다양한 종류의 압력 게이지와 선택 방법

압력 게이지는 모든 산업, 기계 또는 프로세스 환경에서 가장 기본적인 도구 중 하나입니다. 유체 또는 가스 압력을 실시간으로 측정하여 운영자가 시스템 성능을 모니터링하고 장비 손상을 방지하며 직원 안전을 보장할 수 있습니다. 그러나 "압력 게이지"라는 용어는 놀랍도록 광범위한 계측기 범주를 포괄하며 각 계측기는 특정 측정 원리, 작동 환경 및 정확도 요구 사항에 맞게 설계되었습니다. 사용 가능한 다양한 종류의 게이지를 이해하고 어떤 유형이 어떤 응용 분야에 적합한지 아는 것은 엔지니어, 조달 전문가 및 유지 관리 기술자 모두에게 필수적인 지식입니다.

압력 게이지가 실제로 측정하는 것

다양한 종류의 게이지를 탐색하기 전에 실제로 측정되는 것이 무엇인지 명확히 하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 다양한 게이지 유형이 부분적으로 기준점에 의해 정의되기 때문입니다. 압력은 단위 면적당 적용되는 힘이며 응용 분야 및 기기 설계에 따라 다양한 기준선을 기준으로 표현될 수 있습니다.

게이지 압력은 가장 일반적으로 측정되는 값이며 국지적 대기압과 관련된 압력을 나타냅니다. 게이지 압력 판독값이 0이라는 것은 시스템 압력이 대기압과 동일하다는 의미이며, 압력이 전혀 존재하지 않는다는 의미는 아닙니다. 절대 압력은 완벽한 진공을 기준으로 측정되며 고도에 민감한 또는 진공 공정과 같이 대기 변화로 인해 허용할 수 없는 오류가 발생하는 응용 분야에 사용됩니다. 차압은 시스템 내의 두 압력 지점 사이의 차이를 측정하며 가압 용기의 유속, 필터 조건 및 레벨을 모니터링하는 데 중요합니다. 이러한 각 측정 유형은 특정 게이지 설계에 해당하므로 올바른 기준점을 식별하는 것이 올바른 기기를 선택하는 첫 번째 단계입니다.

부르동관 압력 게이지

부르동관 게이지는 가장 널리 사용되는 기계식 게이지입니다. 압력계 세계에서. 작동 원리는 내부 압력이 증가함에 따라 약간 곧게 펴지는 구부러진 속이 빈 금속 튜브(일반적으로 C자형, 나선형 또는 나선형)에 의존합니다. 이 움직임은 기어와 피니언 연결을 통해 기계적으로 증폭되며, 이는 튜브 편향을 보정된 다이얼을 가로지르는 포인터의 회전 움직임으로 변환합니다. 부르동관 게이지는 견고하고 신뢰성이 높으며 자급식이며 외부 전원이 필요하지 않으므로 거의 모든 부문에 걸쳐 범용 압력 모니터링을 위한 업계 기본 장치입니다.

부르동관 게이지는 튜브 재질과 벽 두께에 따라 0~0.6bar부터 수천 bar까지 측정 범위에서 사용할 수 있습니다. 표준 튜브 재질에는 일반 서비스용 황동 및 인청동이 포함되며, 스테인레스 스틸 튜브는 부식성 매체, 고온 유체 또는 위생 응용 분야용으로 지정됩니다. 부르동관 게이지의 주요 한계는 진동과 압력 맥동에 대한 민감성입니다. 두 가지 모두 무브먼트의 조기 마모와 불규칙한 포인터 동작을 유발할 수 있습니다. 케이스에 글리세린이나 실리콘 오일이 채워진 액체 충전 게이지는 내부 움직임을 줄이고 기어 메커니즘을 윤활함으로써 이러한 제한을 효과적으로 해결합니다.

다이어프램 압력 게이지

다이어프램 게이지는 곡선형 튜브 대신 유연한 멤브레인을 감지 요소로 사용합니다. 다이어프램의 한쪽 면에 압력이 가해지면 다이어프램이 편향되고 이 편향은 기계적 연결을 통해 포인터 움직임으로 변환됩니다. 다이어프램 설계로 인해 이 게이지는 부르동관 기기의 실제 범위(일반적으로 몇 밀리바에서 최대 약 40bar까지)보다 낮은 저압을 측정하는 데 특히 적합합니다. 감지 요소는 크고 상대적으로 평평한 표면이기 때문에 다이어프램 게이지는 부르동관 유형보다 낮은 범위의 작은 압력 변화에도 더 민감합니다.

다이어프램 게이지의 주요 장점 중 하나는 점성이 높거나 오염되었거나 공격적인 매체에 적합하다는 것입니다. 다이어프램은 스테인리스강, 하스텔로이, 탄탈룸, PTFE 코팅 금속 또는 화학적 공격에 저항하는 기타 특수 재료로 제조할 수 있습니다. 많은 설계에서 프로세스 매체는 게이지 본체 자체에 절대 들어가지 않고 다이어프램 면에만 접촉하므로 무브먼트의 막힘을 방지하고 청소를 단순화합니다. 이로 인해 다이어프램 게이지는 화학 처리, 식품 및 음료, 의약품 제조 및 폐수 처리 응용 분야에서 선호됩니다.

캡슐 압력 게이지

캡슐 게이지는 특히 0~600mbar 범위의 매우 낮은 가스 압력을 측정하기 위해 특별히 설계되었습니다. 감지 요소는 밀봉된 캡슐을 형성하기 위해 주변에서 함께 용접된 두 개의 주름진 금속 다이어프램으로 구성됩니다. 캡슐 외부에 압력이 가해지면 두 개의 다이어프램이 함께 눌러져 정밀한 기계적 변위가 발생합니다. 이 설계는 저압 범위에서의 반응이 매우 민감하고 선형적이므로 가스 공급 시스템, HVAC 압력 모니터링, 연소 공기 제어 및 저압 덕트의 필터 차압 표시에 이상적입니다.

캡슐 게이지는 깨끗하고 건조하며 비부식성 가스에만 사용해야 합니다. 이는 액체 매체에 적합하지 않으며 가스 흐름에 있는 응축수 또는 미립자 오염에 민감합니다. 가스 모니터링 애플리케이션에 캡슐 게이지를 설치할 때 감지 요소를 보호하고 시간이 지나도 정확도를 유지하기 위해 게이지 상류에 수분 트랩이나 인라인 필터를 설치할 것을 적극 권장합니다.

차압 게이지

차압 게이지에는 두 개의 압력 포트(고압측과 저압측)가 있으며 둘 사이의 차이를 표시합니다. 이는 단일 지점에서 압력을 측정하는 게이지 또는 절대 압력 장비와 근본적으로 다릅니다. 차압 게이지는 두 압력 값 사이의 관계가 개별 값보다 작동상 더 중요한 의미를 갖는 경우에 사용됩니다.

일반적인 응용 분야에는 필터와 스트레이너의 압력 강하를 모니터링하여 청소 또는 교체가 필요한 시기를 표시하고, 오리피스 플레이트와 벤츄리 미터(차압이 유속과 직접적인 관련이 있음)를 통해 유속을 측정하고, 폐쇄된 가압 탱크의 액체 레벨을 모니터링하는 등이 포함됩니다. 차압 게이지는 압력 범위 및 관련 매체에 따라 다이어프램, 피스톤 또는 부르동관 감지 요소를 사용하여 구성할 수 있습니다. 두 포트가 서로 다른 유체 또는 서로 다른 조건에서 동일한 유체에 노출될 수 있으므로 두 프로세스 매체와의 동시 호환성을 위해 신중하게 선택해야 합니다.

디지털 및 전자 압력 게이지

디지털 압력 게이지는 전자 압력 변환기(일반적으로 압전식, 용량성 또는 스트레인 게이지 감지 요소)를 사용하여 압력을 전기 신호로 변환한 다음 처리하여 LCD 또는 LED 화면에 수치 판독값으로 표시합니다. 기계식 게이지와 달리 디지털 계측기는 더 높은 정확도, 데이터 로깅 기능, 구성 가능한 경보 출력, 선택 가능한 측정 단위, 4~20mA, HART 또는 Modbus와 같은 아날로그 또는 디지털 통신 프로토콜을 통해 판독값을 원격 모니터링 시스템으로 전송하는 기능 등 여러 가지 뚜렷한 장점을 제공합니다.

프로세스 데이터를 SCADA 또는 분산 제어 시스템에 통합해야 하는 현대 산업 시설에서 디지털 게이지가 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 또한 기계식 게이지의 분해능과 정확도가 부족한 교정 및 테스트 응용 분야에서도 유용합니다. 주요 단점은 배터리 전원이나 외부 공급 장치에 대한 의존성, 전자기 간섭에 대한 잠재적 취약성, 기계적 대안에 비해 초기 비용이 높다는 점입니다. 안전이 중요한 응용 분야에서는 기계식 백업 게이지가 디지털 기기와 함께 설치되어 정전 시 안전 장치를 시각적으로 표시하는 경우가 많습니다.

압력계의 주요 유형 비교

올바른 게이지 유형을 선택하는 것은 기기의 설계 특성을 해당 응용 분야의 특정 요구 사항에 맞추는 것부터 시작됩니다. 아래 표는 주요 선택 기준에 따른 주요 게이지 유형의 실제 비교를 제공합니다.

특정 용도를 위한 전문 게이지 유형

주요 범주 외에도 여러 가지 전문 게이지 유형이 표준 장비가 실패하거나 부적절하게 작동하는 까다롭거나 비정상적인 작동 조건을 위해 설계되었습니다.

고순도 위생 게이지

제약, 생명 공학 및 식품 가공 환경에서 표준 게이지 설계에는 박테리아가 서식하고 효과적인 청소를 방해하는 틈새, 죽은 다리 및 비위생적인 물질이 포함되어 있으므로 허용되지 않습니다. 위생 압력 게이지는 3-A 또는 EHEDG 위생 표준을 준수하는 플러시 다이어프램 표면, 광택 내부 표면 및 연결부로 설계되었습니다. 모든 접액 부품은 CIP(Clean-In-Place) 및 SIP(Sterize-In-Place) 절차에서 완전한 세척성을 보장하기 위해 정의된 표면 거칠기 값(일반적으로 Ra ≤ 0.8μm)을 갖는 316L 스테인리스 스틸로 제조됩니다.

고압 및 초고압 게이지

수압 테스트, 워터젯 절단, 고압 화학 반응기, 가스 압축 시스템과 같은 응용 분야에는 1,000bar 이상의 극압 등급 게이지가 필요합니다. 이 장비는 나선형 부르동관(높은 범위에서 더 높은 정확도를 위해 여러 차례의 편향을 제공하는 촘촘하게 감긴 스프링 튜브 구성)과 견고한 스테인리스 스틸 케이스 및 콘 앤 소켓 또는 중압 피팅과 같은 특수 고압 프로세스 연결을 사용합니다. 튜브 파열 시 작업자를 보호하기 위해 고압 게이지 설치 시 블로우아웃 후면 패널이 있는 안전 패턴이 필수입니다.

테스트 및 교정 게이지

테스트 게이지는 설치된 프로세스 게이지의 판독값을 확인하고, 계측기를 교정하고, 압력 시스템에 대한 승인 테스트를 수행하는 데 사용되는 정확도 등급이 0.25% 이상인 정밀 기기입니다. 이 제품은 미세한 포인터 보간을 허용하는 큰 다이얼 직경(일반적으로 150mm 또는 250mm), 시차 판독 오류를 제거하기 위한 미러 밴드 다이얼 및 조정 가능한 포인터 메커니즘이 특징입니다. 테스트 게이지는 사용하지 않을 때 보호 케이스에 조심스럽게 보관해야 하며 명시된 정확도를 유지하기 위해 추적 가능한 표준에 대해 정기적으로 재교정해야 합니다.

올바른 압력 게이지를 선택할 때의 주요 요소

다양한 종류 중에서 올바른 압력 게이지를 선택하려면 여러 가지 상호 의존적인 요소를 평가해야 합니다. 성급하게 결정을 내리면 기기가 조기에 고장나거나 판독값이 부정확해지거나 안전 위험이 발생하는 경우가 많습니다. 다음 체크리스트는 가장 중요한 선택 기준을 다룹니다.

• 압력 범위: 시스템의 정상 작동 압력은 게이지 전체 눈금 범위의 25%~75% 사이에 있어야 합니다. 스케일 상단에서 지속적으로 작동하면 감지 요소의 피로가 가속화되고, 범위가 너무 넓으면 일반 작동 조건에서 가독성과 정확성이 떨어집니다.
• 미디어 호환성: 튜브, 소켓 및 내부 구성 요소 등 모든 습식 재료는 공정 유체 또는 가스와 화학적으로 호환되어야 합니다. 부식 관련 고장을 방지하려면 내화학성 차트를 참조하고 각 용도에 맞는 올바른 재료 등급을 지정하십시오.
• 공정 온도: 프로세스 온도가 높아지면 게이지 정확도에 영향을 미치고 감지 요소가 손상될 수 있습니다. 60°C 이상의 매체의 경우 사이펀 튜브(증기용), 냉각 요소 또는 원격 다이어프램 씰 어셈블리를 사용하여 게이지 본체를 열 노출로부터 보호해야 합니다.
• 진동 및 맥동: 펌프, 압축기 또는 고주파수 압력 변동이 있는 시스템에는 액체로 채워진 게이지가 필요하거나 게이지 입구 연결부에 스너버(맥동 감쇠기)를 설치하여 급격한 순환 부하로부터 움직임을 보호해야 합니다.
• 환경 보호 등급: 실외나 습하고 먼지가 많거나 화학적으로 공격적인 환경에 설치된 게이지는 적절한 IP(침투 보호) 등급을 받아야 합니다. 습기와 오염 물질이 케이스에 유입되는 것을 방지하려면 일반적으로 실외 설치에 IP65 이상이 필요합니다.
• 정확도 등급: 필요한 정확도 등급은 측정의 중요성에 따라 달라집니다. 일반 산업 모니터링에는 일반적으로 정확도 등급 1.6% 또는 2.5%가 필요한 반면, 프로세스 제어 응용 프로그램에는 등급 1.0% 이상이 필요할 수 있습니다. 안전이 중요한 교정 애플리케이션에는 0.25%~0.6% 등급의 정밀 기기가 필요합니다.

게이지 성능을 보호하는 설치 및 유지 관리 방식

가장 잘 지정된 압력 게이지라도 잘못 설치되거나 사용 중에 무시되면 성능이 저하되거나 조기에 고장날 수 있습니다. 기울어지거나 거꾸로 장착되면 포인터 균형에 영향을 미치고 액체로 채워진 게이지에서는 케이스에서 유체 누출이 발생할 수 있으므로 게이지는 가능한 경우 항상 수직 위치로 장착해야 합니다. 프로세스 연결은 매체에 맞는 올바른 스레드 밀봉제를 사용하여 이루어져야 합니다. PTFE 테이프는 널리 사용되지만 파편이 게이지 입구로 들어가는 것을 방지하기 위해 첫 번째 스레드에 적용해서는 안 됩니다. 프로세스 라인과 게이지 사이에 설치된 수동 격리 밸브를 사용하면 시스템 작동을 중단하지 않고 교체 또는 교정을 위해 게이지를 격리할 수 있습니다.

설치된 게이지를 정기적으로 검사하여 포인터 드리프트, 깨진 다이얼, 케이스 누출 및 프로세스 연결 부식을 확인해야 합니다. 일관된 오프셋 오류를 나타내는 게이지는 재보정하거나 교체해야 합니다. 안전이 중요한 응용 분야에서는 공식 게이지 교정 및 교체 일정(일반적으로 연간 또는 위험 평가에 따라 정의됨)을 문서화하고 엄격하게 준수해야 합니다. 사용 가능한 다양한 종류의 게이지를 이해하고 건전한 선택, 설치 및 유지 관리 방법을 적용하면 모든 가압 시스템의 수명 동안 압력 측정이 정확하고 신뢰할 수 있으며 안전하게 유지됩니다.