دانش دقیق - ابزار اندازه‌گیری فشار

در فرآیند تولید مواد شیمیایی، فشار نه تنها بر رابطه تعادل و سرعت واکنش فرآیند تولید تأثیر می‌گذارد، بلکه بر پارامترهای مهم تعادل مواد سیستم نیز تأثیر می‌گذارد. در فرآیند تولید صنعتی، برخی به فشار بالایی بسیار بالاتر از فشار اتمسفر نیاز دارند، مانند پلی‌اتیلن فشار بالا. پلیمریزاسیون در فشار بالای ۱۵۰ مگاپاسکال انجام می‌شود و برخی دیگر باید در فشار منفی بسیار پایین‌تر از فشار اتمسفر انجام شوند. مانند تقطیر در خلاء در پالایشگاه‌های نفت. فشار بخار فشار بالای کارخانه شیمیایی PTA 8.0 مگاپاسکال و فشار اکسیژن حدود ۹.۰ مگاپاسکال است. اندازه‌گیری فشار بسیار گسترده است، اپراتور باید به شدت از قوانین استفاده از ابزارهای مختلف اندازه‌گیری فشار پیروی کند، نگهداری روزانه را تقویت کند و هرگونه سهل‌انگاری یا بی‌دقتی را رعایت کند. همه اینها ممکن است خسارات و زیان‌های بزرگی را متحمل شود و در دستیابی به اهداف کیفیت بالا، بازده بالا، مصرف کم و تولید ایمن شکست بخورد.

بخش اول: مفاهیم اولیه اندازه‌گیری فشار

• تعریف استرس

در تولید صنعتی، آنچه که معمولاً به عنوان فشار شناخته می‌شود، به نیرویی اشاره دارد که به طور یکنواخت و عمودی بر واحد سطح اعمال می‌شود و اندازه آن توسط مساحت تحمل نیرو و اندازه نیروی عمودی تعیین می‌شود. به صورت ریاضی به صورت زیر بیان می‌شود:
P=F/S که در آن P فشار، F نیروی عمودی و S مساحت نیرو است.

• واحد فشار

در فناوری مهندسی، کشور من از سیستم بین‌المللی واحدها (SI) استفاده می‌کند. واحد محاسبه فشار پاسکال (Pa) است، 1Pa فشاری است که توسط نیروی 1 نیوتن (N) که به صورت عمودی و یکنواخت بر روی مساحت 1 متر مربع (M2) اعمال می‌شود، ایجاد می‌شود و به صورت N/m2 (نیوتن بر متر مربع) بیان می‌شود. علاوه بر پاسکال، واحد فشار می‌تواند کیلوپاسکال و مگاپاسکال نیز باشد. رابطه تبدیل بین آنها به صورت زیر است: 1MPA=103KPA=106PA
به دلیل سال‌ها عادت، فشار اتمسفر مهندسی هنوز در مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به منظور تسهیل تبدیل متقابل در عمل، روابط تبدیل بین چندین واحد اندازه‌گیری فشار متداول در 2-1 فهرست شده است.

• راه‌های ابراز استرس

سه روش برای بیان فشار وجود دارد: فشار مطلق، فشار گیج، فشار منفی یا خلاء.
فشار تحت خلاء مطلق، فشار صفر مطلق نامیده می‌شود و فشاری که بر اساس فشار صفر مطلق بیان می‌شود، فشار مطلق نامیده می‌شود.
فشار گیج، فشاری است که بر اساس فشار اتمسفر بیان می‌شود، بنابراین دقیقاً یک اتمسفر (0.01 مگاپاسکال) با فشار مطلق فاصله دارد.
یعنی: P جدول = P کاملاً - P بزرگ (۲-۲)
فشار منفی اغلب خلاء نامیده می‌شود.
از فرمول (2-2) می‌توان دریافت که فشار منفی، فشار گیج است وقتی که فشار مطلق کمتر از فشار اتمسفر باشد.
رابطه بین فشار مطلق، فشار گیج، فشار منفی یا خلاء در شکل زیر نشان داده شده است:

بیشتر مقادیر نشانگر فشار مورد استفاده در صنعت، فشار گیج هستند، یعنی مقدار نشانگر فشارسنج، اختلاف بین فشار مطلق و فشار اتمسفر است، بنابراین فشار مطلق مجموع فشار گیج و فشار اتمسفر است.

بخش 2 طبقه بندی ابزارهای اندازه گیری فشار
محدوده فشاری که باید در تولید مواد شیمیایی اندازه‌گیری شود بسیار گسترده است و هر کدام تحت شرایط فرآیندی مختلف، ویژگی‌های خاص خود را دارند. این امر مستلزم استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری فشار با ساختارهای متفاوت و اصول کاری متفاوت برای برآورده کردن نیازهای مختلف تولید است. الزامات متفاوت.
طبق اصول تبدیل مختلف، ابزارهای اندازه‌گیری فشار را می‌توان تقریباً به چهار دسته تقسیم کرد: فشارسنج‌های ستون مایع؛ فشارسنج‌های الاستیک؛ فشارسنج‌های الکتریکی؛ فشارسنج‌های پیستونی.

• فشارسنج ستون مایع

اصل کار فشارسنج ستون مایع بر اساس اصل هیدرواستاتیک است. ابزار اندازه‌گیری فشار ساخته شده بر اساس این اصل دارای ساختار ساده‌ای است، استفاده از آن راحت است، دقت اندازه‌گیری نسبتاً بالایی دارد، ارزان است و می‌تواند فشارهای کوچک را اندازه‌گیری کند، بنابراین در تولید بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فشارسنج‌های ستون مایع را می‌توان با توجه به ساختارهای مختلفشان به فشارسنج‌های لوله U شکل، فشارسنج‌های تک لوله‌ای و فشارسنج‌های لوله مایل تقسیم کرد.

• فشارسنج الاستیک

فشارسنج الاستیک به دلیل مزایای زیر مانند ساختار ساده، استحکام و قابلیت اطمینان، محدوده اندازه‌گیری وسیع، سهولت استفاده، سهولت خواندن، قیمت پایین و دقت کافی، به طور گسترده در تولید مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به راحتی می‌توان با آن دستورالعمل‌های ارسال و از راه دور، ضبط خودکار و غیره را انجام داد.
فشارسنج الاستیک با استفاده از عناصر الاستیک مختلف با اشکال مختلف ساخته می‌شود تا تحت فشار مورد اندازه‌گیری، تغییر شکل الاستیک ایجاد کند. در محدوده الاستیک، جابجایی خروجی عنصر الاستیک با فشار مورد اندازه‌گیری رابطه خطی دارد. بنابراین، مقیاس آن یکنواخت است، اجزای الاستیک متفاوت هستند، محدوده اندازه‌گیری فشار نیز متفاوت است، مانند دیافراگم موجدار و اجزای دمنده که عموماً در موارد اندازه‌گیری فشار کم و فشار پایین استفاده می‌شوند، لوله فنری تک سیم‌پیچ (به اختصار لوله فنری) و لوله فنری چندگانه برای اندازه‌گیری فشار بالا، متوسط ​​یا خلاء استفاده می‌شوند. در میان آنها، لوله فنری تک سیم‌پیچ محدوده اندازه‌گیری فشار نسبتاً وسیعی دارد، بنابراین بیشترین کاربرد را در تولید مواد شیمیایی دارد.

• فرستنده‌های فشار

در حال حاضر، فرستنده‌های فشار الکتریکی و پنوماتیکی به طور گسترده در کارخانه‌های شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها ابزاری هستند که به طور مداوم فشار اندازه‌گیری شده را اندازه‌گیری کرده و آن را به سیگنال‌های استاندارد (فشار هوا و جریان) تبدیل می‌کنند. آنها می‌توانند در فواصل طولانی منتقل شوند و فشار را می‌توان در اتاق کنترل مرکزی نشان داد، ثبت یا تنظیم کرد. آنها را می‌توان بر اساس محدوده‌های مختلف اندازه‌گیری به فشار کم، فشار متوسط، فشار بالا و فشار مطلق تقسیم کرد.

بخش ۳ مقدمه‌ای بر ابزارهای فشار در کارخانه‌های شیمیایی
در کارخانه‌های شیمیایی، معمولاً از فشارسنج‌های لوله بوردون برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شود. با این حال، فشارسنج‌های دیافراگمی، دیافراگم موج‌دار و مارپیچی نیز بسته به شرایط کار و مواد مورد نیاز استفاده می‌شوند.
قطر اسمی گیج فشار در محل ۱۰۰ میلی‌متر است و جنس آن از فولاد ضد زنگ است. این گیج فشار برای تمام شرایط آب و هوایی مناسب است. این گیج فشار با اتصال مخروطی مثبت ۱/۲HNPT، شیشه ایمنی و غشای تهویه، نشانگر و کنترل در محل، پنوماتیکی است. دقت آن ±۰.۵٪ از مقیاس کامل است.
ترانسمیتر فشار الکتریکی برای انتقال سیگنال از راه دور استفاده می‌شود. این ترانسمیتر با دقت بالا، عملکرد خوب و قابلیت اطمینان بالا مشخص می‌شود. دقت آن ±0.25٪ از مقیاس کامل است.
سیستم هشدار یا قفل داخلی از یک سوئیچ فشار استفاده می‌کند.

بخش ۴ نصب، استفاده و نگهداری فشارسنج‌ها
دقت اندازه‌گیری فشار نه تنها به دقت خود گیج فشار مربوط می‌شود، بلکه به نصب منطقی آن، صحیح بودن یا نبودن آن و نحوه استفاده و نگهداری از آن نیز بستگی دارد.

• نصب فشارسنج

هنگام نصب فشارسنج، باید به مناسب بودن روش فشار و محل انتخاب شده توجه شود، که تأثیر مستقیمی بر طول عمر، دقت اندازه‌گیری و کیفیت کنترل آن دارد.
الزامات مربوط به نقاط اندازه‌گیری فشار، علاوه بر انتخاب صحیح محل اندازه‌گیری فشار خاص روی تجهیزات تولید، در حین نصب، سطح انتهایی داخلی لوله فشار وارد شده به تجهیزات تولید باید با دیواره داخلی نقطه اتصال تجهیزات تولید هم‌سطح نگه داشته شود. برای اطمینان از به دست آوردن صحیح فشار استاتیک، نباید هیچ برآمدگی یا برآمدگی وجود داشته باشد.
محل نصب به راحتی قابل مشاهده است و تلاش می‌شود از تأثیر لرزش و دمای بالا جلوگیری شود.
هنگام اندازه‌گیری فشار بخار، باید یک لوله میعانات نصب شود تا از تماس مستقیم بین بخار با دمای بالا و قطعات جلوگیری شود و لوله باید همزمان عایق‌بندی شود. برای محیط‌های خورنده، باید مخازن ایزوله پر از محیط خنثی نصب شود. به طور خلاصه، با توجه به خواص مختلف محیط اندازه‌گیری شده (دمای بالا، دمای پایین، خوردگی، کثیفی، تبلور، رسوب، ویسکوزیته و غیره)، اقدامات ضد خوردگی، ضد یخ‌زدگی و ضد انسداد مربوطه را انجام دهید. همچنین باید یک شیر قطع و وصل بین دریچه فشارسنج و گیج فشار نصب شود، به طوری که هنگام تعمیر گیج فشار، شیر قطع و وصل باید در نزدیکی دریچه فشارسنج نصب شود.
در صورت تأیید در محل و شستشوی مکرر لوله ضربه، شیر قطع و وصل می‌تواند یک سوئیچ سه طرفه باشد.
کاتتر هدایت کننده فشار نباید خیلی بلند باشد تا کندی نشانگر فشار را کاهش دهد.

• استفاده و نگهداری از فشارسنج

در تولید مواد شیمیایی، گیج‌های فشار اغلب تحت تأثیر محیط اندازه‌گیری شده مانند خوردگی، انجماد، تبلور، ویسکوزیته، گرد و غبار، فشار بالا، دمای بالا و نوسانات شدید قرار می‌گیرند که اغلب باعث خرابی‌های مختلف گیج می‌شوند. برای اطمینان از عملکرد طبیعی دستگاه، کاهش وقوع خرابی‌ها و افزایش طول عمر مفید، لازم است قبل از شروع تولید، بازرسی و تعمیر و نگهداری منظم به خوبی انجام شود.
۱. تعمیر و نگهداری و بازرسی قبل از شروع تولید:
قبل از شروع تولید، معمولاً آزمایش فشار روی تجهیزات فرآیندی، خطوط لوله و غیره انجام می‌شود. فشار آزمایش معمولاً حدود ۱.۵ برابر فشار عملیاتی است. شیر متصل به دستگاه باید در طول آزمایش فشار فرآیند بسته باشد. شیر روی دستگاه اندازه‌گیری فشار را باز کنید و بررسی کنید که آیا نشتی در اتصالات و جوشکاری وجود دارد یا خیر. در صورت مشاهده هرگونه نشتی، باید به موقع برطرف شود.
پس از اتمام تست فشار. قبل از آماده شدن برای شروع تولید، بررسی کنید که آیا مشخصات و مدل فشارسنج نصب شده با فشار سیال مورد نیاز فرآیند مطابقت دارد یا خیر؛ آیا فشارسنج کالیبره شده دارای گواهینامه است یا خیر و در صورت وجود خطا، باید به موقع اصلاح شود. فشارسنج مایع باید با سیال عامل پر شود و نقطه صفر باید اصلاح شود. فشارسنج مجهز به دستگاه ایزوله کننده باید مایع ایزوله کننده اضافه کند.
۲. نگهداری و بازرسی فشارسنج هنگام رانندگی:
در طول راه‌اندازی تولید، اندازه‌گیری فشار سیال ضربان‌دار، به منظور جلوگیری از آسیب به فشارسنج به دلیل ضربه آنی و فشار بیش از حد، شیر باید به آرامی باز شود و شرایط عملیاتی رعایت شود.
برای فشارسنج‌هایی که بخار یا آب گرم را اندازه‌گیری می‌کنند، قبل از باز کردن شیر روی فشارسنج، کندانسور باید با آب سرد پر شود. هنگامی که نشتی در دستگاه یا خط لوله پیدا شد، شیر روی دستگاه فشارسنج باید به موقع قطع شود و سپس به رفع آن اقدام شود.
۳. نگهداری روزانه گیج فشار:
دستگاه در حال کار باید هر روز به طور منظم بررسی شود تا کنتور تمیز بماند و سلامت آن بررسی شود. در صورت مشاهده مشکل، آن را به موقع برطرف کنید.