Основи на диафрагмените уплътнения и избор на материали

Диафрагмените уплътнения изолират измервателните уреди за налягане от процесните среди, които биха повредили стандартните предаватели. Уплътнението се състои от гъвкава диафрагма, горен корпус, долен корпус и пълнежна течност. Процесното налягане огъва диафрагмата, предавайки силата чрез пълнежната течност към сензорния елемент на уреда.

Първо, изберете материали за диафрагмата, съвместими с процесната течност. Неръждаема стомана 316L покрива повечето приложения. Hastelloy C-276 устоява на силни окислители и хлориди. Танталът издържа на солна киселина и влажен хлор. Диафрагми с PTFE покритие осигуряват универсална химическа устойчивост, но имат по-ниски граници на налягане и температура.

Второ, определете пълнежните течности според температурата на процеса и съвместимостта. Силиконово масло DC200 работи от -40°C до +205°C. Смеси от глицерин и вода са подходящи за хранителни приложения. Халогенни масла се използват безопасно при кислородни услуги. Пълнежи за високи температури като DC704 работят до +315°C. Никога не използвайте стандартни пълнежи над техните температурни граници — термичното разширение създава прекомерно налягане и грешки в измерванията.

Конфигурация за директен монтаж

Директният монтаж прикрепя предавателя непосредствено до процесната връзка. Тази конфигурация осигурява най-бързо време за реакция и най-висока точност. Минималното разстояние между процеса и сензора елиминира ефектите на капилярната тръба върху динамиката на измерването.

Инсталирайте директно монтирани уплътнения при процеси с температури под границите на предавателя. Предаватели Rosemount 3051S издържат процесни температури до +121°C на уплътнението. Предавателят за налягане Yokogawa DPharp EJA Series достига до +150°C с подходящи пълнежни течности. Измерете действителната температура на процеса на мястото на уплътнението — повърхностната температура често надвишава температурата на течността.

Освен това, директният монтаж намалява разходите за инсталация чрез елиминиране на капилярни тръби и допълнителни монтажни елементи. Компактната конструкция пасва в ограничени пространства. Въпреки това, предавателят трябва да издържа на околните условия близо до процеса, включително вибрации и температурно излъчване.

Отдалечен монтаж с капилярни тръби

Отдалеченият монтаж отделя предавателя от процесната връзка чрез капилярна тръба, пълна с хидравлична течност. Тази конфигурация защитава предавателите от екстремни температури, корозивни пари и силни вибрации. Предавателят се монтира в благоприятна среда, докато уплътнението е в контакт с агресивния процес.

Дължината на капилярната тръба влияе на времето за реакция на измерването. Капилярна тръба с дължина 3 метра и вътрешен диаметър 3 мм създава около 2-секундно забавяне при промени в налягането. По-големи дължини до 15 метра увеличават забавянето до 10 секунди или повече. Изберете диаметъра и дължината на капилярната тръба за приемливо време за реакция — не превишавайте обща дължина от 25 метра.

Температурните градиенти по капилярните тръби въвеждат грешки в измерването. Вертикална капилярна тръба с дължина 10 метра и температурна разлика 50°C между процеса и предавателя създава около 0.5% грешка на обхвата. Монтирайте капилярите с минимална промяна на височината. Използвайте топлоизолация, за да поддържате равномерна температура по дължината на тръбата.

Техники за удължен и фланцов монтаж

Удължените диафрагмени уплътнения увеличават разстоянието между процесната връзка и уреда без капилярна тръба. Удълженията варират от 50 мм до 300 мм дължина. Тази конструкция е подходяща за приложения, изискващи достъп до уреда, като същевременно поддържа директна механична връзка. Удължените уплътнения намаляват бързите пулсации на налягането, характерни за изпускателните линии на бутални помпи.

Фланцовият монтаж осигурява уплътнени връзки за съдове и тръбопроводи. Фланци ANSI клас 150 до 2500 съответстват на спецификациите на процесните тръбопроводи. Определете типа лице на фланеца — повдигнато лице (RF) за стандартни приложения, пръстеновидно съединение (RTJ) за високонапорни водородни услуги. Проверете съвместимостта на уплътненията с процесната течност и пълнежната течност.

Резбовият монтаж е подходящ за по-малки размери тръби и по-ниски налягания. Стандартни връзки са NPT 1/2 инча или 3/4 инча. Нанесете подходящ уплътнител за резби, съвместим с процеса. Резбовите връзки рискуват залепване при неръждаема стомана — използвайте антизалепващ състав пестеливо. Никога не превишавайте зададените въртящи моменти — прекомерното затягане деформира диафрагмите и създава нулеви отклонения.

Процедура за монтаж и пускане в експлоатация

• Стъпка 1: Проверете диафрагменото уплътнение за транспортни повреди. Прегледайте повърхността на диафрагмата за драскотини или деформации. Уверете се, че пълнежната течност е налична чрез леко почукване — липсата на разливане показва изтичане.
• Стъпка 2: Потвърдете съвместимостта на материалите. Уверете се, че материалът на диафрагмата, пълнежната течност и уплътнителните материали съответстват на химията и температурния диапазон на процесната течност. Проверете таблиците за химическа устойчивост.
• Стъпка 3: Монтирайте уплътнението първо на процесната връзка. Затегнете болтовете на фланеца по звездовиден модел до зададените стойности. При резбови връзки нанесете уплътнител само на външните резби — предотвратете замърсяване на кухината на диафрагмата.
• Стъпка 4: Монтирайте предавателя на крайното място. Уверете се, че капилярната тръба има достатъчен радиус на огъване — минимум 75 мм, за да се предотврати пречупване. Поддържайте капилярната тръба на всеки 1 метър, за да избегнете умора от вибрации.
• Стъпка 5: Проверете дали системата е напълно запълнена без въздушни джобове. Почукайте леко по капилярната тръба, докато наблюдавате изхода на предавателя. Непостоянните показания показват наличие на въздух, което изисква фабрично презареждане.
• Стъпка 6: Извършете калибриране на нула и обхват. Прилагайте известни налягания на мястото на уплътнението, а не на предавателя. Компенсирайте разликите във височината чрез локалния операторски интерфейс на предавателя.

Заключение и препоръки за действие

Най-честите повреди на диафрагмените уплътнения произтичат от неправилен избор на пълнежна течност и повреди на капилярната тръба. Потвърдете съвместимостта на пълнежната течност с процесните условия и температурните ограничения на предавателя. Защитете капилярните тръби от механични повреди и температурни градиенти. Документирайте спецификациите на уплътнението в системата за поддръжка за бъдещи справки.

Проверявайте диафрагмените уплътнения при всяко спиране на процеса. Търсете корозия на диафрагмата, натрупвания на покрития и изтичане на пълнежната течност. Подменяйте уплътненията при наличие на каквито и да е признаци на деградация — изчакването до пълна повреда рискува замърсяване на процеса и непланирани прекъсвания. Правилно избрано и монтирано диафрагмено уплътнение осигурява години надеждна работа при най-тежки процесни условия.

Автор: Чжан Хуа е инженер по индустриална автоматизация с над 10 години опит в PLC, DCS и системи за управление.