A membránzár alapjai és anyagválasztás

A membránzárak elszigetelik a nyomásmérő műszereket azoktól a folyamatközegektől, amelyek károsíthatnák a szabványos adókat. A zár egy rugalmas membránból, felső és alsó házból, valamint töltőfolyadékból áll. A folyamatnyomás meghajlítja a membránt, amely a töltőfolyadékon keresztül továbbítja az erőt a műszer érzékelő eleméhez.

Először válasszunk membrán anyagokat, amelyek kompatibilisek a folyamatközeggel. A 316L rozsdamentes acél a legtöbb alkalmazáshoz megfelelő. A Hastelloy C-276 ellenáll az erős oxidálószereknek és kloridoknak. A tantál ellenáll a sósavnak és a nedves klórnak. A PTFE-bevonatú membránok univerzális kémiai ellenállást biztosítanak, de alacsonyabb nyomás- és hőmérsékleti határokkal rendelkeznek.

Másodszor, válasszuk ki a töltőfolyadékot a folyamat hőmérséklete és kompatibilitása alapján. A DC200 szilikonolaj -40°C és +205°C között használható. A glicerin-víz keverékek élelmiszeripari alkalmazásokhoz alkalmasak. A halokarbon olajok biztonságosan kezelik az oxigénes szolgáltatást. A magas hőmérsékletű töltőanyagok, mint a DC704, akár +315°C-ig működnek. Soha ne használjunk szabványos töltőfolyadékot a megadott hőmérsékleti határ felett — a hőtágulás túlzott nyomást és mérési hibákat okoz.

Közvetlen szerelési konfiguráció

A közvetlen szerelés során az adót közvetlenül a folyamatcsatlakozás mellé helyezik. Ez a konfiguráció biztosítja a leggyorsabb válaszidőt és a legnagyobb pontosságot. A folyamat és az érzékelő közötti minimális távolság kiküszöböli a kapilláris cső hatásait a mérési dinamikában.

Telepítsünk közvetlenül szerelt zárakat olyan folyamatokra, amelyek hőmérséklete az adó határértékei alatt van. A Rosemount 3051S adók a zárnál akár +121°C-os folyamat hőmérsékletet is kezelnek. A Yokogawa DPharp EJA sorozatú nyomásadó megfelelő töltőfolyadékokkal +150°C-ig használható. Mérjük meg a tényleges folyamat hőmérsékletét a zár helyén — a felületi hőmérséklet gyakran meghaladja a folyadék hőmérsékletét.

Továbbá, a közvetlen szerelés csökkenti a telepítési költségeket azáltal, hogy kiküszöböli a kapilláris csöveket és a további szerelési alkatrészeket. A kompakt egység szűk helyeken is elfér. Ugyanakkor az adónak el kell viselnie a folyamat közeli környezeti feltételeket, beleértve a rezgést és a hősugárzást.

Távoli szerelés kapilláris csövekkel

A távoli szerelés során az adót a folyamatcsatlakozástól kapilláris cső választja el, amely hidraulikus folyadékkal van töltve. Ez a konfiguráció védi az adókat a szélsőséges hőmérsékletektől, korróziós gőzöktől és erős rezgésektől. Az adó egy kedvező környezetben helyezkedik el, míg a zár érintkezik a kemény folyamatközeggel.

A kapilláris cső hossza befolyásolja a mérési válaszidőt. Egy 3 méteres, 3 mm belső átmérőjű kapilláris körülbelül 2 másodperces késleltetést okoz a nyomásváltozásoknál. A 15 méterig terjedő hosszabbítások 10 másodperc vagy annál nagyobb késleltetést eredményeznek. Méretezzük a kapilláris átmérőjét és hosszát az elfogadható válaszidő érdekében — a teljes hossz ne haladja meg a 25 métert.

A kapilláris csövek mentén kialakuló hőmérséklet-különbségek mérési hibákat okoznak. Egy 10 méteres, függőleges kapilláris, amelynél 50°C a különbség a folyamat és az adó között, körülbelül 0,5% tartományhibát eredményez. Telepítsük a kapillárisokat minimális magasságkülönbséggel. Használjunk hőszigetelést a csőhossz mentén egységes hőmérséklet fenntartásához.

Hosszabbított és peremes szerelési technikák

A hosszabbított membránzárak növelik a távolságot a folyamatcsatlakozás és a műszer között kapilláris cső nélkül. A hosszabbítások 50 mm-től 300 mm-ig terjednek. Ez a kialakítás olyan alkalmazásokhoz alkalmas, ahol a műszer hozzáférhetősége fontos, miközben megmarad a közvetlen mechanikai kapcsolat. A hosszabbított zárak csillapítják a gyors nyomáspulzációkat, amelyek jellemzőek a dugattyús szivattyúk nyomóvezetékében.

A peremes szerelés zárt csatlakozásokat biztosít tartály- és csővezeték alkalmazásokhoz. Az ANSI 150-től 2500 osztályú peremek megfelelnek a folyamatcső specifikációknak. Adja meg a perem felületét — kiemelt felület (RF) szabványos alkalmazásokhoz, gyűrűs tömítés (RTJ) nagy nyomású hidrogénszolgáltatáshoz. Ellenőrizze a tömítés kompatibilitását a folyamatközeggel és a töltőfolyadékkal.

A menetes szerelés kisebb csőméretekhez és alacsonyabb nyomású alkalmazásokhoz alkalmas. Az NPT 1/2 hüvelykes vagy 3/4 hüvelykes csatlakozások szabványosak. Alkalmazzon megfelelő menettömítő anyagot, amely kompatibilis a folyamattal. A menetes csatlakozásoknál rozsdamentes acél esetén fennáll a berágódás veszélye — használjon anti-seize anyagot mértékkel. Soha ne lépje túl a megadott nyomatékot — a túlzott meghúzás deformálja a membránokat és nullponteltolódást okoz.

Telepítési és üzembe helyezési eljárás

• 1. lépés: Ellenőrizze a membránzár egységet szállítási sérülések szempontjából. Vizsgálja meg a membrán felületét karcolások vagy deformációk után. Ellenőrizze, hogy a töltőfolyadék jelen van-e finom ütögetéssel — ha nincs locsogás, az szivárgásra utal.
• 2. lépés: Ellenőrizze az anyagok kompatibilitását. Győződjön meg róla, hogy a membrán anyaga, a töltőfolyadék és a tömítések megfelelnek a folyamatközeg kémiai összetételének és hőmérsékleti tartományának. Ellenőrizze a kémiai ellenállási táblázatokat.
• 3. lépés: Először szerelje fel a zárat a folyamatcsatlakozásra. Húzza meg a peremcsavarokat csillagmintában a megadott értékekre. Menetes csatlakozás esetén csak a külső meneteken alkalmazzon tömítőanyagot — kerülje a membrán üregének szennyeződését.
• 4. lépés: Szerelje fel az adót a végleges helyére. Biztosítsa, hogy a kapilláris cső hajlítási sugara legalább 75 mm legyen a megtörés elkerülése érdekében. Támassza alá a kapilláris csövet minden 1 méteren a rezgés miatti fáradás megelőzésére.
• 5. lépés: Ellenőrizze, hogy a rendszer teljesen fel van töltve, és nincs levegőbuborék. Finoman ütögesse meg a kapilláris csövet miközben figyeli az adó kimenetét. A szeszélyes jelek légzárványra utalnak, amely gyári újratöltést igényel.
• 6. lépés: Végezze el a nullpont és tartomány kalibrációt. Ismert nyomásokat alkalmazzon a zár helyén, ne az adónál. Kompenzálja a magasságkülönbségeket az adó helyi kezelőfelületén keresztül.

Összefoglalás és javaslatok

A membránzárak leggyakoribb meghibásodásai a nem megfelelő töltőfolyadék választásból és a kapilláris cső sérüléséből erednek. Ellenőrizze a töltőfolyadék kompatibilitását a folyamat feltételeivel és az adó hőmérsékleti határaival. Védje a kapilláris csöveket mechanikai sérülésektől és hőmérséklet-különbségektől. Dokumentálja a zár egység specifikációit a karbantartási rendszerben a későbbi hivatkozás érdekében.

Minden leálláskor vizsgálja meg a membránzárakat. Keresse a membrán korrózióját, bevonatlerakódásokat és töltőfolyadék szivárgást. Cserélje ki a bármilyen romlást mutató zárakat — a teljes meghibásodásra várás kockázatos, mert szennyezheti a folyamatot és nem tervezett leállásokat okozhat. Egy megfelelően kiválasztott és telepített membránzár évekig megbízható szolgáltatást nyújt a legkeményebb folyamatfeltételek között.

Szerző: Zhang Hua ipari automatizálási mérnök, több mint 10 éves tapasztalattal PLC, DCS és vezérlőrendszerek területén.