Как выбрать датчик давления с керамическим чувствительным элементом или маслонаполненным чувствительным элементом для работы с коррозионными средами и скачками давления? Главное — не просто определить, какой вариант долговечнее, а проверить материалы, контактирующие со средой, границы давления и фактические условия эксплуатации. При выборе следует учитывать не только нормальный режим измерения, но и возможные нештатные условия при запуске и остановке, засорении и очистке оборудования.

I. Сначала рассмотрим конструкцию: как две разновидности чувствительных элементов взаимодействуют со средой

В керамическом чувствительном элементе измерение обычно основано на деформации керамической мембраны под давлением. В некоторых изделиях используется сухая конструкция: рабочая среда воздействует непосредственно на керамическую мембрану, и для передачи давления не требуется внутренняя заполняющая жидкость. Конкретный принцип измерения и способ герметизации зависят от изделия, поэтому нельзя оценивать характеристики только по слову «керамика».

Маслонаполненный чувствительный элемент обычно состоит из металлической разделительной мембраны, внутренней заполняющей жидкости и чувствительного элемента. Давление среды сначала воздействует на разделительную мембрану, а затем передаётся через заполняющую жидкость чувствительному элементу. Для разделительных мембран обычно используется нержавеющая сталь; в зависимости от условий эксплуатации могут выбираться и другие подходящие материалы.

Важно различать материал чувствительного элемента и все материалы датчика давления, контактирующие со средой. На коррозионную стойкость и срок службы оборудования также могут влиять технологическое присоединение, сварные швы, уплотнительные кольца и другие детали, которые могут контактировать со средой.

II. Коррозионная стойкость: проверяйте весь путь контакта со средой

Коррозионная стойкость керамической мембраны не означает, что весь прибор подходит для любых сред

Некоторые керамические материалы хорошо переносят воздействие отдельных кислот, щелочей и коррозионных жидкостей, поэтому датчики давления с керамическим чувствительным элементом часто применяют там, где важна коррозионная стойкость контактирующих со средой поверхностей. Если необходимо исключить контакт рабочей среды с заполняющей жидкостью, можно в первую очередь рассмотреть сухую керамическую конструкцию.

Однако поведение разных керамических материалов зависит от концентрации среды и температуры. Некоторые среды могут вызывать коррозию керамики или других деталей, контактирующих со средой, поэтому нельзя делать вывод только по названию среды. Для высокотемпературных условий, смесей или длительного погружения особенно важно предоставить полные сведения о среде.

Уплотнительные кольца — часто упускаемое из виду звено. Даже если керамическая мембрана выдерживает воздействие среды, уплотнительный материал может набухать, затвердевать или пропускать жидкость. Если технологическое присоединение непосредственно контактирует со средой, необходимо также проверить его материал и коррозионную стойкость.

Коррозионная стойкость маслонаполненного чувствительного элемента зависит от конструкции разделительной мембраны

Маслонаполненные чувствительные элементы предназначены не только для обычной воды или масла. Для контактирующей со средой разделительной мембраны и технологического присоединения можно выбрать подходящие материалы в соответствии с конструкцией изделия. При работе с химическими средами совместимость материалов следует проверять по предоставленным производителем данным.

Также необходимо учитывать механическую защиту разделительной мембраны. Частицы в среде, воздействие потока с высокой скоростью или контакт с твёрдыми предметами во время очистки могут повредить мембрану. При её повреждении возможна утечка заполняющей жидкости, что может повлиять на измерения или привести к загрязнению рабочей среды.

Для пищевой, фармацевтической и других областей, чувствительных к загрязнению, необходимо уточнить, допустимо ли применение заполняющей жидкости, совместима ли она с технологическим процессом и каковы возможные последствия отказа разделительной мембраны. Соответствие санитарным требованиям также необходимо подтверждать для конкретного изделия с учётом его материалов, конструкции и соответствующих документов.

III. Перегрузочная способность: не ориентируйтесь только на заявленный коэффициент

Перегрузочное давление обычно означает давление, которое оборудование может выдерживать в установленных условиях без остаточного изменения характеристик, выходящего за пределы, указанные производителем. Давление разрушения — это граница давления, при которой конструкция может разрушиться. Эти понятия различаются; при оценке следует руководствоваться определениями и условиями испытаний в технической документации изделия.

Например, если для датчика с диапазоном 0–1 MPa производитель указывает допустимую перегрузку, равную двукратному значению верхнего предела диапазона, соответствующее значение обычно составляет 2 MPa. Однако необходимо уточнить, относительно какого значения рассчитывается коэффициент, о каком типе давления идёт речь и при каких условиях он применим. Даже если давление разрушения выше, это не означает, что такое давление допускается при длительной эксплуатации.

Некоторые модели с керамическим чувствительным элементом обладают высокой перегрузочной способностью, но это не гарантируется для всех керамических изделий. Для маслонаполненных чувствительных элементов также предусмотрены различные варианты защиты от перегрузки. При сравнении используйте данные конкретных моделей с одинаковым диапазоном и одинаковым типом давления, а не делайте выводы по категории чувствительного элемента.

Различайте статическую перегрузку и кратковременные скачки давления

Запуск и остановка насоса, быстрое закрытие клапана или внезапная блокировка потока жидкости в трубопроводе могут приводить к кратковременным пикам давления. Нормальное среднее давление, отображаемое системой управления, не означает, что датчик не подвергался более высокому кратковременному давлению.

Предположим, что нормальное рабочее давление в трубопроводе составляет 0.6 MPa, а измеренный пик при запуске или остановке достигает 1.5 MPa. В этом случае выбирать диапазон только на основании значения 0.6 MPa нельзя. Необходимо также проверить максимальное рабочее давление, допустимое перегрузочное давление и указания производителя по применению в условиях пульсаций или ударных нагрузок.

При частых скачках давления с учётом условий на месте можно рассмотреть применение буфера, демпфирующего устройства или корректировку последовательности запуска и остановки. Буферные меры могут повлиять на скорость отклика по давлению и выйти из строя из-за засорения частицами, поэтому их следует оценивать с учётом требований к измерениям.

IV. Выбор решения с учётом условий на месте эксплуатации

Коррозионные жидкости и среды с частицами

При перекачке кислот, щелочей и других коррозионных жидкостей сначала оцените совместимость керамической мембраны со средой, а затем проверьте уплотнительные кольца и технологическое присоединение. Если материал разделительной мембраны маслонаполненного чувствительного элемента также подходит, варианты можно сравнить с учётом диапазона измерения, сроков поставки и требований к техническому обслуживанию.

Для таких сред с частицами, как шлам и пульпа, помимо коррозионной стойкости необходимо учитывать износ, осаждение и засорение. Выбор конструкции с плоской мембраной, места установки и необходимости промывки следует проводить с учётом размера частиц, скорости потока и схемы трубопровода.

Если на объекте необходимо одновременно измерять расход электропроводящей жидкости, с учётом характеристик трубопровода можно выбрать трубный интеллектуальный электромагнитный расходомер DNLDE китайского производства. Это изделие предназначено для измерения объёмного расхода электропроводящих жидкостей; в документации указано, что электропроводность среды должна быть выше 5 μS/cm. Для коррозионных сред необходимо также проверить материалы футеровки, электродов и других деталей, контактирующих со средой.

Пульсирующее давление и изменения температуры

Для гидравлического оборудования, выходов насосов и трубопроводов с частыми остановками и запусками сначала следует собрать данные о пиках и пульсациях давления, а затем сравнить параметры перегрузочной способности рассматриваемых моделей. Если на объекте невозможно точно определить пиковое давление, сначала выполните измерения или уточните данные у поставщика оборудования, не полагаясь только на приблизительную оценку.

Изменения температуры также влияют на выбор. Отдельно уточните температуру среды, окружающую температуру и указанный производителем диапазон температурной компенсации. Для маслонаполненных конструкций также необходимо проверить применимость заполняющей жидкости и разделительных компонентов при соответствующей температуре.

Если место установки находится рядом с высокотемпературным трубопроводом или вибрирующим оборудованием, можно рассмотреть охлаждение, виброизоляцию и способ подвода давления. Однако эти меры также могут создать риск засорения, запаздывания сигнала или утечки. Окончательное решение должно соответствовать требованиям безопасности на объекте и фактическим потребностям в измерениях.

V. Что подтвердить перед закупкой и при техническом согласовании

Предоставьте полные сведения об условиях эксплуатации

При подаче запроса на подбор рекомендуется указать название среды и её концентрацию, нормальную и максимальную температуру, диапазон рабочего давления, возможные пики давления и тип давления. Для оборудования, работающего со смесями, моющими жидкостями или в условиях периодических изменений режима, также необходимо предоставить соответствующие сведения.

Затем проверьте диапазон измерения, класс точности, перегрузочное давление, материалы, контактирующие со средой, технологическое присоединение, электропитание и выходной сигнал. При наличии требований по взрывозащите, гигиене или для специальных отраслей подтвердите наличие у конкретной модели соответствующих сертификатов или подтверждающих документов; одной принадлежности к определённой категории изделий для такой проверки недостаточно.

Компания Xi’an Shenghongchuang Instrument Co., Ltd. предоставляет консультации по подбору датчиков давления и сопутствующих промышленных средств измерения и контроля, а также техническое обслуживание. Чтобы сравнить чувствительные элементы с керамической мембраной и маслонаполненные чувствительные элементы, свяжитесь с техническими специалистами и укажите среду, температуру, диапазон давления и требования к присоединению. Это позволит определить подходящую конфигурацию для конкретных условий эксплуатации.