정확한 기계식 압력계를 선정하기 위해서는 내부 감지 소자를 공정 유체 및 압력 프로파일에 정밀하게 맞춰야 합니다. 외부 하우징이 환경적 보호 성능을 결정하는 반면, 내부 탄성 소자인 부르동관, 다이어프램, 또는 캡슐은 계측기의 측정 범위, 과압 내성, 그리고 점성 또는 부식성 유체와의 호환성을 결정합니다. 잘못된 유형의 소자를 선택하면 조기 피로 파괴, 측정값 드리프트, 또는 치명적인 파열로 이어질 수 있습니다. 본 기술 자료는 산업용 애플리케이션에 사용되는 세 가지 주요 기계식 압력 감지 기술의 작동 원리, 재질 한계, 그리고 표준 준수 기준을 상세히 설명합니다.
부르동관 감지 소자 (EN 837-1)
부르동관은 타원형 단면을 가진 방사형으로 형성된 튜브입니다. 내부 공정 압력이 증가하면 단면이 원형에 가까워지면서 튜브가 펴지게 됩니다. 이 미세한 움직임은 기계식 무브먼트 메커니즘을 통해 지침으로 전달됩니다. 요구되는 압력 범위에 따라 부르동관은 세 가지 독특한 형태로 제작됩니다: C형(일반적으로 최대 60 bar 압력에 사용), 스파이럴형(중압용), 그리고 헬리컬형(최대 6000 bar의 초고압용).
EN 837-1, ASME B40.100, 그리고 GB/T 1226-2017에 따라 표준화된 부르동관 압력계는 일반 산업용 애플리케이션의 확실한 산업 표준입니다. 정밀도 등급은 일반적으로 풀 스케일 범위의 1.0%에서 1.6%이며, 정밀 테스트용 압력계는 최대 0.1%의 정밀도를 달성합니다. 부르동관의 주요 장점은 방대한 압력 스펙트럼에 걸쳐 높은 정밀도와 뛰어난 반복성을 제공한다는 것입니다.
그러나 부르동관은 밀봉된 끝부분에 고유한 데드 스페이스를 가지고 있습니다. 따라서 청정하고 비결정성 액체 및 기체에만 엄격하게 적합합니다. 점성이 매우 높거나, 슬러리, 또는 결정화되는 유체에는 전혀 적합하지 않습니다. 이러한 유체는 튜브의 데드 스페이스 내에 정체되어 막힘, 영구 변형, 또는 완전한 기계적 고장을 유발할 것입니다. 또한, 부르동관은 급격한 압력 맥동으로 인한 피로에 매우 취약하므로, 동적인 애플리케이션에서는 액체 봉입형 케이스나 내부 스로틀을 사용해야 합니다.
압력계 카탈로그 보기 →143개 이상의 공업용 게이지 탐색→다이어프램 감지 소자 (EN 837-2)
다이어프램 소자는 두 개의 견고한 플랜지 사이에 동심원으로 고정된 주름진 원형 멤브레인으로 구성됩니다. 하부에 가해지는 공정 압력은 다이어프램을 위쪽으로 변형시켜 무브먼트 메커니즘에 대항합니다. EN 837-2 규정에 따라, 다이어프램 압력계는 0에서 40 bar까지의 저압에서 중압 범위를 위해 특별히 설계되었습니다. 표준 정밀도 등급은 일반적으로 1.6% 또는 2.5%로, 주름진 멤브레인의 비선형적인 변형 특성 때문에 부르동관보다 약간 낮습니다.
다이어프램 소자의 주요 공학적 장점은 데드 스페이스가 없고 표면적이 넓다는 것입니다. 이 구조는 부르동관을 즉시 막히게 할 수 있는 점성, 결정성 또는 슬러리 유체에 대한 확실한 선택이 되게 합니다. 오픈 플랜지 연결과 함께 사용하면 다이어프램이 공정 유체와 평평하게 맞닿아 유체가 축적될 수 있는 공동을 제거합니다.
또한, 다이어프램 소자는 우수한 과압 보호 기능을 제공합니다. 상부 플랜지를 주름진 다이어프램의 정확한 윤곽과 일치하도록 가공함으로써, 압력 스파이크에 노출되었을 때 소자가 완전히 지지될 수 있습니다. 이를 통해 다이어프램 압력계는 영구 변형 없이 풀 스케일 값의 5배에서 10배에 달하는 과압을 견딜 수 있으며, 이는 표준 부르동관으로는 복제할 수 없는 능력입니다.
캡슐 감지 소자 (EN 837-2)
캡슐 소자는 두 개의 주름진 다이어프램을 가장자리에서 용접하여 밀폐되고 팽창 가능한 내부 공간을 형성하여 구성됩니다. 공정 압력은 중앙 포트를 통해 캡슐 중심으로 유입되어 두 다이어프램이 동시에 바깥쪽으로 팽창하게 합니다. 이 이중 팽창은 단일 다이어프램 소자에 비해 매우 낮은 압력에서 훨씬 더 큰 기계적 스트로크를 생성합니다.
EN 837-2에 따라 분류되는 캡슐 압력계는 0에서 600 mbar까지의 범위를 포괄하는 미압 측정용으로 엄격하게 설계되었습니다. 일반적인 정밀도 등급은 1.6%에서 2.5%입니다. 이 소자들은 매우 민감하여 버너 시스템, 클린룸 HVAC 모니터링, 의료용 가스 분배와 같이 정밀한 미압 측정이 요구되는 애플리케이션에 일반적으로 사용됩니다.
캡슐의 내부 공간은 매우 좁고 배수나 세척이 불가능하기 때문에, 이 소자들은 건조하고 청정한 기체 유체에만 독점적으로 적합합니다. 캡슐 압력계에 액체를 유입시키면 모세관 현상으로 인해 주름 내에 유체가 잔류하게 됩니다. 이는 액체의 추가된 질량으로 인해 심각한 측정값 드리프트를 유발하며, 결국 내부 부식이나 기계적 고장으로 이어질 것입니다.
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감지 소자의 접액부 재질은 부식으로 인한 파열을 방지하기 위해 공정 유체와 엄격하게 일치해야 합니다. 표준 부르동관은 일반적으로 비부식성 환경을 위해 구리 합금(예: 청동)으로 인발되거나, 부식성이 강한 산업용 애플리케이션을 위해 316L SS(스테인리스 스틸)로 제작됩니다. 그러나 특수 합금으로 부르동관을 인발하는 것은 금속학적으로 복잡하고 미세 균열이 발생하기 쉬우며 비용이 매우 높습니다.
다이어프램 소자는 평평한 멤브레인이 판금으로 쉽게 스탬핑 가공되기 때문에 부식성이 매우 높은 애플리케이션에 탁월합니다. 이를 통해 특수 합금을 비용 효율적으로 활용할 수 있습니다. 다이어프램 압력계의 일반적인 접액부 재질은 다음과 같습니다:
- 316L SS: 일반적인 부식 환경을 위한 표준 재질.
- Hastelloy C-276: 국부 부식 및 산화성 산에 대한 저항성이 높음.
- Titanium Grade 2: 염소 가스 및 해수 애플리케이션에 최적.
- Monel 400: 불산 및 산소 서비스에 지정됨.
또한, 다이어프램은 금속 소자를 파괴할 수 있는 심각한 산에 견디기 위해 PTFE 또는 탄탈륨 박막으로 라이닝할 수 있습니다. 캡슐 소자는 저압 요구사항으로 인해 일반적으로 밀리바 범위에서 탄성과 히스테리시스 회복성을 극대화하기 위해 316L SS 또는 특수 구리-베릴륨 합금으로 제조됩니다.
감지 소자 선정 매트릭스
플랜트 엔지니어 및 B2B 유통업체는 다음 기술 매트릭스를 활용하여 공정 매개변수에 따라 올바른 감지 소자를 지정할 수 있습니다. 올바른 소자를 선택하면 EN 837 표준 준수를 보장하고 계측기의 운영 수명을 극대화할 수 있습니다.
| 매개변수 | 부르동관 (EN 837-1) | 다이어프램 소자 (EN 837-2) | 캡슐 소자 (EN 837-2) |
|---|---|---|---|
| 압력 범위 | 0 ~ 6000 bar | 0 ~ 40 bar | 0 ~ 600 mbar |
| 일반 정밀도 | 0.1% ~ 1.6% | 1.6% ~ 2.5% | 1.6% ~ 2.5% |
| 유체 상태 | 청정 액체 및 기체 | 액체, 기체, 슬러리 | 건조 기체 전용 |
| 점성/슬러리 유체 | 부적합 (막힘 발생) | 우수 (오픈 플랜지) | 부적합 |
| 과압 안전성 | 낮음 ~ 중간 | 매우 높음 (플랜지 지지) | 낮음 |
| 접액부 재질 | 청동, 316L SS, Monel | 316L SS, Hastelloy, Titanium | 청동, 316L SS |
동적 부하 및 환경적 고려사항
유체 호환성 및 압력 범위 외에도, 운영 환경은 소자 선택에 큰 영향을 미칩니다. 고주파 진동이나 급격한 압력 맥동에 노출된 부르동관은 가공 경화 및 최종적인 피로 파괴를 겪게 됩니다. 이러한 환경에서는 무브먼트를 윤활하고 튜브의 진동을 완화하기 위해 게이지 케이스를 댐핑액(일반적으로 글리세린 또는 실리콘 오일)으로 채워야 합니다.
다이어프램 및 캡슐 소자는 일반적으로 액체로 채우지 않습니다. 수평 다이어프램이나 캡슐 위에 놓이는 충전액의 질량은 특히 저압 범위(2.5 bar 미만)에서 상당한 영점 이동을 유발할 수 있습니다. 만약 다이어프램 압력계를 고진동 환경에서 사용해야 한다면, 엔지니어는 댐핑 처리된 무브먼트 메커니즘이 있는 건식 케이스를 지정하거나, 원격 캐필러리 라인을 활용하여 진동원으로부터 게이지를 격리해야 합니다.
Key takeaways
- 청정 액체 또는 기체를 사용하는 최대 6000 bar의 표준 고압 환경에는 부르동관(EN 837-1)을 사용하십시오.
- 최대 40 bar의 점성, 결정성 또는 슬러리 유체에는 다이어프램 소자(EN 837-2)를 적용하여 데드 스페이스 막힘을 방지하십시오.
- 0 ~ 600 mbar 사이의 저압 건조 기체 측정에는 캡슐 소자를 사용하여 모세관 현상으로 인한 유체 잔류를 방지하십시오.
- 부식성이 매우 높은 공정에서 Hastelloy나 티타늄 같은 특수 접액부 재질이 필요할 경우 다이어프램 소자를 선택하십시오.
Часто задаваемые вопросы
What is the main difference between Bourdon tube and diaphragm pressure gauges?
Bourdon tube gauges work by pressure uncoiling a curved tube and suit high-pressure clean media (up to 6000 bar). Diaphragm gauges use a flexible membrane deflection and are designed for low pressures (<40 bar) with viscous, corrosive, or slurry media where dead-space clogging is a concern.
What pressure range can a capsule gauge measure?
Capsule elements operate effectively from 0–1 mbar up to 600 mbar. They are purpose-built for very low-pressure dry gas measurement. Above 600 mbar, the dual-diaphragm design becomes inefficient and a standard Bourdon tube is preferred.
Can a Bourdon tube gauge measure corrosive media?
Yes — specify 316L stainless steel or Hastelloy C-276 Bourdon tubes for moderately to highly corrosive media. For extremely aggressive liquids (acids, chlorides), add a diaphragm seal with PTFE fill fluid to isolate the Bourdon element from direct contact.
Why does vibration damage Bourdon tube gauges?
Continuous vibration causes work hardening and fatigue cracking in the Bourdon tube material. In vibrating environments, specify a liquid-filled gauge (glycerine or silicone fill) which dampens pointer flutter, reduces internal wear, and extends service life by 3–5×.
Which gauge type is required for ATEX explosive-atmosphere service?
Any gauge can be ATEX-certified — the certification applies to the enclosure, not the sensing element type. However, diaphragm gauges are often preferred in chemical ATEX zones because they eliminate the Bourdon tube socket cavity where process residue could accumulate and create ignition risk.