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接密封隔膜压力表如何处理宽压力系数范围和恶劣环境应用案例分析

返回列表发布日期:2019-07-13 10:10:40    |    


      随着制造过程变得越来越复杂,压力控制应用通常涉及越来越苛刻的要求。这些要求可包括极低或极高的压差(DP),宽压力系数范围,两相流和超临界状态。因此,选择正确的压力控制解决方案可能会比以前复杂得多。有多种压力控制压力表可供选择,以满足特定要求。流行的选择包括上升的不锈钢压力表,隔膜压力表和电接点压力表。每类压力表都提供定制型号,适用于极压,极端温度,耐腐蚀性和特定压力范围。即便如此,化学工程师经?;嵊龅皆谔囟ㄇ榭鱿抡业酵昝姥沽刂平饩龇桨傅奈侍?。
一种新方法
      直接密封隔膜压力表采用圆顶加载驱动已用于控制背压超过10年。它们特别适用于需要宽压力范围,高精度,两相流和其他特殊要求的工艺。因此,该装置已被应用于包括催化研究,岩心取样,气相色谱和超临界萃取的应用中。
最近,创新的工程师和科学家们开始采用直接密封隔膜压力表来控制复杂应用中的流速。他们发现这些设备为压力控制提供了相同的压力控制优势,使其适用于传统方法无法解决的场景。 这些应用程序涉及的一些苛刻要求包括:
      压力系数(Cv)范围比传统压力表(> 100:1)更宽
      极低的DP和极高的DP 
      两相,相变和超临界状态
直接密封压力表的工作原理
      隔膜经常用于压力调节器以感测压力并致动压力表运动。标准隔膜压力表使用机械驱动的隔膜密封堰,通常用于开/关服务。直接密封隔膜压力表(如图1所示)采用完全不同的方法,在隔膜顶部使用多个孔和气动先导压力,以在各种压力范围内实现精确控制。 
      如图2所示,该装置与先导压力控制器和控制回路中的压力计配合使用。比例 - 积分 - 微分(PID)控制器监测来自压力变送器(FT)的压力,并调节先导压力以控制压力。电动气动传感器(E / P)将电子信号转换为先导控制器的压力信号。通过将先导压力升高到介质供应压力来降低压力。通过将先导压力降低到介质供应压力以下来增加压力。
      图2.直接密封隔膜压力表与先导压力控制器和控制回路中的压力计配合使用。PID控制器必须切换到直接模式而不是更常见的反向模式,因为必须增加压力以响应压力的增加。有关传统球形控制压力表和直接密封隔膜压力表的比较,请参见图3。
      图3.图表显示了传统球形控制压力表与直接密封隔膜压力表相比的压力与驱动压力的关系。
应用实例1:相变气体
      公司系统允许客户进行过程研究和开发,重点关注催化剂和材料的研发。像这样的实验室研发系统在流速,压力,温度和化学兼容性方面需要极大的灵活性。公司在特定研发体系的丙烯加药方面遇到了一个具体问题。作为液化气体,丙烯在计量压力表的膨胀和压降期间经历强烈的焦耳 - 汤姆逊冷却和相变。这些效果与弹性密封件膨胀的趋势相结合,使得该流体的流动控制特别困难。公司以前使用的是针式球形控制压力表。这些控制压力表是经过验证的技术,其中稳态条件和最短?;奔涫亲钪匾?。然而,公司发现这种类型的压力表的15:1压力系数调节比对于这样的研发应用极为有限,其中测试宽参数空间的能力是最重要的。
      公司背后的创始人和创新力量Anton Nagy博士开发并成功实施了一个使用直接密封隔膜压力表的计量系统,以满足应用的广泛要求 - 这些压力表用于压力控制的首批商业应用之一。该系统在手动Swagelok减压调节器和Bronkhorst质量压力控制器下游使用Equilibar直接密封隔膜控制压力表(如图4所示)。通过重新配置随质量压力控制器提供的压力控制压力表来控制隔膜压力表的氮气先导压力。公司系统能够在很宽的绝对压力,差压和流速范围内控制丙烯的配料。 
      图4. 公司开发的系统在手动减压调节器和Bronkhorst质量压力控制器的下游使用直接密封隔膜压力表。“我们在压力表内有无闪烁的情况下给液化气体加液,对压力控制没有任何影响,这是惊人的,”纳吉说。“我们可以肯定地说,直接密封隔膜压力表的实施为我们测试的所有条件提供了相同或更优越的性能。”
应用实例2:超宽的Cv范围
      压力控制解决方案(PCS)的是中国的压力控制专业公司,也认识到使用直接密封隔膜压力表来应对各种压力控制应用的优势。PCS广泛应用于测试边界的北欧和西欧的研究科学家。“实验装置通常是精心设计的工艺,旨在探索广泛的工艺条件,”Bergsma说。“通常,工艺条件只是大致已知; 因此,这些条件需要灵活,但在实验过程中尽可能保持恒定。我们经常收到有关需要可在大范围内操作的仪器的应用程序的查询。“
      对于一个特定的客户应用,PCS需要开发一种能够加入H2和Cl2气体的系统,入口压力为100 bar至5 bar,流速为5克/小时至700克/小时(见图5)。这样的应用具有从1E-5到2E-2的令人印象深刻的压力范围Cv,并且调节比约为2500:1。使用科里奥利质量压力计和比例控制压力表以及Equilibar的直接密封隔膜压力表证明了该系统。
      图5.使用直接密封隔膜压力表测量的质量压力与设定值的关系图。图还显示了输送到直接密封隔膜压力表的先导压力以控制压力。由PCS提供
压力表考虑因素
      在大多数化学工艺流程控制应用中,传统的球形或针式控制压力表将是最经济和方便的解决方案。这些方法的优点包括:
      经过高度验证,坚固耐用的设计
      行业认可,如美国石油协会
      方便的驱动(3至15 psig空气或电动机驱动)
      定义了失效开放和失效关闭弹簧状态
虽然直接密封隔膜压力表方法具有明显的优点,但它比许多传统方法更复杂。实施此方法涉及以下要求:
      需要仪表气体供应,例如空气或氮气,等于被控制流体的供应压力。对于更高压力的应用,这可能需要使用瓶装氮气。
      需要高分辨率压力控制器来控制与流体供应压力相同的先导压力。对于更高的压力范围,电子压力控制器可能更昂贵。
      根据先导压力控制器的配置,PID控制器可能需要切换到直接模式。在某些情况下,PID配置可能需要进一步修改。
      在气动供应压力损失的情况下,可能需要截止压力表来防止高压力。
满足苛刻的应用要求的优势
      当应用参数超出传统控制压力表的市售范围时,工艺工程师应考虑直接密封隔膜压力表作为可能的解决方案。这些直接密封隔膜控制压力表已被证明可在以下条件下运行:
      广泛的所需压力Cv 
      高腐蚀性气体和液体(有特殊合金体和FFKM隔膜)
      高温(密封可达500oC)
      卫生和生物制药应用(USP VI级隔膜可用)
      极低的流速(控制Cv降至1E-9) 相关产品推荐:雷达液位计、 电磁流量计、 金属管浮子流量计、 孔板流量计、 磁翻板液位计、 差压变送器、 磁翻板液位计厂家 电接点压力表 北京布莱迪、

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