Метод настройки диапазона датчика перепада давления при мониторинге фильтров

При работе фильтра среда проходит через фильтрующий элемент, фильтровальный мешок или сетку, создавая перепад давления до и после фильтра. По мере постепенного накопления задержанных примесей сопротивление фильтрации возрастает, а перепад давления соответственно увеличивается. Датчик перепада давления с локальной индикацией позволяет непосредственно отображать разность давления между входом и выходом фильтра, обеспечивая основу для очистки, обратной продувки, замены фильтрующего элемента и поиска неисправностей.

При настройке диапазона нельзя ориентироваться только на перепад давления в момент ввода фильтра в эксплуатацию. Начальный перепад давления обычно невелик, однако при близком засорении фильтра, кратковременных колебаниях расхода, ударных нагрузках при пуске и остановке или переключении обратной продувки он может значительно возрасти. При слишком малом диапазоне датчик легко выйдет за пределы измерений; при слишком большом диапазоне разрешение отображения в нормальном рабочем диапазоне будет недостаточным, что затруднит определение ранней тенденции засорения.

При фактическом выборе оборудования основным ориентиром должен служить максимально допустимый перепад давления фильтра с учетом начального перепада при нормальном расходе, колебаний технологического расхода, изменений вязкости среды, тонкости фильтрующего материала и класса давления трубопровода. Для изделий с функцией цифровой индикации также необходимо подтвердить единицы отображения, способ настройки сигнализации, выходной сигнал и условия монтажа на объекте.

Как правило, перепад давления при нормальной работе фильтра должен находиться в диапазоне от 30% до 70% полной шкалы датчика перепада давления, а максимальный рабочий перепад давления рекомендуется ограничивать значением не более 80% полной шкалы. Это обеспечивает четкую повседневную индикацию и оставляет достаточный запас безопасности для нештатных условий и конца межсервисного интервала.

Основные основания для расчета диапазона

Сначала определите начальный перепад давления и перепад давления замены

Начальный перепад давления — это фактическая разность давления между входом и выходом фильтра при чистом фильтрующем элементе или фильтровальном мешке и стабильном расходе. По возможности это значение следует получать путем измерений непосредственно на объекте, а не только на основе эмпирической оценки. Для систем фильтрации жидкостей обычный начальный перепад давления может составлять от 0.01MPa до 0.05MPa, однако конкретное значение по-прежнему зависит от расхода, размера пор фильтрующего материала и свойств среды.

Перепад давления замены, также называемый конечным перепадом давления, — это максимально допустимый перепад давления, возникающий при необходимости очистки фильтра или замены фильтрующего материала. В первую очередь следует руководствоваться техническими требованиями, предоставленными изготовителем фильтра или поставщиком фильтрующего материала. Например, если для фильтра с фильтровальным мешком установлен перепад давления замены 0.10MPa, диапазон датчика нельзя выбирать только от 0 до 0.10MPa.

При отсутствии четких требований порог обслуживания следует определять с учетом стойкости корпуса фильтра к давлению, запаса напора насоса, допустимого падения давления на оборудовании ниже по потоку и непрерывности производства. Для тонкой фильтрации, защитной фильтрации или непрерывных производственных процессов обслуживание рекомендуется выполнять до достижения расчетного верхнего предела перепада давления, чтобы избежать повреждения фильтрующего материала, недостаточного расхода или отказа байпаса.

Для расчета диапазона можно использовать принцип «максимально допустимый перепад давления, умноженный на 1.25–1.5». Если максимально допустимый перепад давления фильтра составляет 0.10MPa, рекомендуется выбрать диапазон от 0 до 0.16MPa или от 0 до 0.20MPa; при наличии в системе выраженных пульсаций, ударных нагрузок при пуске и остановке или изменений вязкости предпочтительно выбрать диапазон от 0 до 0.25MPa.

Учитывайте колебания системы в запасе диапазона

Перепад давления на фильтре не является постоянной величиной. Пуск и остановка центробежного насоса, регулирование частоты вращения, изменение степени открытия клапана, изменения уровня жидкости выше и ниже по потоку, а также изменения плотности газожидкостной среды могут вызывать колебания мгновенного перепада давления. Для систем со значительными колебаниями расхода запас диапазона обычно не должен быть менее 20%.

Если перекачиваемой средой являются высоковязкие нефтепродукты, смолы, суспензии или жидкости со взвешенными частицами, изменение температуры окружающей среды изменяет вязкость среды, вызывая заметное изменение перепада давления при фильтрации. Перепад давления в условиях низких зимних температур часто выше, чем при нормальной температуре, поэтому за основу расчета диапазона следует принимать менее благоприятную температуру и максимальный расход.

Для систем фильтрации сжатого воздуха, пара и других газов также необходимо учитывать условия пересчета расхода газа. Расход при нормальных условиях отличается от расхода в фактических рабочих условиях; изменения давления и температуры влияют на фактическую скорость потока через фильтрующий элемент. Выбор диапазона только по номинальному расходу может привести к несоответствию показаний на объекте ожидаемым значениям.

Если система оснащена автоматической обратной продувкой, группой переключающих клапанов или несколькими параллельно работающими фильтрами, в момент переключения могут возникать кратковременные пиковые значения перепада давления. Для таких условий рекомендуется использовать датчики перепада давления с высокой перегрузочной способностью и стабильной реакцией, предусматривая в диапазоне около 30% запаса на переходные процессы.

Рекомендации по диапазонам для распространенных условий работы фильтров

Данные в таблице предназначены для предварительной оценки решения и не должны заменять расчет фактических условий на объекте. Для одного и того же типа фильтра диапазон перепада давления при разных расходах, разной тонкости фильтрующего материала и разных свойствах среды может отличаться в несколько раз. На этапе проектирования следует в приоритетном порядке получить кривую расхода–падения давления фильтра и требования к перепаду давления замены фильтрующего материала.

Для применений с низким перепадом давления, например вентиляционной фильтрации, фильтрации чистого газа или фильтрации в воздуховодах, где начальный перепад составляет всего от 1kPa до 5kPa, рекомендуется использовать датчики малых перепадов давления в единицах Pa, kPa или mbar. При ошибочном выборе диапазона от 0 до 0.1MPa прибор не будет поврежден, однако точность индикации и ценность сигнализации заметно снизятся.

Для условий с высоким статическим давлением и малым перепадом давления необходимо четко различать «диапазон перепада давления» и «способность выдерживать статическое давление». Например, при рабочем давлении трубопровода 1.0MPa и фактическом перепаде давления на фильтре всего от 0 до 50kPa датчик должен не только охватывать перепад 50kPa, но и соответствовать требованию одновременного воздействия статического давления 1.0MPa на оба входа отбора давления.

Настройка локальной индикации и значений сигнализации

Единицы отображения должны соответствовать принятым на объекте

Распространенные единицы отображения датчиков перепада давления с локальной индикацией включают Pa, kPa, MPa, bar и mbar. На объектах водоподготовки, в гидравлических и технологических трубопроводах обычно используются kPa или MPa; при фильтрации сжатого воздуха и газов низкого давления часто применяются kPa или mbar. Унификация единиц помогает операторам быстро оценивать состояние фильтра и снижает вероятность ошибок пересчета.

При диапазоне от 0 до 0.16MPa и разрешении индикации 0.001MPa изменение соответствует 1kPa; для водяного фильтра с перепадом давления обслуживания около 0.10MPa этого достаточно для большинства задач наблюдения на объекте. Если требуется более детально отслеживать изменения малого перепада давления, следует уменьшить диапазон или повысить разрешение индикации.

Место установки дисплея должно быть удобным для считывания персоналом при обходе, следует избегать прямого воздействия яркого света, дождя или зон теплового излучения. Для наружных, влажных или запыленных условий необходимо проверить степень защиты; вблизи оборудования с вибрацией следует уделить внимание монтажной опоре, затяжке соединений и вибростойкости датчика.

Если прибор одновременно обеспечивает выход 4mA至20mA, RS485 или дискретный выход, локальную индикацию можно объединить с дистанционным мониторингом. Персонал на объекте может непосредственно просматривать текущий перепад давления, а система централизованного управления — регистрировать тренды, формировать напоминания об обслуживании и выдавать сигнал блокировки или предупреждения при аномальном повышении перепада давления.

Пороги сигнализации не следует задавать только одной точкой

Например, при перепаде давления замены 0.20MPa значение предварительного предупреждения можно установить на 0.15MPa, высокий уровень сигнализации — на 0.18MPa, а высокий-высокий уровень — примерно на 0.19MPa. Конкретные настройки должны исключать диапазон нормальных колебаний расхода, чтобы избежать частых срабатываний сигнализации, влияющих на оценку ситуации на объекте.

Для процессов фильтрации с быстрым ростом перепада давления значения сигнализации следует оптимизировать с учетом исторических трендов. Если перепад давления увеличивается с 0.08MPa до 0.15MPa всего за 2 часа, необходимо заранее проверить такие причины, как загрязнение поступающего материала, повреждение фильтрующего материала или аномальный расход, даже если перепад еще не достиг значения замены.

Ключевые детали монтажа, наладки и обслуживания

Правильно подключайте линии высокого и низкого давления

Сторону высокого давления датчика перепада давления следует подключать к входу фильтра, а сторону низкого давления — к выходу фильтра. При обратном подключении прибор может показывать отрицательный перепад давления, а логика сигнализации также перестанет работать. После завершения монтажа необходимо при чистом фильтре и стабильном расходе зафиксировать начальный перепад давления как базовые данные для последующего определения необходимости обслуживания.

Импульсные трубки следует делать как можно короче, избегая слишком длинных изогнутых участков. Для жидких сред необходимо удалять воздух, а для газовых сред — отводить конденсат; наличие пузырьков, конденсата или отложений в импульсных трубках может вызывать запаздывание показаний, дрейф нуля или искажение измерений.

Для агрессивных, высокотемпературных или склонных к кристаллизации сред необходимо в соответствии со свойствами среды применять мембраны, конденсационные петли, обогрев или выносные мембранные разделители. Материал смачиваемых частей датчика, материал уплотнений и способ технологического присоединения должны быть совместимы со средой; нельзя обращать внимание только на диапазон перепада давления.

При наладке рекомендуется сначала закрыть или изолировать технологическое давление с обеих сторон и выполнить проверку нуля при отсутствии перепада давления; затем медленно ввести систему в работу и проверить, соответствуют ли отображаемые значения манометру или другим средствам измерения. При постоянном смещении нуля следует проверить проводку, засорение импульсных трубок, монтажные напряжения и попадание влаги в датчик.

Практический вывод по настройке диапазона

Оптимальный диапазон датчика перепада давления фильтра — это не просто максимально большой диапазон для большей безопасности и не диапазон, максимально приближенный к перепаду давления обслуживания для большей точности, а баланс между точностью, ударостойкостью и наглядностью обслуживания. Нормальный перепад давления в пределах 30%–70% полной шкалы и максимальный перепад не более 80% полной шкалы являются достаточно надежным инженерным принципом.

Руководителю проекта следует сначала определить начальный перепад давления фильтра, максимально допустимый перепад давления, максимальный расход, температуру среды и статическое давление в трубопроводе, а затем выбрать диапазон перепада давления, класс стойкости к статическому давлению, единицы отображения и точки сигнализации. Для проектов, по которым невозможно точно получить данные об условиях работы, следует предусмотреть возможность проверки на объекте и корректировки параметров.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. может предоставить поддержку по подбору датчиков перепада давления с локальной индикацией и соответствующих интеллектуальных цифровых приборов управления и индикации в зависимости от типа фильтра, характеристик среды, технологического давления, монтажного интерфейса и требований к сигналу. Перед закупкой рекомендуется предоставить таблицу параметров фильтра, максимальный расход, перепад давления обслуживания и условия монтажа на объекте для определения более подходящего диапазона и схемы сигнализации.