أجهزة قياس ضغط الحجاب الحاجز: متى ولماذا تحتاج إليها

متى يقصر مقياس الضغط القياسي ويصبح مقياس الحجاب الحاجز هو الاختيار الصحيح؟

يعد قياس الضغط متطلبًا أساسيًا في عشرات الصناعات، ولكن لا يمكن لكل تطبيق الاعتماد على مقياس ضغط أنبوب بوردون القياسي. عندما تكون الوسائط التي يتم قياسها لزجة، أو قابلة للتآكل، أو تحتوي على نسبة عالية من المحتوى الصلب، أو قريبة من المتطلبات الصحية لإنتاج الأغذية والأدوية، فإن المقاييس القياسية تفشل بسرعة - أو ما هو أسوأ من ذلك، تخلق مخاطر تتعلق بالسلامة والتلوث. تم تصميم مقياس ضغط الحجاب الحاجز خصيصًا لمعالجة هذه القيود. يعد فهم سبب وجوده ومتى يتفوق حقًا على البدائل أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين وأخصائيي المشتريات ومديري المصانع الذين يتخذون قرارات الأجهزة.

ما الذي يجعل مقياس ضغط الحجاب الحاجز مختلفًا؟

يستخدم مقياس ضغط الحجاب الحاجز غشاءًا مرنًا - الحجاب الحاجز - كعنصر استشعار أساسي بدلاً من أنبوب بوردون الملفوف الموجود في أجهزة القياس التقليدية. يتم تثبيت الحجاب الحاجز أو لحامه بين وصلة العملية وجسم المقياس، مما يخلق حاجزًا محكمًا بين وسائط العملية وآلية المقياس الداخلي. عند تطبيق الضغط، ينحرف الحجاب الحاجز بشكل متناسب. يتم نقل هذا الانحراف ميكانيكيًا إلى حركة المؤشر من خلال نظام ربط، مما يعرض قراءة الضغط على القرص.

ميزة التصميم الحاسمة هنا هي الفصل الكامل. لا يدخل سائل العملية أبدًا إلى الأجزاء الداخلية للمقياس. وهذا يعني أن المواد الكيميائية المسببة للتآكل، والملاط السميك، والسوائل الصحية المخصصة للطعام، والغازات العدوانية يمكن قياسها بأمان ودقة دون تلويث أو إتلاف الآلية الداخلية. تتوفر الأغشية في مجموعة واسعة من المواد - الفولاذ المقاوم للصدأ، وHastelloy، وMonel، والتنتالوم، والمبطنة بـ PTFE، والمزيد - مما يسمح بمطابقة المواد بدقة مع وسائط المعالجة.

الأسباب الأساسية لاختيار مقياس ضغط الحجاب الحاجز

هناك العديد من السيناريوهات المحددة جيدًا حيث لا يكون مقياس الحجاب الحاجز مفضلاً فحسب، بل ضروري أيضًا. يتوافق كل سبب مع القيود الواقعية للمقاييس التقليدية التي تحلها تصميمات الحجاب الحاجز بشكل مباشر.

قياس الوسائط المسببة للتآكل أو العدوانية

المواد الكيميائية مثل حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك والكلور والصودا الكاوية والعديد من المذيبات سوف تدمر الأجزاء الداخلية لمقياس أنبوب بوردون القياسي بسرعة. باستخدام حاجز مصنوع من مادة مقاومة كيميائيًا مثل Hastelloy C-276 أو التنتالوم، يتم الاحتفاظ بسائل العملية معزولًا تمامًا. يتم ملء المساحة الموجودة خلف الحجاب الحاجز بسائل تعبئة متوافق - عادةً زيت الجلسرين أو زيت السيليكون - والذي ينقل الضغط إلى أنبوب بوردون داخل جسم المقياس. يتيح هذا التكوين قياسًا دقيقًا للوسائط شديدة العدوانية دون حدوث مشكلات في توافق المواد.

التعامل مع الوسائط اللزجة أو المتبلورة أو المحملة بالمواد الصلبة

تمثل العمليات التي تتضمن الملاط أو المعاجين أو عجينة الورق أو المنتجات الغذائية أو المواد اللاصقة أو الوسائط التي تتبلور أو تتبلمر في درجة حرارة الغرفة خطرًا شديدًا للانسداد بالنسبة لأجهزة القياس القياسية. يمكن أن تصبح الممرات الداخلية الضيقة لمقياس أنبوب بوردون مسدودة تمامًا بواسطة مثل هذه الوسائط، مما يجعل المقياس عديم الفائدة ويخلق كابوسًا للصيانة. ويزيل مقياس الحجاب الحاجز هذه المشكلة تمامًا لأنه لا توجد ممرات ضيقة لدخول الوسائط. يتصل وجه الحجاب الحاجز المتدفق بالوسائط مباشرة، وينحرف تحت الضغط، ويتم نقل القراءة دون أي انتقال للوسائط إلى الجهاز.

التطبيقات الصحية والنظافة

في صناعات الأغذية والمشروبات ومنتجات الألبان والأدوية، يجب أن تستوفي أجهزة الضغط معايير صحية صارمة. أي أداة تسمح للوسائط بالدخول إلى التجاويف الداخلية تشكل خطر التلوث الناتج عن نمو البكتيريا. تلبي مقاييس الغشاء المزودة بأختام غشائية مثبتة بشكل متساطح، وخالية من الشقوق، ووصلات العمليات الصحية (مثل DIN 11851، أو SMS، أو تركيبات Tri-Clamp) هذه المتطلبات. يمكن تنظيف وجه الحجاب الحاجز الأملس المصقول في مكانه (CIP) وتعقيمه في مكانه (SIP) دون إزالة المقياس من الخط، مما يحافظ على النظافة واستمرارية العملية.

قياس الضغط المنخفض جداً

تفقد مقاييس أنبوب بوردون الدقة والموثوقية عند نطاقات الضغط المنخفضة جدًا - عادةً أقل من 0.6 بار (حوالي 9 رطل لكل بوصة مربعة). وعلى النقيض من ذلك، فإن عناصر الحجاب الحاجز حساسة للغاية لفرق الضغط الصغير ويمكنها قياس نطاقات منخفضة تصل إلى 0 إلى 10 ملي بار بدقة. وهذا يجعلها الخيار المفضل لقياس ضغوط السحب في أنظمة التهوية، وتصفية الضغوط التفاضلية، وشبكات توزيع الغاز ذات الضغط المنخفض حيث لا يستطيع المقياس القياسي توفير قراءات ذات معنى.

الصناعات والتطبيقات التي تكون فيها مقاييس الحجاب الحاجز قياسية

يتم تحديد مقاييس ضغط الحجاب الحاجز عبر مجموعة واسعة من الصناعات، ولكل منها متطلبات مميزة لا يمكن للمقاييس القياسية تلبيتها بشكل موثوق:

• المعالجة الكيميائية: قياس ضغوط الأحماض والقلويات والمذيبات والغازات التفاعلية حيث يكون توافق المواد هو الاهتمام الأساسي.
• النفط والغاز: مراقبة ضغوط رؤوس الآبار وخطوط أنابيب النفط الخام وأنظمة المياه المنتجة حيث تحتوي الوسائط على جزيئات كاشطة أو H₂S أو محتوى عالي من الملح.
• المأكولات والمشروبات: قياس الضغط في مصانع الجعة ومنتجات الألبان ومعالجة العصير وخطوط التعبئة حيث يكون التصميم الصحي والتوافق مع CIP/SIP إلزاميًا.
• التصنيع الدوائي: مراقبة الضغط في المفاعلات الحيوية وخطوط التعبئة المعقمة وأنظمة المياه النقية حيث يجب القضاء على مخاطر التلوث.
• معالجة مياه الصرف الصحي: قياس الضغوط في خطوط الحمأة، وخزانات الهاضم، وأنظمة الجرعات الكيميائية باستخدام وسائط شديدة العدوانية وغنية بالمواد الصلبة.
• خدمات التكييف والبناء: مراقبة الضغوط التفاضلية المنخفضة عبر المرشحات والمراوح ووحدات معالجة الهواء حيث تكون نطاقات القياس أقل مما يمكن لمقاييس بوردون التعامل معه بشكل موثوق.
• اللب والورق: قياس الضغوط في خطوط ملاط اللب، وأنظمة السائل الأسود، وعمليات التبييض حيث تكون الوسائط الليفية أو اللزجة أو العدوانية كيميائيًا هي القاعدة.

مقياس الحجاب الحاجز مقابل مقياس أنبوب بوردون القياسي: مقارنة مباشرة

يسلط الجدول أدناه الضوء على الاختلافات الرئيسية بين مقاييس الحجاب الحاجز وأنبوب بوردون لمساعدتك في تحديد ما هو مناسب لتطبيقك:

اختيار مادة الحجاب الحاجز: القيام بذلك بشكل صحيح

تعتبر مادة الحجاب الحاجز هي قرار المواصفات الأكثر أهمية في مقياس ضغط الحجاب الحاجز. سوف تتآكل المادة الخاطئة، أو تنتفخ، أو تتشقق، أو تتخلل في ظل ظروف العملية، مما يؤدي إلى أخطاء في القياس، أو فشل القياس، أو حتى تلوث العملية. المواد التالية هي الأكثر استخدامًا وكل منها يناسب تطبيقات معينة:

• 316L الفولاذ المقاوم للصدأ: الاختيار القياسي لمعظم الوسائط المائية غير العدوانية، والمواد الكيميائية الخفيفة، وتطبيقات المواد الغذائية، والاستخدام الصناعي العام. يوفر مقاومة جيدة للتآكل بتكلفة معقولة.
• هاستيلوي سي-276: مخصص للأحماض شديدة الأكسدة والبيئات الغنية بالكلوريد وخدمة الأحماض المختلطة. أكثر مقاومة للتآكل بشكل ملحوظ من الفولاذ المقاوم للصدأ عبر نطاق واسع من الأس الهيدروجيني.
• التنتالوم: يستخدم للوسائط الأكثر عدوانية بما في ذلك حمض الكبريتيك المركز وحمض الهيدروكلوريك. يوفر مقاومة كيميائية شبه عالمية ولكن بتكلفة مادية عالية.
• مونيل: يُفضل استخدام حمض الهيدروفلوريك ومياه البحر والأحماض المختزلة حيث قد يعاني الفولاذ المقاوم للصدأ من التآكل أو التآكل.
• الحجاب الحاجز المبطن بـ PTFE: يستخدم عند الحاجة إلى مقاومة كيميائية شديدة ولكن قيود التكلفة تحد من استخدام المعادن الغريبة. تحمي بطانة PTFE الركيزة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، على الرغم من أن نطاق درجة الحرارة محدود أكثر.

المواصفات الرئيسية التي يجب تحديدها قبل الشراء

يتطلب تحديد مقياس ضغط الحجاب الحاجز معرفة تطبيقية أكثر تفصيلاً من شراء مقياس قياسي. قبل التعامل مع المورد، يجب عليك تحديد المعلمات التالية بوضوح:

• وسائط العملية: التركيب الكيميائي الكامل، بما في ذلك التركيز ودرجة الحموضة وأي مكونات ثانوية مثل الجسيمات أو الأملاح الذائبة التي تؤثر على توافق المواد.
• نطاق ضغط التشغيل: حدد كلاً من ضغط التشغيل العادي وأقصى انحراف للضغط قد يتعرض له المقياس، بما في ذلك ارتفاع الضغط أو أحداث المطرقة المائية.
• درجة حرارة العملية: لقد حددت مواد الحجاب الحاجز وسوائل التعبئة حدود درجة حرارة التشغيل. قد تتطلب درجات حرارة العملية المرتفعة تكوينات مانعة للتسرب عن بعد لحماية المقياس من الحرارة.
• نوع وحجم اتصال العملية: يجب أن تتوافق الوصلات الملولبة القياسية أو الوصلات ذات الحواف أو التركيبات الصحية مع نظام الأنابيب الحالي.
• فئة الدقة المطلوبة: تتوافق المقاييس الصناعية عادةً مع فئات الدقة البالغة 1.0% أو 1.6% على نطاق كامل. قد تتطلب التطبيقات عالية الدقة 0.5% أو أفضل.
• الظروف البيئية: تؤثر درجات الحرارة المحيطة القصوى، ومستويات الاهتزاز، والتعرض للطقس أو ظروف الغسل على مادة المبيت واختيار سائل التعبئة.

اعتبارات الصيانة وعمر الخدمة

واحدة من المزايا الأكثر عملية مقاييس ضغط الحجاب الحاجز في التطبيقات الصعبة هو انخفاض عبء الصيانة مقارنة بالمقاييس القياسية. نظرًا لأن وسائط العملية لا تتصل أبدًا بالآلية الداخلية، فلا يوجد خطر للتآكل الداخلي، أو انسداد أنبوب بوردون، أو تبلور الوسائط داخل جسم المقياس. في التطبيقات المتوافقة بشكل جيد، يمكن أن يعمل مقياس الحجاب الحاجز المحدد بشكل صحيح بشكل موثوق لسنوات دون الحاجة إلى التنظيف أو الاستبدال.

ومع ذلك، فإن الحجاب الحاجز نفسه هو أحد مكونات التآكل. مع مرور الوقت، يؤدي تحميل الضغط الدوري إلى إجهاد المعدن، ويمكن أن يؤدي الهجوم الكيميائي إلى إضعاف جدار الحجاب الحاجز. يعد الفحص الدوري أمرًا مهمًا - خاصة في التطبيقات الحساسة للسلامة. عند استخدام مقياس الحجاب الحاجز مع نظام تعبئة السوائل، تحقق من فقدان سائل التعبئة، والذي يشير إلى وجود خرق في الحجاب الحاجز ويتطلب استبدال المقياس على الفور لمنع وسائط العملية من تلويث أو تدمير الأجزاء الداخلية للمقياس.

إن اختيار المقياس الصحيح من البداية - مادة الغشاء الصحيحة، ونطاق الضغط المناسب، والاتصال المناسب للعملية - يقلل بشكل كبير من تكرار الصيانة والتكلفة الإجمالية للملكية. إن مقياس الحجاب الحاجز الذي يكلف ثلاث مرات أكثر من المقياس القياسي ولكنه يدوم لفترة أطول بخمس مرات في التطبيقات المسببة للتآكل هو دائمًا الخيار الأكثر اقتصادا عند أخذ دورة الحياة الكاملة في الاعتبار.