Petrokimya PP Diyaframlı Manometre ölçümlerinde histerezisin ana nedenleri nelerdir?

Petrol ve kimya endüstrilerindeki karmaşık sıvı ölçümlerinde basınç cihazlarının doğruluğu ve kararlılığı çok önemlidir. Polipropilen (PP) diyaframlı basınç göstergeleri, mükemmel korozyon direnciyle öne çıkar ve bu da onları asidik ve alkalin aşındırıcı ortamlar için ideal kılar. Ancak profesyonel kullanıcılar sıklıkla temel bir performans göstergesine odaklanır: Histerezis.

Histerezis, basınç göstergesinin belirtilen değerinin, düşük basınç durumundan (artan basınç) belirli bir ayar noktasına ulaşıldığında ve yüksek basınç durumundan (alçalan basınç) aynı noktaya ulaşıldığında farklılık gösterdiği olguyu ifade eder. Bu tutarsızlık rastgele bir hata değil, cihazın dahili fiziksel özelliklerinden ve yapısal sınırlamalarından kaynaklanan sistematik bir sapmadır. Petrokimya proseslerinde yüksek hassasiyetli kontrol için, ürün kalitesinin ve operasyonel güvenliğin sağlanması açısından histerezinin anlaşılması ve en aza indirilmesi önemlidir.

I. Elastik Elemanların Mekanik Histerezisi: Malzemenin İçsel Özellikleri

Bir sistemin temel bileşenleri PP diyaframlı basınç göstergesi diyafram ve iç hareket mekanizmasıdır. Histerezisin ana kaynağı bu elastik elemanların mekanik kusurlarından kaynaklanmaktadır.

1. Diyafram Malzemesinin Elastik Histerezisi

Her ne kadar PP diyaframlar sıklıkla PTFE kaplamalarla güçlendirilse veya kompozit bir yapının parçası olarak elastik bir eleman olarak kullanılsa da, gerilim uygulandığında ve daha sonra serbest bırakıldığında gerinim iyileşme yolu tamamen aynı değildir.

• Basınç arttıkça diyafram deforme olur.

• Basınç azaldıkça, iç mikroyapısal sürtünme ve diyafram içindeki moleküler zincirin yeniden düzenlenmesi, diyaframın başlangıç ​​durumuna tamamen dönüşünü geciktirir.

• Bu enerji kaybı, artan basınç işlemi sırasındaki gerilimin (veya yer değiştirmenin), aynı basınç değerindeki alçalan işlem sırasındakilerden farklı olmasına neden olur ve doğrudan işaretçi histerezisi olarak kendini gösterir.

• Özellikle polimerik malzeme PP'nin viskoelastik özellikleri daha belirgindir. Uzun süreli veya döngüsel basınç uygulaması altında, bu mekanik histerezis etkisi genellikle metal diyaframlara göre daha belirgindir.

2. Hareket Mekanizmasında Küçük Sürtünme

Diyaframın yer değiştirmesi, bağlantı çubukları, sektör dişlileri ve merkezi dişliler gibi hassas mekanik bileşenler aracılığıyla ibreye iletilmelidir. Bu hareketli çiftler arasındaki anlık sürtünme kuvvetleri, histerezisin ikinci ana kaynağını oluşturur.

• Artan basınç işlemi sırasında sürtünme kuvveti hareket yönüne zıttır.

• Azalan basınç işlemi sırasında sürtünme kuvvetinin yönü tersine döner.

• Basıncın tersine döndüğü anda, hareket yeniden başlamadan önce mekanizmanın statik sürtünmeyi aşması gerekir, bu da basınç değişikliği ile ibrenin tepkisi arasında bir gecikmeye neden olur.

• Mikron seviyesindeki sürtünme bile basınç göstergesinde gözle görülür sapmaya neden olmak için yeterlidir.

II. Akışkan Transfer Sisteminde Viskozite ve Sıkıştırılabilirlik Etkileri

PP diyaframlı basınç göstergeleri tipik olarak aşındırıcı ortamı izole etmek için doldurma sıvısı içeren bir diyafram conta sistemi kullanır. Bu sıvı transfer sisteminin fiziksel özellikleri histerezise önemli katkılarda bulunur.

1. Doldurma Sıvısının Viskozitesi

Doldurma sıvısı (silikon yağı veya florokarbon yağı gibi) belirli bir viskozite derecesine sahiptir. Diyafram basınç altında deforme olduğunda ve sıvının yerini değiştirdiğinde:

• Sıvının iç kanallardan ve kılcal damarlardan akması gerekir.

• Sıvının iç sürtünmesi (viskoz sürtünme) enerjinin anında iletilmesini engeller.

• Bu, özellikle hızlı basınç değişiklikleri sırasında veya düşük ortam sıcaklıklarının viskoziteyi arttırıp akışkanın hareketliliğini yavaşlattığı ve basınç iletimini geciktirdiği, dolayısıyla histerezis olgusunu şiddetlendirdiği durumlarda geçerlidir.

2. Gazın Çözünmesi ve Artık Mikro Kabarcıklar

Sıvının doldurulması sırasında gazdan arındırma işlemi tamamlanmazsa, sıvı içinde çözünmüş kalan mikrokabarcıklar veya gazlar, basınç değişiklikleriyle sıkıştırılabilirlik sağlar.

• Bu, diyaframın başlangıçtaki yer değiştirmesinin, basıncı hemen Bourdon tüpüne veya dahili sensöre iletmek yerine ilk olarak bu gaz kabarcıklarını sıkıştırmasına neden olur.

• Gaz sıkıştırma ve serbest bırakma işlemi doğrusal değildir ve zaman gecikmelidir; ölçüm histerezisine neden olan bir "elastik tampon" etkisi yaratır.

III. Yapısal Bileşenlerde Gerilme ve Gevşeme

Uzun süreli çalışma veya termal döngü, PP mahfaza ve bağlantı sisteminde gerilim gevşemesine neden olabilir; bu da histerezise katkıda bulunan başka bir dolaylı faktördür.

• PP mahfazanın ve diyaframın kenarlarındaki ön yükleme bağlantısında (örn. cıvatalı düzenek), zamanla ve sıcaklık değişimleriyle birlikte sürünme gevşemesi yaşanabilir.

• Ön yükün gevşemesi diyaframın sabit sınır koşullarını değiştirir; bu da her basınç döngüsünün başlangıç ​​durumu ve yolunun tamamen tutarlı olmayabileceği anlamına gelir.

• Basınç tekrar tekrar uygulandığında, bağlantı arayüzündeki küçük hareketler ve gerilimin yeniden dağıtımı, elastik elemanın sıfır noktasında hafif bir kaymaya neden olur ve bu da artan ve alçalan basınç yollarının ayrılmasına yol açar.