При выборе датчика давления для оборудования сверхвысокого давления соответствие соединительных элементов и достаточный запас прочности напрямую влияют на надежность измерений и безопасность персонала. При выборе нельзя ориентироваться только на диапазон измерения и размер резьбы: необходимо комплексно учитывать пиковое давление, среду, температуру и допустимое давление всей системы соединительных элементов.

I. Сначала определите фактические условия эксплуатации и границы давления

Различайте рабочее, пиковое и заданное давление

Сначала соберите данные о нормальном и максимальном рабочем давлении оборудования, частоте его пусков и остановок, а также времени выдержки под давлением. Для такого оборудования, как гидравлические прессы и стенды для испытаний под давлением, следует также учитывать переключение направления потока, быстрое закрытие клапанов и сброс давления: кратковременные пики давления могут превышать стабильное давление, отображаемое прибором.

Например, нормальное рабочее давление оборудования 100 MPa не означает, что достаточно выбрать диапазон измерения 100 MPa. Если измерениями или надежными расчетами подтверждено, что переходный пик достигает 130 MPa, его необходимо учитывать при выборе, а также проверять динамическую характеристику датчика и допустимые условия давления.

Также следует уточнить, используется ли избыточное или абсолютное давление, определить тип среды, максимальную и минимальную температуру, наличие коррозионного воздействия, частиц или газожидкостной смеси. Эти сведения влияют на выбор материалов, контактирующих со средой, типа уплотнения и способа монтажа.

II. Подбирайте монтажное соединение с учетом всей конструкции соединения

Одинаковая резьба не означает полной взаимозаменяемости

При выборе соединения необходимо одновременно проверить стандарт резьбы, ее размер, шаг, направление, эффективную длину зацепления и расположение уплотнения. Обозначение M20×1.5 указывает лишь на часть параметров соединения. Нельзя считать, что два конца можно надежно герметизировать, только на основании внешнего сходства или возможности свинтить детали.

В соединениях для сверхвысокого давления уплотнение может обеспечиваться конической, сферической или торцевой поверхностью либо специальной металлической уплотнительной конструкцией. Даже если номинальные размеры соединений разных производителей близки, углы уплотнительных поверхностей, размеры контактных участков и требования к обработке могут различаться. Ориентируйтесь на чертежи соединений, согласованные обеими сторонами.

Перед монтажом также проверьте состояние поверхностей гнезда, соединительного элемента и уплотнительной поверхности, чтобы исключить царапины, вмятины и посторонние загрязнения. Соблюдайте указания производителя соответствующей соединительной системы по моменту затяжки, смазке и условиям повторного использования уплотнительных элементов.

Параметры проверки распространенных типов соединений

III. Запас прочности должен охватывать всю цепь, находящуюся под давлением

Не путайте диапазон измерения, перегрузочное и разрывное давление

Диапазон измерения определяет пределы, в которых прибор обеспечивает установленные характеристики измерений; допустимое перегрузочное давление указывает, какое давление выше верхнего предела диапазона изделие может выдерживать в заданных условиях; разрывное давление связано с пределом разрушения конструкции. Эти понятия различаются: разрывное давление нельзя считать нормальным рабочим давлением, а точность, заявленную для прибора, нельзя считать гарантированной во время перегрузки.

При выборе нормальные измеряемые значения должны находиться в подходящем диапазоне, а ожидаемое максимальное давление и переходные пики должны соответствовать установленным производителем допустимым условиям. Требуемый запас зависит от циклов давления, продолжительности ударной нагрузки, температуры, среды и применимых стандартов. Нельзя применять один фиксированный коэффициент для всех случаев.

Для оборудования с нормальным рабочим давлением 100 MPa и возможным пиком до 130 MPa, например, при выборе диапазона 0–160 MPa нормальное давление составит около 62,5% от верхнего предела диапазона, а пиковое — около 81,25%. Это лишь пример доли диапазона, а не подтверждение безопасности данной модели или всей системы. Необходимо также проверить динамические характеристики, усталостный ресурс и допустимые условия для всех соединительных элементов.

Проверяйте всю цепь по самому слабому компоненту

Полная цепь, находящаяся под давлением, обычно включает точку отбора давления оборудования, гнездо, соединительный элемент, переходник, клапан, трубопровод и датчик давления. Каждый компонент должен иметь номинальное давление, соответствующее фактической температуре и среде. Недостаточный запас прочности любого элемента нельзя компенсировать увеличением диапазона измерения датчика.

Особое внимание следует уделять переходникам: они могут увеличивать количество уплотнительных соединений и изменять распределение нагрузки. Если переходник необходим, убедитесь, что его конструкция спроектирована и проверена, и проверьте типы соединений на обоих концах, допустимое давление и монтажные габариты. Не допускайте самостоятельной сборки на месте из деталей с неизвестными характеристиками.

Устройства защиты от избыточного давления следует оценивать отдельно в соответствии с конструкцией оборудования. Датчик давления предназначен прежде всего для измерений. Его выходной сигнал или собственная способность выдерживать перегрузку не могут заменить надлежащим образом спроектированные меры защиты.

IV. Учитывайте динамические измерения и взаимодействие с оборудованием

Удары давления и место установки

По возможности выбирайте место отбора давления вдали от сильной вибрации, высокотемпературного излучения и зон, где могут скапливаться загрязнения. Длинные импульсные трубки, дросселирующие элементы или демпфирующие устройства могут снизить воздействие ударов, но также изменить быстродействие измерений. Если необходимо фиксировать быстрые пики, оцените быстродействие датчика, трубопровода и системы сбора данных.

При наличии пульсаций или частых циклов давления, помимо статической прочности, уточните у производителя допустимые циклические режимы и усталостные характеристики. Низкое среднее давление в течение длительного времени не является основанием игнорировать регулярно возникающие пиковые значения.

Оборудованию также может потребоваться одновременный контроль механических величин, таких как ход гидроцилиндра и деформация заготовки. Для анализа рабочего состояния можно совместно использовать данные измерения перемещения и график давления, однако сигнал перемещения не заменяет проверку компонентов, находящихся под давлением, или средства защиты.

Подбор оборудования для измерения перемещения

Китайский датчик перемещения TWR — линейный датчик перемещения с дифференциальной тягой, индуктивный датчик с возвратным ходом может использоваться для измерения относительного перемещения, а также механических величин, предварительно преобразованных в изменение перемещения. Он подходит для использования в составе систем сбора данных о состоянии оборудования.

Для этого изделия предусмотрено питание 12–24 VDC и несколько вариантов аналогового выхода; диапазон рабочих температур составляет -20 ℃～120 ℃, время предварительного прогрева — 5 минут. При настройке проверьте, соответствуют ли требованиям оборудования выбранные характеристики выхода, диапазон измерения, монтажные размеры и температура на месте установки.

При совместном сборе данных о давлении и перемещении необходимо также согласовать частоту дискретизации обоих сигналов и способ синхронизации времени, чтобы задержки сбора не искажали соответствие данных на графиках. Фактические результаты измерений следует подтвердить при наладке всего оборудования.

V. Подготовка к приемке монтажа и подбору изделия

Фиксируйте согласованные параметры в чертежах и документации

До начала монтажа специалисты с соответствующей квалификацией и опытом должны проверить чертежи соединений, документы на материалы и техническую документацию на изделие, а также убедиться в чистоте контактирующих со средой поверхностей и выполнить сборку в соответствии с указаниями производителя. Программа испытаний под давлением, меры изоляции и порядок работ должны соответствовать применимым к оборудованию стандартам и требованиям безопасности на объекте.

После ввода в эксплуатацию планируйте проверки на утечки, контроль нулевой точки и периодическую калибровку с учетом условий работы. При необычных колебаниях давления, утечке в соединении или дрейфе сигнала сначала остановите оборудование в соответствии с регламентом, изолируйте его и убедитесь, что давление полностью сброшено, а затем проводите проверку. Не разбирайте соединения под давлением.

Для подбора изделия предоставьте компании Xi'an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. сведения о нормальном и максимальном давлении, известных пиковых значениях, среде, температуре, типе давления, чертежи соединений и требования к выходному сигналу, а также информацию о циклах давления и монтажном пространстве. На основании этих данных технические специалисты проверят совместимость датчика и всей системы соединений и предложат конкретную конфигурацию.