Hướng dẫn chọn cảm biến chênh lệch áp suất chi tiết

Trong thế giới đo lường công nghiệp và tự động hóa tòa nhà, áp suất là một trong những đại lượng vật lý được giám sát phổ biến nhất. Tuy nhiên, trong rất nhiều ứng dụng quan trọng, việc chỉ biết áp suất tại một điểm là không đủ. Thay vào đó, chúng ta cần biết sự khác biệt về áp suất giữa hai điểm khác nhau. Đây chính là lúc Cảm biến chênh lệch áp suất, hay còn gọi là cảm biến chênh áp, thể hiện vai trò không thể thay thế. Bài viết này Mạnh Tùng sẽ hướng dẫn chọn cảm biến chênh lệch áp suất chi tiết nhất.

Cảm biến chênh lệch áp suất là gì?

Cảm biến chênh lệch áp suất (Differential Pressure Sensor – DP Sensor), là một thiết bị đo lường chuyên dụng được thiết kế để đo lường sự khác biệt về áp suất giữa hai điểm đầu vào.

Không giống như một cảm biến áp suất tương đối (Gauge Sensor) chỉ có một cổng kết nối để đo áp suất tại điểm đó so với áp suất khí quyển, một cảm biến chênh áp được trang bị hai cổng kết nối riêng biệt. Hai cổng này thường được ký hiệu là cổng Áp suất cao (High Pressure Port – P1 hoặc H) và cổng Áp suất thấp (Low Pressure Port – P2 hoặc L).

Thiết bị sẽ liên tục đo lường áp suất tại cả hai cổng P1 và P2, sau đó thực hiện một phép trừ bên trong và đưa ra một tín hiệu đầu ra (ví dụ: 4-20mA, 0-10V) tỷ lệ thuận với giá trị chênh lệch (P1 – P2). Giá trị này được gọi là Áp suất chênh lệch (hay Áp suất vi sai), thường được ký hiệu là Delta-P (ΔP).

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của hầu hết các cảm biến chênh áp hiện đại đều dựa trên sự biến dạng cơ học của một màng ngăn (diaphragm) đàn hồi. Màng ngăn này được đặt ở vị trí trung tâm, ngăn cách giữa hai buồng chứa áp suất được kết nối với cổng P1 và P2. Khi có sự chênh lệch áp suất giữa hai cổng, một lực sẽ tác động lên màng ngăn, làm cho nó bị uốn cong hoặc di chuyển về phía có áp suất thấp hơn. Mức độ uốn cong này tỷ lệ thuận với độ chênh lệch áp suất. Nhiệm vụ của phần điện tử trong cảm biến là đo lường sự biến dạng cực nhỏ này và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện.

Xem thêm: Tổng quan về cảm biến chênh lệch áp suất

Những tiêu chí khi chọn cảm biến chênh áp

Việc lựa chọn một cảm biến chênh áp phù hợp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên nhiều yếu tố kỹ thuật. Lựa chọn sai có thể dẫn đến phép đo không chính xác, hỏng thiết bị hoặc gây lãng phí chi phí.

Dải đo áp suất (Pressure Range)

Đây là yếu tố quan trọng hàng đầu, quyết định cảm biến có phù hợp với ứng dụng hay không. Cần phân biệt rõ hai nhóm dải đo chính:

1. Chênh áp rất thấp (Dải đo Pa): Thường dùng cho môi chất là không khí, khí sạch trong các ứng dụng HVAC, phòng sạch. Dải đo thường được tính bằng Pascal (Pa) hoặc mbar (ví dụ: 0-100 Pa, 0-1000 Pa, +/- 250 Pa). Việc chọn đúng dải đo cực thấp này rất quan trọng để đảm bảo độ nhạy cho hệ thống điều khiển.
2. Chênh áp công nghiệp (Dải đo kPa/bar): Thường dùng cho môi chất lỏng, khí nén, hơi nước. Dải đo được tính bằng kPa, bar, hoặc psi (ví dụ: 0-1 bar, 0-16 bar).

Ngoài ra, đối với các cảm biến công nghiệp, cần phải xem xét một thông số gọi là Áp suất tĩnh (Static Pressure). Đây là áp suất nền của hệ thống mà cảm biến có thể chịu được trên cả hai cổng. Ví dụ, một cảm biến có thể đo chênh áp chỉ 0-1 bar, nhưng phải chịu được áp suất tĩnh của đường ống lên đến 100 bar.

Môi trường và môi chất đo (Medium và Environment)

1. Môi chất đo (Medium): Môi chất tiếp xúc với cảm biến là gì?
   • Khí sạch, khô, không ăn mòn (như không khí): Có thể sử dụng các cảm biến chênh áp khô (Dry DP) với vỏ nhựa, màng silicon, giá thành hợp lý, chuyên dụng cho HVAC.
   • Chất lỏng, Hơi nước (Steam), Khí ẩm, Hóa chất: Bắt buộc phải sử dụng cảm biến chênh áp ướt (Wet DP) công nghiệp. Các cảm biến này có màng ngăn tiếp xúc trực tiếp với môi chất được làm bằng vật liệu bền bỉ như Thép không gỉ 316L (SS316L). Đối với hóa chất ăn mòn mạnh (axit, bazơ), có thể cần vật liệu cao cấp hơn như Hastelloy C.
2. Môi trường lắp đặt (Environment): Cảm biến sẽ được lắp đặt ở đâu?
   • Nhiệt độ: Cần xem xét cả nhiệt độ môi trường xung quanh (Ambient) và nhiệt độ của môi chất đo (Medium). Nếu đo áp suất hơi nước, cần các giải pháp tản nhiệt như ống siphon.
   • Độ ẩm, Bụi bẩn: Môi trường có ẩm ướt, nhiều bụi không? Điều này quyết định đến tiêu chuẩn bảo vệ (IP Rating).

Độ chính xác và ổn định (Accuracy và Stability)

1. Độ chính xác (Accuracy): Là mức độ sai lệch của phép đo so với giá trị thực, thường được biểu thị bằng phần trăm của toàn dải đo (% Full Scale – %FS). Ví dụ, cảm biến 0-100 Pa với độ chính xác ±1% FS sẽ có sai số tối đa là ±1 Pa.
   • Các ứng dụng chỉ thị (như giám sát lọc): Độ chính xác 1-2% FS có thể chấp nhận được.
   • Các ứng dụng điều khiển (áp suất phòng): Cần độ chính xác cao hơn (0.5% – 1% FS).
   • Các ứng dụng tính toán (đo lưu lượng, đo mức): Yêu cầu độ chính xác rất cao (ví dụ: 0.075% – 0.25% FS) vì sai số nhỏ ở đầu vào có thể gây sai số lớn ở kết quả tính toán.
2. Độ ổn định (Stability): Là khả năng cảm biến duy trì độ chính xác theo thời gian, ít bị “trôi” (drift) tín hiệu. Cảm biến có độ ổn định cao sẽ kéo dài chu kỳ hiệu chuẩn, giảm chi phí bảo trì.

Ngõ ra tín hiệu (Output Signal)

Tín hiệu đầu ra của cảm biến phải tương thích với đầu vào của bộ điều khiển (PLC, BMS, DDC) hoặc thiết bị hiển thị.

1. Tín hiệu Analog (Tương tự):
   • 4-20mA: Là chuẩn công nghiệp phổ biến nhất. Đây là tín hiệu dòng, có khả năng chống nhiễu điện từ rất tốt, có thể truyền đi xa (hàng trăm mét) mà không bị suy hao. Nó cũng dễ dàng phát hiện lỗi đứt dây (khi tín hiệu về 0mA hoặc dưới 4mA).
   • 0-10VDC: Rất thông dụng trong các hệ thống điều khiển tòa nhà (BMS) và HVAC. Đây là tín hiệu áp, thường yêu cầu 3 dây (so với 2 dây của 4-20mA) và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu, sụt áp nếu cáp tín hiệu quá dài.
2. Tín hiệu Digital (Số):
   • RS485 (Giao thức Modbus RTU): Cho phép kết nối nhiều cảm biến trên cùng một đường truyền 2 dây (dạng bus), tiết kiệm đáng kể chi phí dây dẫn và cổng kết nối của bộ điều khiển. Ngoài giá trị chênh áp, Modbus còn cho phép truy cập nhiều thông tin khác như trạng thái, cấu hình, chẩn đoán.
3. Tiếp điểm (Relay) / Công tắc: Đây thực chất là Công tắc chênh áp (DP Switch). Nó không đưa ra tín hiệu analog liên tục mà chỉ đóng/mở một tiếp điểm relay khi giá trị chênh áp vượt qua một ngưỡng cài đặt (setpoint). Thường dùng cho các ứng dụng cảnh báo đơn giản (ví dụ: “Lọc bẩn”).

Cấu trúc lắp đặt và thiết kế cơ khí

1. Kiểu lắp đặt (Mounting): Cảm biến được thiết kế để lắp đặt như thế nào?
   • Gắn tường (Wall Mount): Phổ biến cho cảm biến chênh áp khí trong phòng sạch, phòng kỹ thuật.
   • Gắn trên thanh DIN-rail (DIN-rail Mount): Lắp đặt gọn gàng bên trong tủ điện.
   • Gắn ống gió (Duct Mount): Cảm biến có thêm đầu dò (probe) để đưa vào bên trong đường ống gió.
   • Gắn trên đường ống (Pipe Mount): Cảm biến công nghiệp thường có gá (bracket) để gắn lên đường ống 2 inch.
2. Kết nối quy trình (Process Connection): Cảm biến kết nối với môi chất đo bằng cách nào?
   • Cổng cắm ống (Tube Fitting / Nipple): Dạng đầu cắm nhựa hoặc đồng, dùng cho ống nhựa mềm trong ứng dụng HVAC (đo khí).
   • Ren (Threaded Connection): Chuẩn kết nối ren G1/2″, 1/4″ NPT… Dùng cho các cảm biến công nghiệp (đo lỏng, khí nén, hơi).
   • Mặt bích (Flanged Connection): Dùng cho các cảm biến công nghiệp cao cấp, đặc biệt là trong đo lưu lượng hoặc đo mức.
   • Kết nối vệ sinh (Sanitary / Clamp): Dạng kẹp Tri-clamp, màng ngăn phẳng, chuyên dùng cho ngành thực phẩm, dược phẩm để đảm bảo không có khe hở cho vi khuẩn.

Tiêu chuẩn bảo vệ và thương hiệu

1. Tiêu chuẩn bảo vệ (IP Rating): Thể hiện khả năng chống bụi và chống nước của vỏ cảm biến.
   • IP40/IP54: Phù hợp cho lắp đặt trong phòng, tủ điện khô ráo.
   • IP65/IP66: Yêu cầu tối thiểu cho các cảm biến lắp đặt trong môi trường công nghiệp, nhiều bụi, ẩm, hoặc khu vực cần xịt rửa.
2. Chứng nhận đặc biệt: Nếu lắp trong khu vực nguy hiểm cháy nổ (nhà máy gas, hóa chất, kho nhiên liệu), cảm biến bắt buộc phải có chứng nhận chống cháy nổ (như ATEX hoặc IECEx).
3. Thương hiệu và Nhà cung cấp: Lựa chọn sản phẩm từ các thương hiệu có uy tín, được cung cấp bởi các nhà phân phối chính thức, có năng lực tư vấn kỹ thuật. Điều này đảm bảo bạn nhận được sản phẩm chính hãng, tài liệu kỹ thuật rõ ràng, hỗ trợ kỹ thuật khi cần và chính sách bảo hành đáng tin cậy.

Xem thêm: Cách hiệu chuẩn cảm biến chênh lệch áp suất

Hướng dẫn chi tiết các bước chọn cảm biến chênh lệch áp suất

Bước 1: Xác định ứng dụng và môi trường đo

Trước tiên, cần làm rõ mục đích sử dụng cảm biến trong hệ thống của bạn như:

Ứng dụng	Môi trường đo	Ví dụ cụ thể
HVAC, phòng sạch	Không khí, khí sạch	Đo chênh áp giữa hai phòng, đo áp quạt, giám sát lọc gió
Hệ thống nước, dầu	Chất lỏng	Đo chênh áp giữa đường cấp và hồi bơm
Hệ thống hơi	Hơi nước, khí nóng	Đo chênh áp trong đường ống hơi, bình chứa
Công nghiệp hóa chất	Khí hoặc dung dịch ăn mòn	Đo áp trong bồn chứa, tháp phản ứng
Xử lý nước thải	Nước chứa cặn, tạp chất	Đo chênh áp qua màng lọc hoặc đường ống

Bước 2: Xác định dải đo (Measuring Range)

Dựa trên ứng dụng đã xác định:

• Ứng dụng HVAC/Phòng sạch (đo khí): Dải đo sẽ là Pascal (Pa) hoặc mbar. Ví dụ: 0-500 Pa (giám sát lọc), +/- 50 Pa (điều khiển áp suất phòng), 0-1000 Pa (đo lưu lượng gió).
• Ứng dụng Công nghiệp (đo lỏng/hơi): Dải đo sẽ là bar hoặc kPa. Ví dụ: 0-1 bar (đo mức), 0-250 mbar (đo lưu lượng hơi), 0-10 bar (giám sát bơm).
• Đồng thời, xác định áp suất tĩnh tối đa của hệ thống (áp suất nền của đường ống) mà cảm biến phải chịu được.

Bước 3: Xác định môi chất đo và nhiệt độ làm việc

• Môi chất: Là không khí sạch? Khí thải? Nước sạch? Nước thải (sệt, bẩn)? Hóa chất (axit, bazơ)? Hơi nước?
• Phân loại:
  • Nếu là không khí sạch, khô -> Chọn Cảm biến chênh áp khô (Dry DP).
  • Nếu là lỏng, hơi, khí ẩm, hóa chất -> Chọn Cảm biến chênh áp ướt (Wet DP).
• Vật liệu: Đảm bảo vật liệu màng ngăn (SS316L, Hastelloy…) và vỏ tương thích với môi chất.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ vận hành của môi chất là bao nhiêu? Nếu là hơi nước (trên 120°C), bắt buộc phải dùng thêm ống siphon hoặc giải pháp làm mát màng ngăn.

Bước 4: Chọn độ chính xác (Accuracy)

Xác định mức độ chính xác cần thiết cho ứng dụng:

• Chỉ thị/Cảnh báo (ví dụ: lọc bẩn): Độ chính xác tiêu chuẩn (1% đến 2% FS) là đủ.
• Điều khiển (ví dụ: áp suất phòng): Cần độ chính xác tốt hơn (0.5% đến 1% FS).
• Đo lường tính toán (đo lưu lượng, đo mức): Yêu cầu độ chính xác cao (0.075% đến 0.25% FS), vì sai số ở tín hiệu ΔP sẽ bị khuếch đại khi tính toán (đặc biệt là khi khai căn bậc hai cho đo lưu lượng).

Bước 5: Chọn tín hiệu ngõ ra (Output Signal)

Đối chiếu với yêu cầu của hệ thống điều khiển (PLC, BMS, DDC):

• Hệ thống công nghiệp (PLC) -> Ưu tiên 4-20mA (chuẩn 2 dây) hoặc RS485 Modbus.
• Hệ thống tòa nhà (BMS) -> Thường dùng 0-10VDC hoặc RS485 Modbus/BACnet.
• Cảnh báo đơn giản -> Dùng Công tắc chênh áp (Relay Output).

Bước 6: Chọn kiểu lắp đặt và cấu tạo cảm biến

Dựa trên vị trí lắp đặt và loại môi chất:

• Đo áp suất phòng -> Kiểu gắn tường.
• Đo lọc/quạt AHU -> Kiểu gắn ống gió hoặc gắn tường với ống dẫn.
• Đo mức bồn kín/lưu lượng lỏng -> Kiểu công nghiệp, kết nối ren hoặc bích.
• Đo thực phẩm, dược phẩm -> Kiểu kết nối vệ sinh (Tri-clamp), màng ngăn phẳng.

Bước 7: Kiểm tra tiêu chuẩn bảo vệ & chứng nhận

• Độ bảo vệ: Đảm bảo IP Rating (tối thiểu IP65 cho công nghiệp/ngoài trời) phù hợp với môi trường đã xác định ở Bước 1.
• Chứng nhận: Đảm bảo cảm biến có các chứng nhận cần thiết (CE). Nếu môi trường là khu vực nguy hiểm (đã xác định ở Bước 1), bắt buộc phải chọn loại có chứng nhận ATEX/IECEx.

Xem thêm: Ứng dụng cảm biến chênh lệch áp suất trong hệ thống HVAC

Mua cảm biến chênh lệch áp suất uy tín chính hãng ở đâu?

Công Ty TNHH TM&DV Thiết Bị Điện Mạnh Tùng là đại lý ủy quyền chính thức tại Việt Nam cung cấp cảm biến chênh lệch áp suất chính hãng, đầy đủ chứng nhận CO, CQ, nhập khẩu trực tiếp, đảm bảo chất lượng, giá cạnh tranh, bảo hành rõ ràng, hỗ trợ kỹ thuật bởi đội ngũ chuyên gia hơn 10 năm kinh nghiệm, cam kết mang đến giải pháp tối ưu nhất cho mọi ứng dụng của khách hàng và sẵn sàng tư vấn miễn phí, báo giá nhanh chóng khi liên hệ.

Lời kết

Cảm biến chênh lệch áp suất là một thiết bị đo lường đa năng, đóng vai trò then chốt trong nhiều ứng dụng quan trọng, từ việc đảm bảo không khí trong lành trong các tòa nhà đến việc kiểm soát các quy trình công nghiệp phức tạp. Hiểu rõ sự khác biệt giữa các loại cảm biến (khô cho khí HVAC và ướt cho công nghiệp) và nắm vững các tiêu chí lựa chọn về dải đo, vật liệu, tín hiệu là chìa khóa để triển khai một hệ thống giám sát hiệu quả và bền bỉ. Việc lựa chọn một nhà cung cấp có chuyên môn và uy tín như MTEE sẽ đảm bảo bạn có được giải pháp kỹ thuật đúng đắn và sự hỗ trợ lâu dài.

Xem thêm các bài viết liên quan:

Tổng quan về cảm biến khí NO2

Tổng quan về cảm biến khí NH3

Tổng quan về cảm biến áp suất: Nguyên lý và ứng dụng

Tổng quan về cảm biến áp suất gió

Tổng quan về cảm biến áp suất nước tĩnh

Tổng quan về cảm biến khí CO2

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.