Предајници нивоа са равном дијафрагмом: Без зачепљења за суспензије и муљ

Предајници нивоа са равном мембраном: мерење нивоа муља и шљаме без зачепљења

Предајник нивоа са равном мембраном је хидростатички предајник притиска чији је сензорски елемент равна метална или полимерна мембрана постављена у равни са процесним прикључком, тако да нема прикључка за притисак, млазнице или импулсне линије која би се могла зачепити. Он мери хидростатички стуб течности изнад себе у опсезима од 0-1 mH₂O до 0-100 mH₂O, са типичном тачношћу од 0,25-0,5% пуног опсега (FS), и даје излазни сигнал од 4-20 mA. Пошто мембрана од 316L или обложена PTFE-ом стоји у равни са зидом резервоара или површином прирубнице, мртви простор је елиминисан и муљ, шљама, пулпа или медији који кристалишу не могу да се накупе или збију иза елемента, што чини предајник нивоа са равном мембраном стандардно решење за мерење нивоа без зачепљења за отпадне воде, шљаму и вискозне медије.

Проблем зачепљења: Зашто конвенционални предајници притиска отказују на шљами и муљу

Стандардни предајници притиска мере ниво кроз прикључак за притисак или дужину импулсне линије која повезује процес са сензорским елементом. На чистој води или лаким хемикалијама то добро функционише, али на прљавим, вискозним или медијима са чврстим честицама отказује на предвидљиве начине.

Мртве зоне иза мембране. Конвенционални предајник има шупљину, капиларну цев или млазницу између процеса и силицијумске ћелије. У резервоару за муљ или шљаму, чврсте материје се таложе у тој шупљини, стврдњавају током времена и формирају чеп који слабо или уопште не преноси притисак. Резултат је померање нулте тачке и очитавање нивоа које више не прати стварни садржај резервоара.

Зачепљене импулсне линије. Када је предајник монтиран даљински и повезан цеви или цевоводом, импулсна линија се пуни процесним медијумом. Влакнасти материјали у пулпи и папиру, крпе у отпадним водама и исталожене соли у хемијским процесима скупљају се у линији. Када се линија блокира, предајник очитава заробљени притисак уместо стварног нивоа течности, а чишћење линије је ручни, радно интензиван посао који искључује инструмент из употребе.

Мостови од чврстих материја и стварање коре. Медији који кристалишу или формирају кору, као што су каустични расол, кречне шљаме, гипс или раствори за дозирање полимера, могу да премосте отвор прикључка за притисак. Кора дебљине само неколико милиметара је довољна да изолује ћелију од процеса, производећи замрзнуто очитавање. Иста грешка се јавља у прехрамбеним апликацијама где се пасте и сирупи карамелизују или стврдњавају око отвора.

Заједничка нит је геометрија: сваки удубљени отвор, млазница или цев ствара место где се чврсте материје могу акумулирати. Предајник нивоа са равном мембраном у потпуности уклања ту геометрију.

Принцип равне мембране: притисак кроз раван, уградни елемент

Код инструмента са равном мембраном, мерни елемент је заварен или стегнут тако да је његова предња површина тачно у равни са површином прирубнице, навојног процесног прикључка или стезаљке. Процесни медијум притиска директно на целу површину мембране, а мембрана, обично дебљине 0,05-0,20 мм од 316L или 316L са PTFE/PVDF облогом, савија се под примењеним хидростатичким притиском. Течност за пуњење заробљена између мембране и мерне ћелије преноси то померање на силицијумски сензор притиска иза ње.

Пошто је мембрана равна, нема мртвог простора, нема импулсне линије и нема отвора који би се запушио. Муљ, суспензија, пулпа и вискозне пасте протичу поред елемента без накупљања, због чега се овај дизајн такође описује као предајник притиска са равном монтажом или предајник са нула мртвог простора. Опсег притиска је одређен површином и крутошћу мембране: веће мембране (до DN80/DN100 или 3-4 инчне прирубнице) обезбеђују ниске опсеге до 0-1 mH₂O са добром резолуцијом, док мањи прикључци подносе високе статичке притиске. WELK-ов хидростатички предајник нивоа са равном мембраном покрива цео опсег величина мембрана, материјала који су у контакту са медијумом и опција излаза који се користе у примени са муљем и отпадним водама.

Материјали у контакту са медијумом и компатибилност медијума

Избор материјала у контакту са медијумом је најважнија одлука код предајника са равном мембраном, јер мора да издржи и хемијски састав и абразију процесног медијума.

Нерђајући челик 316L је подразумевани материјал за мембрану и одговара већини муљева из отпадних вода, примарних и секундарних таложника, пулпе умерене конзистенције и неутралних или благо корозивних суспензија. За процесне температуре до око 130-150 °C континуално, 316L је обично довољан.

Мембране од Hastelloy C-276 се прописују за јако киселе или суспензије које садрже хлориде, као што су хлороводонична киселина, влажни хлор и дозирање гвожђе(III)-хлорида у третману отпадних вода. Hastelloy мембрана избегава питинг и корозију у пукотинама које скраћују век трајања 316L у овим медијумима.

Мембране са PTFE или PVDF облогом додају полимерну баријеру преко метала за јако корозивне медијуме као што су концентроване киселине, лужине и агресивни растварачи, уз очување равне геометрије. PTFE облоге се такође користе тамо где медијуми имају тенденцију да се лепе за метал. WELK-ов анти-корозиони хидростатички предајник нивоа је изграђен око делова отпорних на корозију који су у контакту са медијумом, за хемијске суспензије и агресивне апликације дозирања.

Санитарне опције за прехрамбену, индустрију пића и фармацеутску примену користе 316L са завршном обрадом површине Ra ≤ 0,4 μm, 3A-усаглашене прикључке са стезаљкама и заварене спојеве без пукотина. Ово је покривено у санитарном одељку испод.

За абразивне медијуме, узмите у обзир да танка дијафрагма изложена континуираном удару чврстих честица може еродирати током година рада. Тамо где је абразија екстремна, дебља дијафрагма, PTFE капа или продужена верзија која помера елемент у заштићени џеп могу бити оправдани, а WELK инжењери ће препоручити праву комбинацију на основу пречника дијафрагме, тврдоће медијума и брзине протока.

Кључне спецификације предајника нивоа са равном дијафрагмом

Када упоређујете предајнике са равном дијафрагмом, спецификације које су важне за процесне одлуке су:

• Мерни опсег: Обично 0-1 mH₂O (0-10 kPa) до 0-100 mH₂O (0-1 MPa), са средњим распонима као што су 0-2, 0-5, 0-10, 0-20 и 0-35 mH₂O који су обично доступни. Широки односи смањења опсега до 10:1 омогућавају једном инструменту да покрије неколико резервоара.
• Тачност: 0,25-0,5% пуног опсега за индустријске верзије; 0,5% FS је типично на средњим процесним температурама. Санитарне и верзије за мерење са тачношћу за обрачун могу достићи 0,1-0,2% FS.
• Излаз и напајање: Стандардни 4-20 mA двожични HART, са RS-485/Modbus, и опцијама 0-5 V или 0-10 V. 4-20 mA петља остаје доминантан интерфејс у постојећим DCS и PLC системима у фабрикама.
• Температура процеса: Ограничења температуре дијафрагме од -20 °C до +130 °C континуално за стандардне 316L верзије, са варијантама за високе температуре оцењеним до +200 °C и опцијама за ниске температуре за криогене примене. Кућиште електронике је обично оцењено -20 °C до +70 °C и одвојено је од температуре процеса дијафрагмом и пуњењем течности.
• Заштита околине: Индустријска кућишта носе IP65-IP68 оцене. Потпуно потапајући хидростатички предајници нивоа оцењени IP68 омогућавају стално потапање у резервоаре, бунаре и таложнике, док фланжне верзије са равном мембраном са IP66/IP67 кућиштима покривају инсталације изнад резервоара.
• Отпорност на вакуум: Пошто је дијафрагма директно спојена са пуњењем течности и ћелијом, мора да издржи вакуумске услове без пуцања дијафрагме или губитка течности за пуњење. Дизајни отпорни на вакуум су важни за резервоаре који се испумпавају или празне испод сензора, и за посуде које циклусно прелазе између притиска и вакуума. Наведите могућност рада у вакууму експлицитно ако резервоар може бити испражњен.

Оцене статичког притиска обично се крећу од 1,6 бара до 40 бара или више у зависности од оцене прирубнице (PN16, PN40, ANSI 150/300), па потврдите радни притисак резервоара, не само ниво течности, при избору инструмента.

Равна мембрана наспрам продужене мембране наспрам конвенционалне: смернице за избор

Све три породице су хидростатички сензори нивоа, али нису међусобно заменљиви на прљавим медијима.

Изаберите поравњену дијафрагму када медијум зачепљује, таложи се или кристалише. Изаберите продужену дијафрагму када температура процеса прелази границу течности за пуњење код поравњене јединице (изнад око 150 °C) или када је статички притисак веома висок, прихватајући мали мртви џеп. Изаберите конвенционални предајник само када је медијум чист и потребан вам је максимални опсег мерења или најнижа цена. За потпуније поређење између радарских, ултразвучних, хидростатичких и других технологија за муљ и отпадне воде, WELK-ов водич за избор сензора за мерење нивоа воде и отпадних вода води вас кроз компромисе по примени.

Детаљна анализа примене

Резервоари за муљ и црпне станице за отпадне воде

У комуналном или индустријском постројењу за пречишћавање отпадних вода, предајници са поравњеном дијафрагмом се постављају на дно резервоара за муљ, згушњивача, дигестора и мокрих бунара црпних станица. У примарном муљу са 2-6% чврстих материја, конвенционални предајник са прикључком се зачепи у року од неколико недеља; поравњена дијафрагма са површином од 316L наставља да исправно мери годинама. Црпне станице, где је медијум сирова канализација са крпама и песком, још један су класичан случај: поравњени елемент избегава накупљање крпа које блокира цеви за аерацију и прикључке. WELK-ов хидростатички предајник нивоа за отпадне воде је конфигурисан посебно за ове дужности, а страница примене нивоа воде и отпадних вода наводи комплетан сет инструмената за овај сектор.

Пумпни и папирни резервоари за складиштење

Папирна маса са конзистенцијом од 3-6% је влакнаста и абразивна, и прекрива сваки избочени сензор. Мембрана у равни са зидом уграђена у зид резервоара поуздано очитава хидростатички притисак масе, а глатка површина спречава накупљање влакана између серија. Пошто маса може садржати увучени ваздух, директан контакт равне мембране са течном колоном даје стабилније очитавање од техника које користе ваздушни јастук.

Хемијске суспензије

У хемијским постројењима, руковање суспензијама обухвата кречне суспензије, суспензије титан-диоксида, гипсане и катализаторске суспензије. Кречне и гипсане суспензије кристалишу и стварају кору на отворима; мембрана у равни са зидом са Хастелој или PTFE облогом спречава стварање коре на месту мерења. За складишта резервоара која рукују више агресивних течности, водич за мерење нивоа у хемијским складишним резервоарима и страница примене хемијских складишних резервоара су корисни пратиоци линије производа са мембраном у равни са зидом.

Прехрамбене пасте, боје и лепкови

Пасте и вискозни производи као што су парадајз паста, сенф, чоколада, боје, лепкови и смоле влаже и лепе се за метал. Мембрана у равни са зидом, глатка и велике површине, не даје овим производима ништа за шта би се ухватили на начин који блокира сигнал. У прехрамбеној индустрији санитарне верзије са равном мембраном описане у наставку такође задовољавају захтеве чишћења погона.

Таложнице за муљ и јаловина

Рударски таложници сакупљају густу абразивну суспензију, често 20-40% чврстих материја по тежини. Предајник са равном мембраном у зиду таложника много боље подноси удар чврстих честица него сонда или аератор, а излаз 4-20 mA директно се повезује са логиком управљања пумпом која контролише ниво у таложнику. За веома дубоке таложнике и базене, потопна верзија са равном мембраном и IP68 заштитом је алтернатива јединици монтираној на зид.

Санитарни предајници са равном мембраном за прехрамбену и фармацеутску индустрију

Мерење нивоа у прехрамбеној и фармацеутској индустрији додаје захтеве за чишћење и хигијенски дизајн на проблем зачепљења. Сам производ — јогурт, сируп, крем, ферментациони бујон, повратни раствор CIP-а — је вискозан, а површине у контакту са производом не смеју да задржавају остатке који погодују развоју бактерија.

A санитарни предајник нивоа са равном мембраном је израђен са мембраном од 316L полираном до Ra ≤ 0,4 μm, заварен или стегнут спојем без пукотина, и завршен са 3A санитарном стезном (три-кламп) везом од DN25 до DN51, или Varivent или DIN11851 прикључком. Пошто је мембрана равна, нема навоја, џепова или мртвих делова где би се производ могао накупити и ферментисати.

Компатибилност са CIP (чишћење на месту) и SIP (стерилизација паром на месту) зависи од температурне и хемијске отпорности инструмента. Санитарни предајник са равном мембраном треба да издржи каустичне и киселе CIP циклусе на 85-95 °C, а за SIP, краткотрајне излете на 130-140 °C засићене паре без оштећења мембране или пуњења. EHEDG и 3A смернице обе фаворизују равне, бесшавне сензорске елементе управо из разлога о којима се овде расправља: нема мртвог простора значи нема остатака, што значи нема уточишта за микроорганизме. Тамо где је потребна стерилна баријера између процеса и пуњења, санитарни предајник са равном мембраном са завареним металним дијафрагмама пружа потребан интегритет.

Савети за инсталацију и калибрацију

Правилна инсталација предајника са равном мембраном је разлика између година поузданог рада и хроничног проблема са одржавањем.

Приварна прирубница или цевно седло. Најчешћи начин монтаже је приварна прирубница, млазница или цевно седло које се завари у зид резервоара, а предајник се причврсти за њега. Прво заварите монтажни део, па тек онда уградите предајник — никада не заваривајте са уграђеним инструментом, јер струја заваривања може да прође кроз дијафрагму и пуњење, а топлота може да оштети електронику. Ако се заваривање мора обавити у близини уграђеног инструмента, уклоните га или заштитите дијафрагму заварном поклопном плочом.

Оријентација монтаже. Монтирајте предајник тако да је површина дијафрагме вертикална или благо нагнута надоле код бочне монтаже. То спречава да се талог накупи на површини дијафрагме. За монтажу на дну користите равни распоред који омогућава да се чврсте материје одводе са површине.

Подешавање нулте тачке. Након уградње, напуните резервоар до познатог референтног нивоа или га испразните, па извршите подешавање нулте тачке. Пошто равна дијафрагма мери пуни хидростатички притисак укључујући и пуњење цеви и напрезања монтаже, теренска корекција нуле при стварним процесним условима исправља оба. Поново подесите нулу након било које промене температуре процеса која утиче на пуњење, и проверите ручном пумпом ако инструмент то подржава.

Заштитите дијафрагму током градње. Пре хидростатичког испитивања или пуштања у рад, затворите дијафрагму заштитним поклопцем. Дијафрагме су танке по дизајну, а једна прскавица при заваривању или скок притиска током испитивања цевовода може их трајно деформисати.

Каблирање и заштита од пренапона. Користите оклопљени упредени пар за 4-20 mA петљу, уземљите оклоп на једном крају и уградите заштиту од пренапона тамо где кабл иде на отвореном или близу фреквентних претварача.

Поређење: Равна дијафрагма у односу на потопну сонду у односу на мехурић у односу на радар за муљ и отпадне воде

Равна мембрана и потапајућа сонда оба мере хидростатички притисак, али на муљу и суспензијама уградња са равном мембраном побеђује у отпорности на зачепљење јер је осетна површина чиста. Радар је најјача бесконтактна алтернатива када у резервоару постоји пена, пара или сметње од мешалице које онеспособљавају контактне сензоре, иако радар има потешкоће са стабилним слојевима пене и захтева пажљив избор антене. Пре него што финализујете технологију, слање података о процесу компанији WELK на преглед је најбржи пут до одбрањиве одлуке.

ЧПП

Која је разлика између предајника са равном мембраном и обичног предајника притиска? Предајник са равном мембраном има осетни елемент постављен тачно у равни са процесном прикључном површином, елиминишући прикључак за притисак, млазницу и импулсну линију обичног предајника. Ово уклања мртви простор где се муљ, суспензије и вискозни медијуми могу таложити и зачепити, по цену нешто нижег максималног опсега и већег процесног прикључка.

Може ли предајник нивоа са равном мембраном поуздано мерити муљ и суспензије? Да. Равна мембрана не оставља ништа за чврсте честице да се накупе или збију, тако да муљ, суспензије, пулпа и кристализујући медијуми прелазе преко ње без блокирања сигнала притиска. То је стандардни хидростатички избор за мерење нивоа муља у отпадним водама и индустријских суспензија.

Коју тачност могу очекивати од предајника нивоа са равном мембраном? Индустријске верзије обично постижу 0,25-0,5% пуног опсега, са 0,5% FS уобичајеним у широком температурном опсегу. Високопрецизне санитарне и мере верзије могу достићи 0,1-0,2% FS. Тачност зависи од опсега, температурне стабилности и правилне инсталације.

Да ли је предајник са равном мембраном погодан за CIP/SIP чишћење у фабрикама хране? Санитарни предајник са равном мембраном од 316L, полираном на Ra ≤ 0,4 μm и 3A стезном везом, дизајниран је за циклусе чишћења на месту и стерилизације паром на месту до око 95 °C за CIP и кратке 130-140 °C парне екскурзије, без пукотина које би задржале остатке.

Зашто мој конвенционални предајник нивоа стално зачепљује на кречној суспензији и шта треба да користим уместо тога? Кречна и гипсана суспензија кристалишу и стварају кору на притисним прикључцима и импулсним линијама. Замена са предајником са равном мембраном од Хастелоја или PTFE-обложеном мембраном уклања џеп где се кора ствара, обезбеђујући континуално мерење нивоа без зачепљења.

Добијте бесплатну препоруку за предајник са равном мембраном

Свака суспензија, муљ и паста су различити, а предајник са равном мембраном је поуздан само када су материјал мембране, величина прикључка, опсег и вакуумска оцена усклађени са вашим процесом. Пошаљите WELK-овим инжењерима податке о вашем медијуму — густину суспензије, садржај чврстих материја по тежини, температуру, притисак, димензије резервоара и да ли се резервоар празни пумпом — и добијте бесплатну препоруку за предајник са равном мембраном димензионисан за вашу примену. Пошаљите е-пошту на sales@level-meters.com или користите формулар за упит на сајту, и укључите детаље ваше RFQ контролне листе како ништа не би било пропуштено. Сви инструменти су произведени и тестирани под притиском према WELK-овој документованој контроли квалитета процедуре пре отпреме, а прототипови и евалуације узорака могу се договорити за квалификационо тестирање.