao nhiêu mà còn cho biết áp suất ở một vị trí cao hơn hoặc thấp hơn vị trí còn lại bao nhiêu.

Trong thực tế, áp kế vi sai còn được gọi bằng nhiều tên khác nhau như: đồng hồ đo chênh lệch áp suất, đồng hồ chênh áp, thiết bị đo chênh áp, áp kế chênh lệch, đồng hồ đo áp suất vi sai, đồng hồ chênh lệch áp suất phòng sạch.

Các cách gọi trên thường chỉ cùng một nhóm thiết bị. Tuy nhiên, tùy cấu tạo và tính năng, thiết bị có thể chỉ hiển thị tại chỗ, phát tín hiệu về hệ thống trung tâm hoặc đồng thời thực hiện cả hai chức năng.

Một áp kế vi sai thông thường có hai cổng kết nối. Cổng High - cổng áp suất cao, được nối với điểm có áp suất dự kiến cao hơn. Cổng Low - cổng áp suất thấp, được nối với điểm còn lại. Thiết bị đo sự khác biệt lực tác động lên hai phía của phần tử cảm biến rồi chuyển đổi thành vị trí kim, con số trên màn hình hoặc tín hiệu điện.

Trong phòng sạch, áp kế vi sai đặc biệt quan trọng vì chênh lệch áp suất giúp duy trì hướng dòng khí. Không khí phải di chuyển từ khu vực sạch hơn sang khu vực kém sạch hơn hoặc từ khu vực cần bảo vệ sang khu vực xung quanh. Nếu chênh áp không được duy trì, bụi, vi sinh vật, hơi hóa chất hoặc chất gây ô nhiễm có thể di chuyển sai hướng.

Cấu tạo của áp kế vi sai

Cấu tạo của áp kế vi sai phụ thuộc vào loại cơ học hay điện tử. Tuy nhiên, hầu hết thiết bị đều có bộ phận tiếp nhận áp suất, phần tử cảm biến, cơ cấu chuyển đổi và bộ phận hiển thị kết quả.

Đối với áp kế vi sai cơ, các bộ phận thường bao gồm vỏ, mặt đồng hồ, kim chỉ thị, thang đo, màng cảm biến, cơ cấu truyền động, cổng áp suất cao, cổng áp suất thấp và bộ phận chỉnh điểm 0.

Vỏ thiết bị có nhiệm vụ bảo vệ các chi tiết bên trong khỏi bụi, độ ẩm, va đập nhẹ và tác động từ môi trường. Vỏ có thể được làm từ kim loại, nhựa kỹ thuật hoặc kết hợp nhiều loại vật liệu. Với môi trường phòng sạch, bề mặt thiết bị thường được thiết kế phẳng, dễ vệ sinh và hạn chế các khe hở tích tụ bụi.

Mặt hiển thị thường có dạng hình tròn, trên đó in thang đo và đơn vị áp suất. Những đơn vị phổ biến gồm Pa, kPa, mmH₂O và inWC.

• Pa - Pascal: đơn vị áp suất trong hệ đo lường quốc tế
• kPa - kilopascal: một kilopascal bằng 1.000 pascal
• mmH₂O - milimét cột nước: đơn vị thể hiện áp suất thông qua chiều cao cột nước
• inWC - inch water column: đơn vị inch cột nước, thường xuất hiện trên thiết bị theo tiêu chuẩn Mỹ

Kim chỉ thị được kết nối với cơ cấu truyền động. Khi phần tử cảm biến bị biến dạng do chênh lệch áp suất, cơ cấu này làm kim quay đến vị trí tương ứng trên thang đo.

Phần tử cảm biến có thể là màng ngăn, piston, ống đàn hồi hoặc một cấu trúc cơ học khác.

Màng ngăn là dạng khá phổ biến trong các thiết bị đo chênh áp thấp vì có khả năng phản ứng với sự thay đổi áp suất nhỏ.

Hai cổng áp suất thường được ký hiệu:

• High Port: cổng áp suất cao
• Low Port: cổng áp suất thấp

Một số thiết bị sử dụng dấu “+” và “−” thay cho chữ High và Low. Nếu kết nối ngược hai cổng, kim có thể dịch chuyển về chiều âm hoặc không hiển thị đúng, tùy thiết kế của thiết bị.

Bộ phận Zero Adjustmen - bộ phận hiệu chỉnh điểm 0, cho phép người sử dụng đưa kim về vị trí 0 khi hai cổng chưa chịu chênh lệch áp suất. Điểm 0 chính xác là điều kiện quan trọng để kết quả đo đáng tin cậy.

Đối với áp kế vi sai điện tử, thiết bị thường có thêm:

• Pressure Sensor: cảm biến áp suất
• Microprocessor: bộ vi xử lý
• Digital Display: màn hình hiển thị số
• Bộ nguồn
• Mạch khuếch đại và xử lý tín hiệu
• Ngõ ra tín hiệu
• Tiếp điểm cảnh báo
• Cổng truyền thông

Cảm biến điện tử chuyển chênh lệch áp suất thành tín hiệu điện. Bộ vi xử lý tiếp nhận tín hiệu, thực hiện bù sai số, tính toán và hiển thị giá trị. Một số thiết bị có thể lưu dữ liệu, đặt ngưỡng cảnh báo, xuất tín hiệu 4-20 mA hoặc kết nối với hệ thống quản lý tòa nhà.

Áp kế vi sai cơ có ưu điểm dễ quan sát, không cần nguồn điện và cấu tạo tương đối đơn giản. Áp kế điện tử có khả năng cung cấp dữ liệu chi tiết hơn, độ phân giải cao hơn và thuận lợi cho việc giám sát tập trung.

Xem thêm: Đồng hồ đo chênh lệch áp suất - những điều cần biết

Nguyên lý hoạt động của áp kế vi sai

Nguyên lý hoạt động của áp kế vi sai dựa trên việc so sánh lực do hai nguồn áp suất tác động lên hai phía của phần tử cảm biến. Áp suất tại điểm cần đo thứ nhất được đưa vào cổng High. Áp suất tại điểm thứ hai được đưa vào cổng Low. Hai nguồn áp suất tác động theo hai hướng đối nghịch lên màng cảm biến hoặc phần tử đo.

Nếu áp suất ở cổng High lớn hơn áp suất ở cổng Low, màng cảm biến sẽ dịch chuyển theo hướng tương ứng. Mức độ dịch chuyển phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa hai áp suất. Cơ cấu truyền động tiếp nhận chuyển động này và làm quay kim trên mặt đồng hồ.

Nếu thiết bị điện tử được sử dụng, sự biến dạng của phần tử cảm biến sẽ làm thay đổi điện dung, điện trở hoặc tín hiệu điện. Bộ xử lý chuyển tín hiệu đó thành giá trị áp suất và hiển thị trên màn hình.

Có ba trạng thái cơ bản trong quá trình đo.

• Trường hợp thứ nhất, P₁ lớn hơn P₂. Khi đó ΔP mang giá trị dương. Đây là tình huống phổ biến khi đo phòng áp suất dương hoặc khi cổng High được kết nối với phía trước của bộ lọc.
• Trường hợp thứ hai, P₁ bằng P₂. Khi hai phía có áp suất bằng nhau, giá trị chênh áp lý tưởng là 0. Kim của đồng hồ phải trở về điểm 0 nếu thiết bị được hiệu chỉnh đúng.
• Trường hợp thứ ba, P₁ nhỏ hơn P₂. Nếu cổng High được nối với điểm có áp suất thấp hơn, giá trị chênh lệch có thể âm. Một số đồng hồ cơ một chiều không hiển thị được giá trị âm. Thiết bị điện tử hoặc đồng hồ có thang đo hai chiều có thể hiển thị cả giá trị âm và dương.

Tùy thiết kế, áp kế vi sai có thể hoạt động theo nhiều nguyên lý cảm biến.

• Nguyên lý màng ngăn sử dụng một màng mỏng đặt giữa hai buồng áp suất. Chênh lệch áp suất làm màng biến dạng. Đây là nguyên lý phổ biến trong thiết bị đo áp suất thấp.
• Nguyên lý piston sử dụng một piston hoặc phần tử chuyển động chịu lực từ hai phía. Khi áp suất thay đổi, piston dịch chuyển và truyền chuyển động đến bộ phận hiển thị.
• Nguyên lý ống Bourdon sử dụng ống kim loại có khả năng đàn hồi. Bourdon Tube, nghĩa là ống Bourdon, thường được dùng nhiều hơn trong đo áp suất tương đối cao, nhưng cũng có thể xuất hiện trong một số thiết kế vi sai.
• Nguyên lý điện dung sử dụng hai bề mặt dẫn điện. Khi màng cảm biến biến dạng, khoảng cách giữa các bề mặt thay đổi, dẫn đến thay đổi điện dung. Mạch điện tử chuyển sự thay đổi này thành giá trị chênh áp.
• Nguyên lý áp điện sử dụng vật liệu tạo ra tín hiệu điện khi chịu lực. Phương pháp này phù hợp với một số ứng dụng có sự thay đổi áp suất nhanh.
• Nguyên lý bán dẫn sử dụng các phần tử nhạy áp được chế tạo trên vật liệu bán dẫn. Chúng có kích thước nhỏ, độ nhạy cao và dễ tích hợp với mạch xử lý.

Một ứng dụng điển hình là theo dõi bộ lọc HEPA. Cổng High được nối với phía trước bộ lọc, nơi áp suất thường cao hơn. Cổng Low được nối với phía sau bộ lọc. Khi bụi tích tụ, sức cản của bộ lọc tăng lên và chênh áp cũng tăng. Người vận hành dựa vào sự thay đổi này để đánh giá tình trạng bộ lọc.

Trong phòng sạch, một cổng có thể được nối với phòng cần đo, còn cổng còn lại lấy áp suất từ hành lang hoặc phòng lân cận. Khi chênh lệch thay đổi, áp kế cho thấy hệ thống thông gió có còn duy trì đúng trạng thái thiết kế hay không.

Các loại áp kế vi sai phổ biến

Áp kế vi sai có thể được phân loại theo nguyên lý hiển thị, dải đo, phương pháp lắp đặt, tín hiệu đầu ra và môi trường ứng dụng.

Loại phổ biến đầu tiên là áp kế vi sai cơ. Thiết bị sử dụng màng cảm biến và cơ cấu truyền động để làm quay kim. Loại này không cần nguồn điện, dễ quan sát, chi phí hợp lý và thường được dùng để hiển thị chênh áp tại chỗ.

Áp kế vi sai cơ phù hợp với phòng sạch, bộ lọc HEPA, AHU, buồng cân, tủ hút hoặc những vị trí cần người vận hành kiểm tra trực tiếp. Hạn chế của loại cơ là khó truyền dữ liệu về trung tâm và thường không có chức năng lưu dữ liệu hoặc cảnh báo từ xa.

Loại thứ hai là áp kế vi sai điện tử. Thiết bị sử dụng cảm biến điện tử, màn hình số và bộ xử lý. Giá trị hiển thị thường rõ ràng, có độ phân giải tốt và có thể tích hợp nhiều chức năng.

Áp kế vi sai điện tử có thể hỗ trợ:

• Cảnh báo khi chênh áp vượt giới hạn
• Lưu giá trị cao nhất và thấp nhất
• Hiển thị nhiều đơn vị
• Bù nhiệt độ
• Xuất tín hiệu 4-20 mA
• Xuất tín hiệu 0-10 V
• Kết nối truyền thông Modbus

Modbus là giao thức truyền thông công nghiệp, thường được sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa cảm biến, bộ điều khiển và hệ thống giám sát.

Loại thứ ba là áp kế vi sai dạng cột chất lỏng. Thiết bị sử dụng sự chênh lệch chiều cao của cột chất lỏng để thể hiện chênh áp. Loại này có nguyên lý trực quan, phù hợp với kiểm tra, thí nghiệm hoặc làm thiết bị tham chiếu trong một số trường hợp. Tuy nhiên, thiết bị thường cồng kềnh và không thuận tiện cho nhiều vị trí lắp cố định.

Loại thứ tư là áp kế vi sai có công tắc cảnh báo. Ngoài chức năng hiển thị, thiết bị có thể đóng hoặc mở tiếp điểm khi chênh áp đạt đến ngưỡng cài đặt. Pressure Switch - công tắc áp suất, có thể được dùng để kích hoạt đèn cảnh báo, còi báo hoặc gửi tín hiệu đến bộ điều khiển.

Loại thứ năm là thiết bị có bộ truyền tín hiệu. Differential Pressure Transmitter - bộ truyền chênh lệch áp suất, chuyển giá trị đo thành tín hiệu tiêu chuẩn để truyền về BMS hoặc EMS.

Xét theo phương thức lắp đặt, có loại lắp âm tường, lắp nổi, lắp trên tủ điện, lắp trên đường ống, lắp trực tiếp trên thiết bị và loại cầm tay.

• Áp kế lắp âm tường thường được sử dụng tại phòng sạch vì mặt thiết bị phẳng với bề mặt tường, thuận lợi cho vệ sinh và tạo tính thẩm mỹ.
• Loại lắp nổi có quá trình thi công đơn giản hơn, phù hợp với công trình cải tạo hoặc vị trí không thể khoét âm.
• Loại lắp tủ điện thường dùng trong AHU, hệ thống HVAC hoặc tủ điều khiển kỹ thuật.
• Loại cầm tay được sử dụng cho kiểm tra định kỳ, cân bằng gió, nghiệm thu hoặc so sánh với đồng hồ lắp cố định.

Xét theo dải đo, các lựa chọn phổ biến gồm: 0-30 Pa, 0-60 Pa, 0-100 Pa, 0-125 Pa, 0-250 Pa, 0-500 Pa, 0-750 Pa | Dải đo hai chiều như −30 đến +30 Pa | Dải đo lớn theo kPa hoặc mmH₂O.

Không có một dải đo phù hợp cho mọi ứng dụng. Dải đo thấp thường dùng để giám sát chênh áp phòng. Dải đo cao hơn có thể dùng cho bộ lọc, đường ống, AHU hoặc hệ thống công nghiệp.

Tham khảo: Lựa chọn đồng hồ chênh áp phù hợp cho phòng sạch

Các thông số kỹ thuật cần quan tâm

Dải đo là thông số đầu tiên cần xem xét. Dải đo phải bao phủ chênh áp lớn nhất có thể xuất hiện nhưng không nên lớn hơn quá nhiều so với giá trị vận hành thông thường.

Ví dụ, phòng sạch được thiết kế duy trì chênh áp khoảng 10-20 Pa. Nếu chọn đồng hồ dải 0-500 Pa, kim chỉ dịch chuyển một khoảng rất nhỏ, khiến người vận hành khó nhận biết biến động. Trong trường hợp này, dải 0-60 Pa hoặc 0-125 Pa có thể dễ quan sát hơn, tùy yêu cầu thiết kế.

Độ chính xác thể hiện mức độ gần giữa kết quả hiển thị và giá trị thực. Độ chính xác có thể được công bố theo phần trăm toàn thang đo. Full Scale - FS, 10 là toàn thang đo. Nếu thiết bị có dải 0-100 Pa và độ chính xác ±2% FS, sai số công bố có thể tương đương ±2 Pa trong điều kiện quy định.

Độ phân giải là mức thay đổi nhỏ nhất mà thiết bị có thể hiển thị hoặc nhận biết. Với đồng hồ cơ, độ phân giải phụ thuộc khoảng cách giữa các vạch chia. Với thiết bị điện tử, độ phân giải phụ thuộc cảm biến và số chữ số hiển thị.

Độ lặp lại là khả năng cho kết quả giống nhau khi đo nhiều lần trong cùng điều kiện. Thiết bị có độ lặp lại tốt giúp người vận hành tin cậy hơn khi theo dõi xu hướng.

Khả năng chịu quá áp cho biết thiết bị có thể chịu được áp suất vượt dải đo trong một khoảng thời gian nhất định mà không bị hỏng. Overpressure - quá áp, có thể xảy ra khi hệ thống khởi động, quạt tăng tốc, đường ống bị tắc hoặc người vận hành thổi khí trực tiếp vào cổng đo.

Các thông số khác cần quan tâm gồm:

• Nhiệt độ làm việc
• Độ ẩm làm việc
• Vật liệu tiếp xúc với môi chất
• Kích thước mặt đồng hồ
• Hướng lắp đặt
• Kích thước đầu nối
• Loại ống lấy áp
• Cấp bảo vệ
  Yêu cầu nguồn điện
• Tín hiệu đầu ra
• Chứng nhận hiệu chuẩn

Ingress Protection - IP hay cấp bảo vệ chống bụi và nước, thường được biểu thị bằng ký hiệu IP kèm theo hai chữ số.

Nếu áp kế được sử dụng trong hệ thống khí sạch, việc lựa chọn vật liệu đường ống và đầu nối cần hạn chế rò rỉ, bám bụi và lão hóa. Nếu môi chất có tính ăn mòn hoặc chứa hóa chất, phải kiểm tra khả năng tương thích vật liệu.

Ứng dụng thực tế của áp kế vi sai

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của áp kế vi sai là theo dõi tình trạng bộ lọc. Khi không khí đi qua bộ lọc, bộ lọc tạo ra sức cản. Áp suất phía trước bộ lọc thường cao hơn phía sau. Áp kế vi sai đo sự khác biệt này.

Khi bộ lọc còn sạch, chênh áp thường nằm trong khoảng ban đầu theo thiết kế hoặc hướng dẫn của nhà sản xuất. Trong quá trình sử dụng, bụi và tạp chất tích tụ làm sức cản tăng. Khi chênh áp tăng đến giới hạn quy định, người vận hành cần kiểm tra, vệ sinh hoặc thay thế bộ lọc.

Việc chỉ dựa vào thời gian vận hành để thay bộ lọc có thể không chính xác. Hai bộ lọc hoạt động trong cùng số tháng nhưng mức độ nhiễm bụi có thể khác nhau. Theo dõi chênh áp giúp quyết định dựa trên tình trạng thực tế.

Áp kế vi sai được dùng trên:

• Bộ lọc sơ cấp
• Bộ lọc trung gian
• Bộ lọc túi
• Bộ lọc HEPA
• Bộ lọc ULPA
• Hệ thống hút bụi
• Thiết bị BIBO

Trong hệ thống HVAC, áp kế vi sai hỗ trợ theo dõi đường gió, quạt, bộ lọc và các thiết bị xử lý không khí. Nếu chênh áp qua bộ lọc tăng bất thường, nguyên nhân có thể là bộ lọc bẩn. Nếu chênh áp quá thấp, có thể xuất hiện rò rỉ, lắp sai bộ lọc, quạt hoạt động yếu hoặc đường ống không kín.

Áp kế vi sai cũng có thể được sử dụng để đo chênh áp qua coil, van, damper hoặc các bộ phận khác. Trong công nghiệp, áp kế vi sai được sử dụng để theo dõi đường ống khí, hệ thống khí nén, buồng sấy, thiết bị trao đổi nhiệt, lò hơi, hệ thống hút chân không, hệ thống xử lý bụi và hệ thống xử lý nước.

Trong một số hệ thống, chênh áp qua một bộ phận có thể được dùng để ước tính lưu lượng. Khi dòng khí hoặc chất lỏng đi qua một tiết diện thu hẹp, áp suất thay đổi. Dựa vào quan hệ giữa chênh áp và lưu lượng, bộ điều khiển có thể tính toán lưu lượng tương đối.

Trong bệnh viện, áp kế vi sai được dùng để giám sát:

• Phòng mổ
• Phòng cách ly
• Phòng bệnh truyền nhiễm
• Phòng xét nghiệm
• Khu vô trùng
• Phòng pha chế
• Phòng áp suất âm
• Phòng áp suất dương

Phòng áp suất âm được thiết kế để không khí từ bên ngoài đi vào phòng, hạn chế không khí trong phòng phát tán ra khu vực xung quanh. Phòng áp suất dương được thiết kế để không khí từ phòng thoát ra ngoài, giúp hạn chế chất ô nhiễm xâm nhập.

Trong phòng thí nghiệm, thiết bị có thể được lắp trên tủ hút hóa chất, tủ an toàn sinh học, phòng nuôi cấy, phòng kiểm nghiệm hoặc khu vực nghiên cứu có yêu cầu kiểm soát không khí.

Trong ngành dược phẩm, áp kế vi sai hỗ trợ duy trì tầng chênh áp, hạn chế nhiễm chéo và cung cấp dữ liệu cho hồ sơ vận hành.

Trong ngành điện tử và bán dẫn, thiết bị giúp duy trì môi trường sạch, giảm nguy cơ bụi tác động đến linh kiện, bo mạch và bề mặt sản phẩm.

Trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm, áp kế vi sai được dùng tại khu vực sản xuất sạch, phòng đóng gói, phòng cân nguyên liệu và hệ thống lọc không khí.

Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng áp kế vi sai tập trung nhiều ở các khu công nghiệp có nhà máy dược phẩm, điện tử, thực phẩm và thiết bị y tế tại Hà Nội, Bắc Ninh, Bắc Giang, Hưng Yên, Hải Phòng, Thái Nguyên, Đà Nẵng, TP.HCM, Bình Dương, Đồng Nai và Long An.

Các nhà thầu thi công phòng sạch thường cần lựa chọn thiết bị dựa trên bản vẽ chênh áp, cấp sạch, yêu cầu GMP, loại hệ thống giám sát và phương án lắp đặt thực tế.

Xem thêm: Tại sao phải sử dụng Đồng hồ đo chênh lệch áp suất cho Phòng sạch

Ứng dụng của áp kế vi sai trong phòng sạch

Trong phòng sạch, áp kế vi sai thường được sử dụng để giám sát chênh áp giữa hai khu vực có yêu cầu sạch khác nhau.

Ví dụ, phòng sản xuất dược phẩm có thể được duy trì áp suất cao hơn hành lang. Khi cửa đóng, không khí có xu hướng di chuyển từ phòng ra hành lang qua các khe hở nhỏ. Hướng dòng khí này góp phần hạn chế bụi và vi sinh vật từ hành lang xâm nhập vào phòng.

Ngược lại, khu vực xử lý chất độc, chất gây dị ứng mạnh, tác nhân sinh học hoặc hóa chất nguy hiểm có thể cần áp suất âm. Mục tiêu là giữ không khí có nguy cơ ô nhiễm bên trong khu vực kiểm soát.

Áp kế vi sai giúp người vận hành xác định chênh áp còn nằm trong giới hạn được thiết lập hay không. Nếu giá trị giảm bất thường, có thể xảy ra các vấn đề như:

• Cửa phòng chưa đóng kín
• Hệ thống cấp gió thiếu lưu lượng
• Quạt hút hoạt động quá mạnh
• Bộ lọc bị tắc
• Damper sai vị trí
• Đường ống bị rò rỉ
• Hệ thống mất cân bằng gió
• Cảm biến hoặc đồng hồ bị lệch

Thiết bị thường được lắp tại vị trí gần cửa ra vào để nhân viên có thể quan sát trước khi vào phòng. Với nhà máy có hệ thống giám sát tập trung, tín hiệu chênh áp có thể được truyền về BMS hoặc EMS.

Áp kế vi sai còn được dùng để theo dõi bộ lọc HEPA tại HEPA Box, AHU hoặc thiết bị có luồng khí sạch. Khi theo dõi bộ lọc, áp kế thường đo chênh áp giữa phía trước và phía sau lọc. Chênh áp tăng dần cho thấy bộ lọc đang tích tụ bụi. Tuy nhiên, quyết định thay lọc không nên chỉ dựa trên một con số chung mà cần căn cứ thông số ban đầu, giới hạn của nhà sản xuất, lưu lượng thiết kế và kết quả kiểm tra hệ thống.

Trong các dự án GMP, áp kế vi sai có thể được đưa vào phạm vi kiểm tra IQ, OQ hoặc PQ tùy yêu cầu hệ thống. Các nhà thầu cần kiểm tra mã thiết bị, dải đo, vị trí lắp, hướng nối ống, điểm lấy áp và hồ sơ hiệu chuẩn trước khi bàn giao.

Thiết bị phòng sạch VCR cung cấp áp kế vi sai và các thiết bị phòng sạch cho nhà thầu thi công phòng sạch. Trong quá trình lựa chọn, đơn vị cung cấp cần phối hợp với nhà thầu để xác định rõ thiết bị dùng cho chênh áp phòng, chênh áp bộ lọc hay tích hợp hệ thống giám sát, từ đó chọn dải đo và cấu hình phù hợp.

Tham khảo các sản phẩm đồng hồ chênh áp của VCR tại đây

Cách lựa chọn áp kế vi sai phù hợp

Bước đầu tiên là xác định chính xác đối tượng cần đo. Đo chênh áp phòng, bộ lọc HEPA, AHU hay đường ống sẽ dẫn đến yêu cầu dải đo khác nhau.

• Nếu đo chênh áp giữa phòng sạch và hành lang, giá trị vận hành thường tương đối thấp. Thiết bị cần có thang đo dễ quan sát trong vùng áp suất dự kiến.
• Nếu đo chênh áp qua bộ lọc, cần xem xét chênh áp ban đầu của bộ lọc sạch và giới hạn chênh áp cuối theo thiết kế hoặc hướng dẫn kỹ thuật.

Dải đo nên lớn hơn giá trị lớn nhất có thể xuất hiện nhưng không nên quá rộng. Một nguyên tắc thực tế là giá trị vận hành bình thường nên nằm ở vùng dễ đọc của thang đo, thay vì chỉ chiếm một phần rất nhỏ.

Sau dải đo, cần xem xét độ chính xác. Với vị trí chỉ cần chỉ thị xu hướng, độ chính xác tiêu chuẩn có thể đáp ứng. Với vị trí liên quan cảnh báo, kiểm soát tự động hoặc hồ sơ chất lượng, yêu cầu có thể cao hơn.

Tiếp theo là lựa chọn loại cơ hay điện tử. Áp kế cơ phù hợp khi:

• Chỉ cần hiển thị tại chỗ
• Không có nguồn điện
• Muốn thiết bị đơn giản, dễ quan sát
• Không cần lưu dữ liệu
• Không cần tích hợp BMS hoặc EMS

Áp kế điện tử phù hợp khi:

• Cần hiển thị số
• Cần độ phân giải cao
• Cần cảnh báo
• Cần truyền tín hiệu 4-20 mA
• Cần kết nối Modbus
• Cần lưu hoặc giám sát dữ liệu tập trung.

Tín hiệu 4-20 mA là dạng tín hiệu dòng điện phổ biến trong công nghiệp. Giá trị 4 mA thường đại diện cho điểm thấp của dải đo, còn 20 mA đại diện cho điểm cao.

Kiểu lắp đặt cũng cần được xác định từ đầu. Trong phòng sạch xây mới, thiết bị lắp âm tường thường tạo bề mặt gọn và dễ vệ sinh. Trong công trình cải tạo, lắp nổi có thể giảm khối lượng thi công. Ngoài ra, cần kiểm tra:

• Kích thước mặt đồng hồ
• Hướng lắp
• Loại đầu nối
• Chiều dài và vật liệu ống lấy áp
• Nhiệt độ môi trường
• Độ ẩm
• Khả năng ngưng tụ
• Mức rung
• Chứng nhận hiệu chuẩn
• Khả năng bảo hành
• Thời gian cung cấp phụ kiện thay thế

Đối với dự án phòng sạch tại Việt Nam, nhà thầu nên gửi cho nhà cung cấp bản vẽ, dải chênh áp thiết kế, vị trí lắp và yêu cầu tín hiệu. Việc chỉ yêu cầu “đồng hồ chênh áp phòng sạch” mà không cung cấp dải đo có thể dẫn đến lựa chọn không phù hợp.

Hướng dẫn lắp đặt và sử dụng

Áp kế vi sai phải được lắp đúng hướng theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Một số đồng hồ được hiệu chuẩn để hoạt động theo phương thẳng đứng. Nếu lắp nghiêng hoặc nằm ngang, trọng lực có thể ảnh hưởng đến cơ cấu kim.

Trước khi lắp, cần kiểm tra thiết bị có bị va đập, nứt mặt, lệch kim hoặc thiếu phụ kiện hay không. Vị trí lắp phải dễ quan sát, hạn chế rung và tránh khu vực có nguy cơ va chạm. Nếu lắp trên tường phòng sạch, cần xử lý khe hở xung quanh thiết bị để bảo đảm bề mặt sạch và kín.

Cổng High được nối với vị trí có áp suất cao hơn. Cổng Low được nối với vị trí có áp suất thấp hơn. Khi đo chênh áp phòng, một đường ống có thể lấy áp suất trong phòng, đường còn lại lấy áp suất từ hành lang hoặc khu vực tham chiếu. Khi đo bộ lọc, cổng High nối với phía trước bộ lọc, cổng Low nối với phía sau.

Ống lấy áp phải có kích thước phù hợp với đầu nối. Ống không được gập, xoắn, thủng hoặc bị ép. Các mối nối phải kín để tránh sai số. Nếu ống quá dài, phản ứng của thiết bị có thể chậm hơn. Nếu ống đi qua khu vực có nhiệt độ thay đổi lớn, hơi ẩm có thể ngưng tụ. Nước trong ống có thể gây sai số hoặc làm giá trị hiển thị không ổn định.

Trước khi đưa vào sử dụng, cần thực hiện kiểm tra điểm 0. Khi hai cổng ở cùng điều kiện áp suất hoặc được ngắt khỏi nguồn áp theo đúng hướng dẫn, kim phải ở vị trí 0. Nếu kim lệch nhẹ, có thể sử dụng núm chỉnh 0. Không nên cố chỉnh nếu sai lệch lớn hoặc thiết bị có dấu hiệu hư hỏng.

Sau khi kết nối, khởi động hệ thống từ từ và theo dõi phản ứng của thiết bị. Không thổi khí nén trực tiếp vào cổng vì áp suất lớn có thể làm hỏng màng cảm biến. Trong quá trình vận hành, nên ghi nhận giá trị ban đầu. Đây là cơ sở để so sánh xu hướng theo thời gian, đặc biệt khi theo dõi bộ lọc.

Đối với phòng sạch, việc đọc áp kế nên được đưa vào quy trình kiểm tra vận hành. Nếu giá trị vượt giới hạn, nhân viên cần kiểm tra tình trạng cửa, quạt, damper, bộ lọc, đường ống và hệ thống điều khiển trước khi kết luận thiết bị bị lỗi.

Tham khảo: Yêu cầu khi lắp đặt và sử dụng đồng hồ đo chênh áp

Các lỗi thường gặp và cách xử lý

Khi thiết bị hiển thị bất thường, không nên tự tháo cơ cấu đo nếu không có chuyên môn. Việc tháo lắp có thể làm thay đổi hiệu chuẩn và ảnh hưởng độ chính xác.

Nếu áp kế đã bị quá áp, kim có thể không trở về 0 hoặc hiển thị sai. Trường hợp này cần kiểm tra bằng thiết bị chuẩn hoặc gửi hiệu chuẩn.

Hiệu chuẩn, kiểm tra và bảo trì

Hiệu chuẩn là quá trình so sánh kết quả của áp kế vi sai với một chuẩn đo lường có độ chính xác cao hơn. Mục tiêu là xác định sai số tại các điểm khác nhau trong dải đo. Trong quá trình hiệu chuẩn, kỹ thuật viên có thể kiểm tra các điểm 0%, 25%, 50%, 75% và 100% dải đo. Việc đo thường được thực hiện khi tăng áp và giảm áp để đánh giá độ trễ.

Chu kỳ hiệu chuẩn phụ thuộc yêu cầu chất lượng, mức độ quan trọng của vị trí đo, tần suất sử dụng và lịch sử ổn định của thiết bị. Nhiều đơn vị áp dụng chu kỳ 6 tháng hoặc 12 tháng, nhưng đây không phải giới hạn phù hợp cho mọi hệ thống.

Thiết bị dùng để giám sát vị trí quan trọng trong nhà máy GMP có thể cần kiểm soát chặt hơn so với đồng hồ chỉ dùng tham khảo. Hoạt động bảo trì gồm:

• Kiểm tra điểm 0
• Vệ sinh mặt đồng hồ
• Kiểm tra ống lấy áp
• Kiểm tra đầu nối
• Loại bỏ nước ngưng
• Kiểm tra tem hiệu chuẩn
• So sánh với giá trị vận hành trước đây
• Kiểm tra dấu hiệu va đập hoặc ăn mòn

Hồ sơ thiết bị nên thể hiện mã số, vị trí lắp, dải đo, độ chính xác, ngày hiệu chuẩn, kết quả hiệu chuẩn và ngày hiệu chuẩn tiếp theo.

So sánh áp kế vi sai với các thiết bị đo áp suất khác

Áp kế thông thường đo áp suất tại một điểm so với áp suất tham chiếu. Áp kế vi sai đo sự khác biệt giữa hai điểm.

Áp kế vi sai cơ chủ yếu hiển thị tại chỗ. Bộ truyền chênh áp chủ yếu tạo tín hiệu để đưa về bộ điều khiển.

Áp kế vi sai cơ phù hợp với nhu cầu quan sát nhanh tại cửa phòng hoặc trên thiết bị. Bộ truyền chênh áp phù hợp với hệ thống có giám sát liên tục.

Trong một số dự án, cả hai loại được sử dụng đồng thời. Đồng hồ cơ cho phép nhân viên kiểm tra tại chỗ, trong khi bộ truyền gửi dữ liệu về phòng điều khiển. Lựa chọn thiết bị nào phụ thuộc vào mục tiêu đo, yêu cầu cảnh báo, hồ sơ dữ liệu, độ chính xác và ngân sách dự án.

Áp kế vi sai giá bao nhiêu và mua ở đâu?

Giá áp kế vi sai phụ thuộc vào dải đo, độ chính xác, thương hiệu, xuất xứ, kích thước mặt đồng hồ, loại cơ hay điện tử và khả năng truyền tín hiệu.

Thiết bị cơ chỉ hiển thị tại chỗ thường có chi phí thấp hơn loại điện tử tích hợp cảnh báo và kết nối BMS.

Chứng nhận hiệu chuẩn cũng ảnh hưởng đến tổng chi phí. Một số dự án chỉ yêu cầu chứng nhận xuất xưởng, trong khi dự án khác yêu cầu hiệu chuẩn từ phòng hiệu chuẩn đáp ứng hệ thống quản lý cụ thể.

Trước khi mua, nhà thầu nên kiểm tra:

• Mã sản phẩm
• Dải đo
• Đơn vị hiển thị
• Độ chính xác
• Kích thước mặt
• Kiểu lắp
• Phụ kiện đi kèm
• Tín hiệu đầu ra
• Nguồn điện
• Catalogue kỹ thuật
• Chứng nhận hiệu chuẩn
• Chính sách bảo hành

Nhà cung cấp cần có khả năng tư vấn theo vị trí sử dụng thay vì chỉ báo giá theo tên sản phẩm.

Thiết bị phòng sạch VCR cung cấp áp kế vi sai, thiết bị lọc khí và các thiết bị phòng sạch cho nhà thầu thi công phòng sạch trên toàn quốc. Khi gửi yêu cầu báo giá, khách hàng nên cung cấp dải đo, số lượng, vị trí lắp, yêu cầu tín hiệu và hồ sơ kỹ thuật cần thiết.

Câu hỏi thường gặp về áp kế vi sai

• Áp kế vi sai dùng để đo gì?

Áp kế vi sai dùng để đo sự khác biệt áp suất giữa hai điểm. Thiết bị có thể đo chênh áp giữa hai phòng, giữa phòng sạch và hành lang hoặc giữa phía trước và phía sau bộ lọc. Kết quả giúp đánh giá hướng dòng khí, độ bẩn của bộ lọc và trạng thái vận hành của hệ thống.

• Áp kế vi sai có phải là đồng hồ chênh áp không?

Đúng. Áp kế vi sai, đồng hồ chênh áp và đồng hồ đo chênh lệch áp suất thường là những cách gọi khác nhau của thiết bị đo chênh lệch áp suất giữa hai điểm. Tên tiếng Anh phổ biến là Differential Pressure Gauge, nghĩa là đồng hồ đo chênh lệch áp suất.

• Áp kế vi sai khác áp kế thông thường như thế nào?

Áp kế thông thường đo áp suất tại một điểm so với áp suất tham chiếu. Áp kế vi sai tiếp nhận áp suất từ hai điểm và hiển thị phần chênh lệch. Vì vậy, áp kế vi sai phù hợp với giám sát chênh áp phòng, bộ lọc, đường ống và hệ thống thông gió.

• Cổng High và Low có ý nghĩa gì?

Cổng High là cổng áp suất cao, được nối với điểm có áp suất dự kiến lớn hơn. Cổng Low là cổng áp suất thấp. Kết nối đúng giúp đồng hồ hiển thị giá trị dương. Nếu hai cổng bị đảo, thiết bị có thể hiển thị âm hoặc kim dịch chuyển sai chiều.

• Nên chọn dải 0-60 Pa hay 0-125 Pa?

Việc lựa chọn phụ thuộc chênh áp vận hành và giá trị lớn nhất của hệ thống. Dải 0-60 Pa phù hợp khi cần quan sát rõ chênh áp thấp. Dải 0-125 Pa có khoảng đo rộng hơn. Không nên chọn chỉ dựa trên thói quen mà phải căn cứ bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật.

• Áp kế vi sai có cần nguồn điện không?

Áp kế vi sai cơ không cần nguồn điện vì sử dụng màng cảm biến và cơ cấu truyền động. Áp kế vi sai điện tử thường cần nguồn để vận hành màn hình, cảm biến, cảnh báo và truyền tín hiệu. Cần kiểm tra điện áp nguồn trước khi lựa chọn và lắp đặt.

• Khi nào cần dùng áp kế vi sai điện tử?

Nên dùng loại điện tử khi cần hiển thị số, cảnh báo, lưu dữ liệu hoặc truyền tín hiệu về BMS và EMS. Thiết bị điện tử phù hợp với nhà máy cần giám sát liên tục, quản lý dữ liệu tập trung hoặc tích hợp chênh áp vào hệ thống cảnh báo.

• Có thể kết nối áp kế vi sai với BMS không?

Có, nếu thiết bị hỗ trợ tín hiệu như 4-20 mA, 0-10 V hoặc giao thức Modbus. Áp kế cơ thông thường không truyền tín hiệu. Khi cần kết nối BMS, nhà thầu phải chọn đúng loại bộ truyền hoặc áp kế điện tử có ngõ ra phù hợp.

• Vì sao kim áp kế không trở về điểm 0?

Nguyên nhân có thể là còn áp trong ống, thiết bị lắp sai hướng, cơ cấu bị lệch, đồng hồ từng chịu quá áp hoặc chưa được chỉnh điểm 0. Cần ngắt hai nguồn áp, kiểm tra hướng lắp và so sánh với thiết bị chuẩn nếu sai lệch vẫn còn.

• Bao lâu nên hiệu chuẩn áp kế vi sai một lần?

Chu kỳ hiệu chuẩn phụ thuộc mức độ quan trọng, yêu cầu chất lượng và lịch sử ổn định của thiết bị. Nhiều nhà máy áp dụng chu kỳ 6-12 tháng. Tuy nhiên, dự án GMP hoặc vị trí quan trọng có thể yêu cầu chu kỳ khác theo quy trình quản lý thiết bị đo.

• Áp kế vi sai có dùng để theo dõi bộ lọc HEPA không?

Có. Thiết bị đo chênh áp giữa phía trước và phía sau bộ lọc HEPA. Khi bụi tích tụ, sức cản tăng và chênh áp thường tăng. Dữ liệu này hỗ trợ đánh giá tình trạng bộ lọc, nhưng cần kết hợp với lưu lượng, kiểm tra độ kín và hướng dẫn của nhà sản xuất.

• Áp kế vi sai được lắp ở đâu trong phòng sạch?

Thiết bị thường được lắp gần cửa phòng, trên tường hoặc bảng điều khiển để nhân viên dễ quan sát. Điểm lấy áp được bố trí tại hai khu vực cần so sánh. Ngoài ra, áp kế còn được lắp trên HEPA Box, AHU, buồng cân, tủ hút và các thiết bị lọc khí.

Kết luận

Áp kế vi sai là thiết bị đo sự khác biệt áp suất giữa hai điểm, có vai trò quan trọng trong phòng sạch, hệ thống HVAC, bộ lọc HEPA, bệnh viện, phòng thí nghiệm và nhiều ngành công nghiệp. Để thiết bị hoạt động hiệu quả, cần lựa chọn đúng dải đo, độ chính xác, phương thức hiển thị, kiểu lắp và tín hiệu đầu ra.

Thiết bị phòng sạch VCR cung cấp áp kế vi sai và các thiết bị phòng sạch cho nhà thầu thi công phòng sạch, nhà máy dược phẩm, điện tử, thực phẩm, mỹ phẩm, thiết bị y tế và phòng thí nghiệm. Đội ngũ kỹ thuật hỗ trợ lựa chọn dải đo, kiểu hiển thị, tín hiệu đầu ra, phụ kiện và phương án lắp đặt phù hợp với từng vị trí trong dự án.

Liên hệ Thiết bị phòng sạch VCR để được tư vấn lựa chọn áp kế vi sai và nhận báo giá theo yêu cầu thực tế của công trình.