Cảm biến áp suất KELLER PR-23RY – Bộ chuyển đổi áp suất 4–20mA Thụy Sĩ

Cảm biến áp suất KELLER PR-23RY là bộ chuyển đổi áp suất điện tử sử dụng nguyên lý áp trở (Piezoresistive Pressure Transmitter), được phát triển bởi KELLER Pressure – Thụy Sĩ. Thiết bị chuyển đổi áp suất của chất lỏng hoặc khí thành tín hiệu điện tiêu chuẩn để giám sát, hiển thị và điều khiển trong hệ thống tự động hóa.

Dòng KELLER PR-23RY được sử dụng trong các ứng dụng đo áp suất thấp, áp suất tương đối và giám sát áp suất bồn chứa. Với tín hiệu 4–20mA, thiết bị có thể kết nối với PLC, bộ hiển thị áp suất hoặc hệ thống SCADA.

Cảm biến có kết cấu nhỏ gọn, phần tiếp xúc môi chất bằng thép không gỉ và nhiều lựa chọn dải đo, phù hợp với hệ thống cần theo dõi biến động áp suất trong quá trình vận hành.

1. KELLER PR-23RY – Giải pháp đo áp suất thấp trong công nghiệp

Trong hệ thống đo lường, cảm biến có dải áp suất quá lớn so với giá trị vận hành thực tế sẽ làm giảm độ phân giải hữu ích của tín hiệu đo và khả năng phát hiện những thay đổi áp suất nhỏ.

KELLER PR-23RY được sử dụng để theo dõi các khoảng áp suất thấp, đặc biệt tại những vị trí cần phát hiện biến động áp suất trong đường ống, bồn chứa hoặc thiết bị công nghệ.

Thông số kỹ thuật tham khảo

Thông số	Chi tiết
Thương hiệu	KELLER Pressure
Model	PR-23RY
Xuất xứ thương hiệu	Thụy Sĩ
Loại thiết bị	Pressure Transmitter
Nguyên lý đo	Piezoresistive
Kiểu áp suất	Áp suất tương đối
Dải đo	Tùy cấu hình đặt hàng
Dải đo thấp tham khảo	0–0,1 / 0–0,16 / 0–0,25 / 0–0,4 / 0–0,6 bar
Tín hiệu đầu ra	4–20mA hoặc 0–10V tùy phiên bản
Nguồn cấp bản 4–20mA	Theo cấu hình, cần đối chiếu nhãn
Độ chính xác tham khảo	±1% FS của dòng 23RY tiêu chuẩn
Kết nối áp suất	G1/4″ ren ngoài tiêu chuẩn
Kết nối điện	DIN 43650 Type C
Cấp bảo vệ	IP65 với kết nối tiêu chuẩn phù hợp
Vật liệu tiếp xúc	Thép không gỉ theo cấu hình
Nhiệt độ làm việc tham khảo	-25 đến +80°C

Lưu ý kỹ thuật: PR-23RY có nhiều phiên bản thang đo và mã đặt hàng. Các giá trị trong bảng là thông tin tham khảo của dòng 23RY, không mặc định áp dụng cho tất cả thiết bị mang mã PR-23RY.

2. Cách lựa chọn thang đo áp suất KELLER PR-23RY

Thang đo là thông số đầu tiên cần xác định khi sử dụng cảm biến áp suất trong nhà máy.

Đối với cảm biến đầu ra 4–20mA, phạm vi áp suất đo được quy đổi tuyến tính sang dòng điện. Nếu chọn sai thang đo, hệ thống PLC có thể hiển thị sai áp suất hoặc không phát hiện được các biến động cần theo dõi.

Đo áp suất thấp trong bồn chứa

Với bồn nước có chiều cao chất lỏng nhỏ, cảm biến có dải đo 0–0,1 bar hoặc 0–0,25 bar có thể được xem xét tùy chiều cao bồn.

Áp suất thủy tĩnh phụ thuộc vào khối lượng riêng của chất lỏng và chiều cao cột chất lỏng phía trên vị trí lắp cảm biến.

Đối với nước sạch ở điều kiện thông thường, cột nước cao khoảng 10,2 m tương đương áp suất xấp xỉ 1 bar.

Đo áp suất trong đường ống

Với đường ống có áp suất thay đổi, cần xác định áp suất vận hành bình thường, áp suất lớn nhất và nguy cơ tăng áp tức thời.

Thang đo được chọn phải bao phủ áp suất cần giám sát và bảo đảm khả năng chịu quá áp của cảm biến.

Đo áp suất âm và chân không tương đối

Một số cấu hình PR-23RY có thể được đặt hàng theo dải áp suất âm hoặc dải kết hợp áp suất âm và dương.

Đối với ứng dụng chân không, cần xác nhận giới hạn áp suất và loại cảm biến phù hợp. Không sử dụng phiên bản chỉ đo áp suất dương cho những hệ thống cần đo áp suất âm.

3. Tín hiệu 4–20mA của KELLER PR-23RY được xử lý như thế nào?

Tín hiệu dòng điện 4–20mA là một trong những chuẩn truyền tín hiệu đo lường phổ biến trong hệ thống tự động hóa công nghiệp.

Ở phiên bản cảm biến 4–20mA, giá trị áp suất nhỏ nhất tương ứng với dòng điện 4mA và giá trị áp suất lớn nhất tương ứng với 20mA.

Ví dụ, đối với KELLER PR-23RY có dải đo 0–1 bar:

Áp suất	Tín hiệu đầu ra
0 bar	4 mA
0,25 bar	8 mA
0,50 bar	12 mA
0,75 bar	16 mA
1,00 bar	20 mA

Các giá trị thể hiện quan hệ tuyến tính lý tưởng của bộ chuyển đổi áp suất.

Công thức quy đổi từ mA sang bar

Với dải đo 0–1 bar:

P = (I – 4) / 16

Trong đó:

• P: Áp suất đo được, đơn vị bar.
• I: Dòng điện đầu ra, đơn vị mA.

Ví dụ, khi PLC nhận tín hiệu 12mA, áp suất tương ứng là 0,5 bar.

Đối với những cảm biến có thang đo khác, phải thay đổi thông số Scale trong chương trình PLC để phù hợp với dải đo thực tế.

Điểm quan trọng là tín hiệu 4mA không đồng nghĩa với mất nguồn. Đây là giá trị đo tại đầu dưới của thang đo. Nếu dòng điện giảm bất thường xuống gần 0mA, cần kiểm tra nguồn cấp và mạch tín hiệu trước khi đánh giá áp suất.

4. Kết nối KELLER PR-23RY với PLC và hệ thống giám sát

KELLER PR-23RY phiên bản 4–20mA hai dây có thể kết nối với module analog input của PLC tương thích.

Trong mạch hai dây, nguồn cấp và tín hiệu đo sử dụng chung vòng dòng điện. PLC hoặc thiết bị nhận tín hiệu đo cường độ dòng điện để chuyển đổi thành giá trị áp suất.

Khi đấu nối cần xác nhận sơ đồ chân trên nhãn hoặc tài liệu đúng phiên bản cảm biến.

Các yêu cầu khi tích hợp

Nguồn cấp DC: Điện áp phải nằm trong giới hạn được công bố cho phiên bản cảm biến. Cần tính đến điện áp rơi trên tải và đường dây tín hiệu.

Ngõ vào analog: Module PLC phải hỗ trợ tín hiệu 4–20mA. Nếu module chỉ nhận điện áp, cần có phương án chuyển đổi tín hiệu phù hợp.

Cài đặt thang đo: Giá trị 4mA và 20mA phải được gán đúng giới hạn áp suất của cảm biến.

Chống nhiễu: Đường dây tín hiệu nên được bố trí tách khỏi cáp động lực và sử dụng cáp chống nhiễu khi môi trường lắp đặt yêu cầu.

Bảo vệ kết nối: Đầu giắc điện phải được lắp kín để duy trì cấp bảo vệ của thiết bị.

Khi tín hiệu từ cảm biến được xử lý chính xác, PLC có thể sử dụng giá trị áp suất để phát cảnh báo, điều khiển bơm hoặc thực hiện chức năng bảo vệ thiết bị.

5. Đo mức nước bằng cảm biến áp suất KELLER PR-23RY

Ngoài đo áp suất trực tiếp, KELLER PR-23RY có thể được sử dụng để xác định chiều cao cột chất lỏng trong bồn hở thông qua áp suất thủy tĩnh.

Phương pháp này phù hợp khi mật độ chất lỏng tương đối ổn định và vị trí lắp cảm biến cho phép đo áp suất tại đáy bồn.

Công thức:

P = ρ × g × h

Trong đó:

• P: Áp suất thủy tĩnh (Pa).
• ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m³).
• g: Gia tốc trọng trường (m/s²).
• h: Chiều cao cột chất lỏng (m).

Ví dụ lựa chọn cảm biến cho bồn nước

Với bồn nước hở có chiều cao đo 2 m, áp suất thủy tĩnh tại đáy bồn xấp xỉ 0,196 bar.

Trong trường hợp này, cảm biến có thang đo 0–0,25 bar có thể là một lựa chọn về phạm vi đo nếu áp suất lớn nhất, sai số yêu cầu và khả năng chịu quá áp đều phù hợp.

Khi bồn chứa có áp suất khí phía trên mặt chất lỏng, cảm biến áp suất tương đối lắp tại đáy không thể tự tách riêng thành phần áp suất khí và áp suất thủy tĩnh. Khi đó cần xem xét phương án đo chênh áp hoặc phương pháp đo mức khác.

6. Các vị trí ứng dụng KELLER PR-23RY trong nhà máy

Hệ thống cấp nước và xử lý nước

Cảm biến áp suất KELLER PR-23RY có thể được sử dụng để giám sát áp suất tại đường ống, bồn chứa và những vị trí có áp suất thấp.

Tín hiệu được truyền về bộ điều khiển để thực hiện các chức năng giám sát hoặc cảnh báo khi áp suất vượt giới hạn cài đặt.

Hệ thống chân không công nghiệp

Đối với các phiên bản có dải đo âm thích hợp, PR-23RY có thể sử dụng để theo dõi áp suất chân không tương đối trong thiết bị công nghệ.

Ứng dụng cụ thể cần được lựa chọn theo dải đo và giới hạn áp suất của cảm biến.

Thiết bị điều khiển áp suất trong dây chuyền sản xuất

Tại các hệ thống sử dụng khí hoặc chất lỏng, cảm biến cung cấp tín hiệu phản hồi cho bộ điều khiển.

Dữ liệu áp suất có thể được sử dụng để giám sát quá trình, ghi nhận biến động áp suất và kiểm tra trạng thái làm việc của thiết bị.

Hệ thống giám sát mức chất lỏng

Khi được lắp đúng vị trí trong bồn hở, cảm biến có thể hỗ trợ xác định mức chất lỏng gián tiếp từ áp suất thủy tĩnh.

Ứng dụng cần xem xét khối lượng riêng, nhiệt độ và đặc tính ăn mòn của môi chất.

7. Những nguyên nhân khiến PR-23RY hiển thị sai áp suất

Trong quá trình vận hành, sai lệch kết quả đo không phải lúc nào cũng xuất phát từ hư hỏng phần tử cảm biến.

Chọn sai thang đo: Giá trị giới hạn áp suất trên thiết bị không trùng với thang đo cấu hình tại PLC.

Nguồn cấp không phù hợp: Điện áp cấp không đủ trong điều kiện tải thực tế có thể làm tín hiệu không hoạt động đúng.

Tắc cổng đo áp suất: Cặn bẩn tích tụ tại vị trí kết nối có thể ảnh hưởng đến khả năng truyền áp suất đến màng cảm biến.

Nhiệt độ vượt giới hạn: Điều kiện nhiệt độ không phù hợp có thể gây sai lệch phép đo hoặc làm giảm tuổi thọ thiết bị.

Đấu nối sai dây: Sai cực tính hoặc sử dụng sai sơ đồ kết nối có thể làm mất tín hiệu đầu ra.

Sai cấu hình analog input: PLC nhận tín hiệu điện đúng nhưng quy đổi sai thang đo, dẫn đến giá trị hiển thị không chính xác.

Khi kiểm tra, cần so sánh áp suất thực tế với thiết bị chuẩn phù hợp, đồng thời đo dòng tín hiệu tại vòng 4–20mA.

8. Kiểm tra model PR-23RY trước khi đặt mua thay thế

KELLER PR-23RY là tên dòng sản phẩm, chưa thể hiện đầy đủ dải đo và cấu hình đặt hàng của từng thiết bị.

Khi thay cảm biến, phải đối chiếu các thông tin sau:

Hạng mục	Nội dung kiểm tra
Brand	KELLER
Model	PR-23RY
Pressure range	Dải áp suất thực tế
Output	4–20mA hoặc phiên bản điện áp
Supply	Điện áp nguồn
Process connection	Kiểu ren và kích thước
Electrical connection	Kiểu đầu nối điện
Material	Vật liệu tiếp xúc môi chất
Operating temperature	Nhiệt độ làm việc
Order number	Mã đặt hàng đầy đủ nếu có

Đặc biệt, hai cảm biến cùng dòng PR-23RY nhưng khác dải đo có thể không thể thay thế trực tiếp nếu chương trình PLC đang được cấu hình theo thang đo của thiết bị cũ.

Đối với yêu cầu thay thế, cần cung cấp ảnh tem, dải áp suất, tín hiệu đầu ra và kiểu kết nối để xác định phiên bản phù hợp.

Cảm biến áp suất KELLER PR-23RY là giải pháp đo áp suất sử dụng công nghệ áp trở, hỗ trợ truyền tín hiệu điện về hệ thống điều khiển công nghiệp. Thiết bị phù hợp cho nhiều ứng dụng giám sát áp suất thấp, đường ống, bồn chứa và hệ thống tự động hóa khi lựa chọn đúng dải đo, môi chất và cấu hình kết nối.