Утечка давления в резьбовом датчике перепада давления: сначала проверьте герметичность соединений

При утечке давления в датчике перепада давления с резьбовым монтажом в первую очередь проверьте герметичность между технологическим присоединением датчика и монтажным отверстием оборудования. Большинство утечек на объекте происходит не внутри датчика, а вызвано несоответствием резьбовых размеров, неправильным выбором уплотнительного материала, перекосом при монтаже или недостаточной затяжкой. Особенно при измерении газа, пара, гидравлического масла и агрессивных сред даже незначительная утечка может вызвать колебания показаний перепада давления, дрейф нуля или некорректное срабатывание системы управления.

Перед проверкой необходимо выполнить сброс давления, изоляцию оборудования и отключение питания. Разборку следует начинать только после подтверждения отсутствия остаточного давления в трубопроводе. При работе с высокотемпературными, токсичными, горючими или сильноагрессивными средами необходимо использовать средства индивидуальной защиты в соответствии с правилами безопасности на объекте и убедиться, что меры по сбросу и замещению среды выполнены. Запрещается ослаблять датчик или безосновательно увеличивать усилие затяжки, когда система находится под давлением, чтобы не усилить утечку и не повредить чувствительный элемент.

Проверку можно выполнять в следующем порядке: «расположение соединения, состояние резьбы, состояние уплотнительных элементов, момент затяжки, нагрузка от трубопровода, корпус датчика». Это позволяет сначала исключить наиболее вероятные внешние причины, а затем определить, имеются ли нарушения герметичности технологического штуцера датчика, разделительной мембраны или корпуса, сокращая ненужную разборку, замену и время простоя.

Если утечка возникает со стороны высокого давления, низкого давления или в месте соединения импульсной трубки, необходимо одновременно проверить трубопроводы с обеих сторон. Измерение перепада давления зависит от стабильной передачи давления на сторонах высокого и низкого давления. Устранение только видимой точки утечки с игнорированием микроподтекания с другой стороны по-прежнему может приводить к отклонению измеряемых значений и снижать надежность контроля расхода, уровня, перепада давления на фильтре или давления воздуха.

Шаг 1: определите, находится ли место утечки в резьбовом соединении

Разграничение утечки через соединение и утечки из корпуса датчика

Сначала очистите зону вокруг соединения датчика от масла, следов воды и пыли, затем повторите проверку при низком давлении. При работе с газом можно нанести течеискатель на основание наружной резьбы, поверхность сопряжения фитинга и соединение импульсной трубки, наблюдая за непрерывным образованием пузырьков; при работе с жидкостью место просачивания можно определить с помощью влагопоглощающей бумаги, сухой ткани или визуального осмотра. Давление при проверке герметичности должно находиться в допустимом для оборудования диапазоне; не следует многократно подвергать датчик воздействию давления полного диапазона.

Если следы утечки сосредоточены в конце зацепления резьбы, у бурта фитинга или вокруг уплотнительной прокладки, это обычно указывает на проблему монтажного соединения. Если жидкость или газ выходит из полости электрических соединений, места стыка корпуса или зоны около чувствительного элемента давления, следует прекратить эксплуатацию и обратиться к квалифицированным техническим специалистам для оценки повреждения датчика.

Для преобразователя перепада давления необходимо отдельно определить места утечки на стороне высокого и низкого давления. Внешне соединения с обеих сторон могут выглядеть одинаково, однако фактическое давление, температура среды и уровень пульсаций могут отличаться. Например, если сторона высокого давления находится под давлением 0.6MPa, а сторона низкого давления близка к атмосферному, небольшая утечка на стороне высокого давления будет заметнее и с большей вероятностью приведет к заниженным показаниям перепада давления.

После первичной локализации необходимо зафиксировать место утечки, тип среды, рабочее давление, температуру окружающей среды и время возникновения. При периодических утечках давления эта информация помогает определить связь с тепловым расширением и сжатием, пульсациями давления, вибрацией или частыми пусками и остановками, а также выбрать более подходящее уплотнение и способ монтажа.

Распространенные места утечки и первоочередные пункты проверки

Если после нанесения течеискателя у основания резьбы образуются непрерывные пузырьки, сначала проверьте маркировку соединения, а не увеличивайте сразу усилие затяжки. Резьбы NPT, G, M и другие различаются профилем, конусностью и способом уплотнения. При совместном использовании внешне похожих, но несовместимых соединений они могут быть вкручены лишь на 2–4 витка, не обеспечивая надежной герметизации.

При заметной вибрации оборудования проверьте, не воспринимает ли датчик непосредственно вес трубопровода или механическое тяговое усилие. Длительная вибрация может постепенно ослабить резьбовое соединение, а также вызвать усталостное растрескивание импульсной трубки. Для применений вблизи насосов, компрессоров, вентиляторов и штамповочного оборудования рекомендуется предусмотреть опоры, демпфирующие элементы или гибкие соединения.

При обнаружении возле соединения отслаивания краски, белых кристаллических отложений, ржавчины или остатков среды также следует учитывать вероятность химической коррозии. Если обычные фитинги из углеродистой стали или резиновые уплотнения несовместимы с кислотами, щелочами, растворителями или средами с высокой соленостью, утечка может возникнуть через несколько недель или месяцев, даже если при первоначальной установке она отсутствовала.

Шаг 2: проверьте размер резьбы, состояние зацепления и уплотнительные материалы

Несоответствие резьбы — важная причина повторяющихся утечек давления

К распространенным технологическим присоединениям датчиков перепада давления относятся G1/4, G1/2, M20×1.5, 1/4NPT, 1/2NPT и другие. Параллельная трубная резьба обычно уплотняется торцевой прокладкой или O-образным кольцом, тогда как коническая трубная резьба герметизируется за счет сопряжения конусности резьбы с использованием необходимого количества уплотнительного материала. Перед монтажом необходимо руководствоваться паспортной табличкой изделия, спецификацией и чертежом интерфейса оборудования, а не только диаметром.

После демонтажа датчика осмотрите витки резьбы на наличие смятия, отсутствующих витков, задиров, неравномерного износа или металлической стружки. Если передняя часть резьбы уже повреждена, повторная намотка ФУМ-ленты обычно не устраняет проблему полностью. При соединениях из нержавеющей стали также следует учитывать риск заедания: неправильная смазка или чрезмерная затяжка могут вызвать заклинивание резьбы.

При нормальном монтаже сначала вкрутите датчик вручную и только после подтверждения плавного зацепления нескольких витков используйте ключ для затяжки. Если уже после вкручивания на 1–2 витка ощущается явное сопротивление или датчик после монтажа наклонен, его необходимо немедленно выкрутить и проверить. Принудительная сборка может повредить внутреннюю резьбу оборудования, превратив устранимую проблему утечки давления в непригодность соединения.

Уплотнительный материал должен соответствовать среде и температурным условиям. Универсальный способ герметизации для сжатого воздуха при нормальной температуре не обязательно подходит для пара 150℃, гидравлического масла, кислорода или агрессивных жидкостей. В частности, для кислорода и сильноокисляющих сред следует применять подтвержденные совместимые материалы и поддерживать чистоту соединения, не допуская попадания смазочных загрязнений.

Основные пункты проверки для различных видов уплотнения

При использовании ФУМ-ленты рекомендуется начинать намотку на расстоянии 1–2 витков от первого витка резьбы, ровно укладывая ленту по направлению затяжки. Это снижает вероятность выдавливания уплотнительной ленты в канал давления. Слишком толстая намотка создает ложное ощущение затяжки: снаружи соединение кажется затянутым, но фактическая эффективная глубина зацепления резьбы недостаточна, что, наоборот, повышает риск утечки давления.

Если O-образное кольцо имеет смятие, трещины, срезы кромок, затвердение или заметное разбухание, его следует сразу заменить новым изделием того же размера и из совместимого материала. Для соединений датчиков, которые часто демонтируются и устанавливаются, рекомендуется установить периодичность замены изнашиваемых уплотнений, чтобы избежать повторных утечек давления в измерительной системе из-за повторного использования старых уплотнительных колец.

Уплотнительный герметик также не следует наносить в чрезмерном количестве. Попадание состава во входной канал давления может закупорить демпфирующее отверстие, вызывая замедленную реакцию датчика перепада давления, задержку возврата к нулю или даже искажение измерений. После нанесения необходимо выдержать достаточное время для отверждения в соответствии с требованиями к продукту, а затем провести испытание давлением.

Шаг 3: проверьте момент затяжки и нагрузку от трубопровода

Как недостаточная, так и чрезмерная затяжка вызывают потерю герметичности

Резьбовое соединение не становится лучше от чрезмерной затяжки. При недостаточной затяжке усилие прижатия уплотняемой поверхности недостаточно, и после повышения давления в оборудовании легко возникает просачивание; при чрезмерной затяжке возможно повреждение O-образного кольца, выдавливание прокладки, повреждение резьбы и даже возникновение в технологическом штуцере датчика механических напряжений, превышающих расчетные пределы. Правильный момент затяжки должен определяться на основании руководства по эксплуатации датчика и требований к соответствующему фитингу.

При монтаже используйте предусмотренную для датчика шестигранную часть под ключ. Не допускается поворачивать датчик, удерживая корпус, клеммную коробку, кабельный ввод или индикаторную головку. Для интеллектуальных преобразователей перепада давления с дисплеем, кнопками и разъемом неправильное приложение усилия может привести к ослаблению корпуса, повреждению соединительных клемм или натяжению внутренних проводников.

Когда датчик перепада давления установлен на длинной импульсной трубке, жестком металлическом гибком шланге или в конце клапанного блока, после монтажа необходимо проверить отсутствие бокового натяжения. Соединение датчика должно воспринимать главным образом давление среды, а не вес трубопровода, изгибающий момент или вибрационные нагрузки оборудования. Если трубопровод заметно давит на соединение, сначала скорректируйте трассировку и опоры трубопровода.

В условиях значительных пульсаций давления, например на выходе воздушного компрессора, гидравлической станции, насоса или в трубопроводе вентилятора, необходимо также проверить наличие подходящих демпфирующих мер. Непрерывные пульсации вызывают повторяющиеся нагрузки на соединение: даже если статическое испытание на герметичность пройдено, ослабление или усталостная утечка могут возникнуть через несколько часов работы.

После монтажа рекомендуется проводить поэтапную проверку выдержкой давления

После повторной установки можно сначала при низком давлении проверить внешний вид соединения и реакцию течеискателя, а после подтверждения отсутствия отклонений постепенно повысить давление до нормального рабочего уровня. Для датчика перепада давления с диапазоном 1MPa на объекте можно повышать давление поэтапно в соответствии с технологическими требованиями: например, сначала убедиться в отсутствии утечки примерно при 0.2MPa, а затем оценить стабильность при более высоком давлении.

Время выдержки давления должно учитывать свойства среды и объем системы. При обычной проверке соединения не следует оценивать только мгновенное отсутствие утечки жидкости: необходимо наблюдать в течение 10–30 минут при стабильном давлении и подтвердить отсутствие отклонений на манометре, выходе преобразователя и поверхности соединения. В газовых системах с повышенным риском микротечей время наблюдения можно соответствующим образом увеличить.

В системе измерения перепада давления с подводом давления с обеих сторон необходимо убедиться в правильном положении клапанов высокого и низкого давления, чтобы избежать одностороннего избыточного давления вследствие ошибки переключения клапанного блока. После выдержки давления при допустимых технологических условиях можно проверить нулевую точку и выходной сигнал, например стабильность нулевого выхода около 4mA или отсутствие аномальных скачков показаний цифровой связи.

Если после повторной затяжки работа ненадолго нормализуется, но через несколько дней утечка давления возникает снова, следует сосредоточиться на проверке вибрации, температурных циклов, старения материалов и напряжений трубопровода, а не повторно увеличивать момент затяжки. Многократная чрезмерная затяжка скрывает основную проблему и повышает вероятность повреждения соединения датчика.

Шаг 4: определите, требуется ли вывод датчика из эксплуатации и его ремонт

В следующих случаях не рекомендуется продолжать эксплуатацию с неисправностью

Если подтверждено, что утечка происходит из корпуса датчика, в месте сварки технологического штуцера, рядом с разделительной мембраной или в зоне электрических соединений, оборудование следует немедленно вывести из эксплуатации. Такие проблемы могут свидетельствовать о нарушении внутренней герметичности, коррозионной перфорации, повреждении от избыточного давления или растрескивании конструкции. Продолжение эксплуатации может привести к проникновению среды в электрическую часть и даже вызвать более серьезные риски безопасности на объекте.

Если одновременно с утечкой давления наблюдаются частые колебания выходного сигнала, невозможность калибровки нуля, заметное отклонение полной шкалы, отсутствие возврата показаний к нулю или аварийные сообщения связи, проблему герметичности следует устранять вместе с проблемой измерительных характеристик. После воздействия избыточного давления, обратного удара давления или агрессивной среды точность датчика перепада давления может снизиться, даже если внешнее соединение временно не дает утечки.

Для датчиков, используемых в котлах, химических реакторах, системах транспортировки газа, экологических выбросах, блокировках по уровню и защите критически важного оборудования, рекомендуется поручить специалистам проверку прочности под давлением, изоляции, нуля и диапазона. На объекте нельзя считать оборудование полностью восстановленным только потому, что «утечка давления больше не наблюдается»; необходимо подтвердить, что измерительные характеристики соответствуют фактическим требованиям управления.

При замене датчика необходимо одновременно проверить диапазон измерения, допустимую перегрузку, материалы, контактирующие со средой, размер технологического присоединения, выходной сигнал, требования к питанию и степень защиты. Например, если исходная система представляет собой двухпроводное применение 4-20mA для измерения перепада давления от 0 до 10kPa, заменяемое изделие должно соответствовать системе управления и фактическому диапазону перепада давления, чтобы избежать новых проблем измерения из-за несоответствия модели.

Рекомендации по ежедневному обслуживанию для снижения утечек давления через резьбовые соединения

Рекомендуется включить проверку соединений датчиков перепада давления в перечень работ по осмотру оборудования. В обычных стабильных условиях герметичность можно проверять в рамках ежегодной поверки или периода технического обслуживания; при высокой температуре, высоком давлении, сильной вибрации или агрессивных средах периодичность обходов следует сократить в зависимости от рабочей нагрузки, уделяя особое внимание наличию следов просачивания в соединениях.

В записях по монтажу и ремонту следует сохранять данные о размере резьбы, материале уплотнений, дате установки, рабочем давлении и аномальных явлениях. После многократного обслуживания эти записи помогут определить, недостаточен ли выбор определенного типа соединения и требуется ли использовать клапанный блок, мембранное уплотнение, коррозионностойкий фитинг или решение для измерения перепада давления с более высокой степенью защиты.

Для резервных датчиков, длительно не находящихся в эксплуатации, технологические соединения следует закрывать защитными колпачками и хранить приборы в сухой среде без агрессивных газов. Коррозия резьбы соединения из-за влаги и деформация уплотнительного кольца от длительного сжатия повышают вероятность утечки давления при повторной установке.

Компания Xi'an Shenghongchuang Instrumentation Co., Ltd. может предоставить техническую поддержку по датчикам перепада давления, сопутствующим фитингам, клапанным блокам и решениям по герметизации в соответствии со средой на объекте, диапазоном давления, спецификацией соединения и монтажным пространством. При повторяющихся утечках давления после резьбового монтажа, нестабильных показаниях или затруднениях с определением спецификации соединения рекомендуется подготовить паспортную табличку изделия, фотографии соединения, параметры среды и данные давления на объекте для технической консультации, чтобы быстрее определить способ устранения проблемы.