ความรู้โดยละเอียด—เครื่องมือวัดความดัน

ในกระบวนการผลิตทางเคมี ความดันไม่เพียงแต่ส่งผลต่อความสัมพันธ์ของสมดุลและอัตราการเกิดปฏิกิริยาของกระบวนการผลิตเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อพารามิเตอร์สำคัญของสมดุลวัสดุในระบบอีกด้วย ในกระบวนการผลิตเชิงอุตสาหกรรม บางกระบวนการต้องการแรงดันสูงกว่าความดันบรรยากาศมาก เช่น โพลีเอทิลีนแรงดันสูง กระบวนการพอลิเมอไรเซชันจะดำเนินการที่ความดันสูงถึง 150 เมกะปาสคาล และบางกระบวนการจำเป็นต้องใช้ความดันลบที่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศมาก เช่น การกลั่นสุญญากาศในโรงกลั่นน้ำมัน ความดันไอน้ำแรงดันสูงของโรงงานเคมี PTA อยู่ที่ 8.0 เมกะปาสคาล และความดันออกซิเจนป้อนอยู่ที่ประมาณ 9.0 เมกะปาสคาล การวัดความดันมีขอบเขตกว้างมาก ผู้ปฏิบัติงานควรปฏิบัติตามกฎการใช้เครื่องมือวัดความดันต่างๆ อย่างเคร่งครัด เสริมสร้างการบำรุงรักษาประจำวัน และละเลยหรือประมาทเลินเล่อ สิ่งเหล่านี้อาจก่อให้เกิดความเสียหายและการสูญเสียมหาศาล หากไม่บรรลุเป้าหมายด้านคุณภาพ ผลผลิตสูง การบริโภคต่ำ และปลอดภัยในการผลิต

ส่วนแรกแนวคิดพื้นฐานของการวัดความดัน

• ความหมายของความเครียด

ในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม แรงดันที่มักเรียกกันทั่วไปว่า แรงดัน หมายถึงแรงที่กระทำอย่างสม่ำเสมอและในแนวตั้งบนพื้นที่หนึ่งหน่วย และขนาดของแรงดันถูกกำหนดโดยพื้นที่รับแรงและขนาดของแรงในแนวตั้ง เขียนเป็นสมการทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้
P=F/S โดยที่ P คือความดัน F คือแรงแนวตั้ง และ S คือพื้นที่แรง

• หน่วยของความดัน

ในด้านวิศวกรรมศาสตร์ ประเทศของผมใช้ระบบหน่วยสากล (SI) หน่วยคำนวณความดันคือ Pa (Pa) โดย 1Pa คือความดันที่เกิดจากแรง 1 นิวตัน (N) ที่กระทำในแนวตั้งและสม่ำเสมอบนพื้นที่ 1 ตารางเมตร (M2) ซึ่งแสดงเป็น N/m2 (นิวตัน/ตารางเมตร) นอกจาก Pa แล้ว หน่วยความดันยังสามารถเป็นกิโลปาสกาลและเมกะปาสกาลได้อีกด้วย ความสัมพันธ์ในการแปลงหน่วยทั้งสองนี้คือ: 1MPA = 103KPA = 106PA
เนื่องจากความเคยชินที่มีมายาวนาน ความดันบรรยากาศทางวิศวกรรมจึงยังคงถูกนำมาใช้ในงานวิศวกรรม เพื่ออำนวยความสะดวกในการแปลงค่าความดันบรรยากาศร่วมกันในการใช้งาน ความสัมพันธ์ในการแปลงค่าระหว่างหน่วยวัดความดันที่ใช้กันทั่วไปหลายหน่วยได้แสดงไว้ในข้อ 2-1

• วิธีการแสดงความเครียด

มีสามวิธีในการแสดงความดัน: ความดันสัมบูรณ์ ความดันเกจ ความดันลบ หรือสุญญากาศ
ความดันภายใต้สุญญากาศสัมบูรณ์เรียกว่าความดันศูนย์สัมบูรณ์ และความดันที่แสดงบนพื้นฐานของความดันศูนย์สัมบูรณ์เรียกว่าความดันสัมบูรณ์
ความดันเกจคือความดันที่แสดงบนพื้นฐานของความดันบรรยากาศ ดังนั้นจึงอยู่ห่างจากความดันสัมบูรณ์พอดี 1 บรรยากาศ (0.01Mp)
นั่นคือ: P ตาราง = P อย่างแน่นอน-P ใหญ่ (2-2)
แรงดันลบมักเรียกว่าสุญญากาศ
จะเห็นได้จากสูตร (2-2) ว่าความดันลบคือความดันเกจเมื่อความดันสัมบูรณ์ต่ำกว่าความดันบรรยากาศ
ความสัมพันธ์ระหว่างความดันสัมบูรณ์ ความดันเกจ ความดันลบ หรือสุญญากาศ แสดงดังรูปด้านล่าง:

ค่าบ่งชี้แรงดันส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมคือแรงดันเกจ นั่นคือ ค่าบ่งชี้ของมาตรวัดแรงดันคือความแตกต่างระหว่างแรงดันสัมบูรณ์และแรงดันบรรยากาศ ดังนั้น แรงดันสัมบูรณ์คือผลรวมของแรงดันเกจและแรงดันบรรยากาศ

ส่วนที่ 2 การจำแนกประเภทเครื่องมือวัดความดัน
ช่วงความดันที่ใช้วัดในการผลิตสารเคมีนั้นกว้างมาก และแต่ละช่วงมีความเฉพาะตัวภายใต้สภาวะกระบวนการที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือวัดความดันที่มีโครงสร้างและหลักการทำงานที่แตกต่างกัน เพื่อตอบสนองความต้องการด้านการผลิตที่หลากหลาย
ตามหลักการแปลงที่แตกต่างกัน เครื่องมือวัดแรงดันสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสี่ประเภท ได้แก่ มาตรวัดแรงดันคอลัมน์ของเหลว มาตรวัดแรงดันยืดหยุ่น มาตรวัดแรงดันไฟฟ้า และมาตรวัดแรงดันลูกสูบ

• มาตรวัดความดันคอลัมน์ของเหลว

หลักการทำงานของมาตรวัดความดันแบบคอลัมน์ของเหลวนั้นอิงตามหลักการไฮโดรสแตติก เครื่องมือวัดความดันที่ผลิตตามหลักการนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่าย ใช้งานง่าย มีความแม่นยำในการวัดค่อนข้างสูง ราคาไม่แพง และสามารถวัดความดันต่ำได้ จึงเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิต
มาตรวัดแรงดันคอลัมน์ของเหลวสามารถแบ่งออกได้เป็นมาตรวัดแรงดันแบบท่อรูปตัว U มาตรวัดแรงดันแบบท่อเดี่ยว และมาตรวัดแรงดันแบบท่อเอียง ตามโครงสร้างที่แตกต่างกัน

• เกจวัดแรงดันแบบยืดหยุ่น

เกจวัดแรงดันแบบยืดหยุ่นถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตสารเคมี เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น โครงสร้างเรียบง่าย แข็งแรง ทนทาน เชื่อถือได้ มีช่วงการวัดที่กว้าง ใช้งานง่าย อ่านค่าง่าย ราคาประหยัด และมีความแม่นยำเพียงพอ นอกจากนี้ยังสามารถส่งคำสั่งระยะไกล บันทึกข้อมูลอัตโนมัติ และอื่นๆ ได้อย่างง่ายดาย
เกจวัดความดันแบบยืดหยุ่นสร้างขึ้นโดยใช้ชิ้นส่วนยืดหยุ่นต่างๆ ที่มีรูปร่างแตกต่างกันเพื่อสร้างการเสียรูปแบบยืดหยุ่นภายใต้ความดันที่ต้องการวัด ภายในขีดจำกัดความยืดหยุ่น การเคลื่อนที่ออกของชิ้นส่วนยืดหยุ่นจะมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความดันที่ต้องการวัด ดังนั้นสเกลจึงสม่ำเสมอ ชิ้นส่วนยืดหยุ่นมีความแตกต่างกัน และช่วงการวัดความดันก็แตกต่างกันเช่นกัน เช่น ไดอะแฟรมลูกฟูกและชิ้นส่วนแบบเป่าลม ซึ่งโดยทั่วไปใช้ในการวัดความดันต่ำและความดันต่ำ ท่อสปริงขดเดี่ยว (เรียกสั้นๆ ว่า ท่อสปริง) และท่อสปริงขดหลายเส้น ใช้สำหรับการวัดความดันสูง ปานกลาง หรือสุญญากาศ ในบรรดาท่อเหล่านี้ ท่อสปริงขดเดี่ยวมีช่วงการวัดความดันที่ค่อนข้างกว้าง จึงเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในการผลิตสารเคมี

• เครื่องส่งสัญญาณความดัน

ปัจจุบันเครื่องส่งสัญญาณความดันแบบไฟฟ้าและแบบลมถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานเคมี เครื่องส่งสัญญาณความดันเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่วัดความดันที่วัดได้อย่างต่อเนื่องและแปลงเป็นสัญญาณมาตรฐาน (ความดันอากาศและกระแสไฟฟ้า) สามารถส่งสัญญาณได้ระยะไกล และสามารถระบุ บันทึก หรือปรับค่าความดันในห้องควบคุมส่วนกลางได้ เครื่องส่งสัญญาณความดันสามารถแบ่งได้เป็นความดันต่ำ ความดันปานกลาง ความดันสูง และความดันสัมบูรณ์ ตามช่วงการวัดที่แตกต่างกัน

ส่วนที่ 3 บทนำเกี่ยวกับเครื่องมือวัดแรงดันในโรงงานเคมี
ในโรงงานเคมี มาตรวัดความดันแบบท่อบูร์ดองมักใช้เป็นมาตรวัดความดัน อย่างไรก็ตาม มาตรวัดความดันแบบไดอะแฟรม ไดอะแฟรมลูกฟูก และเกลียวก็ใช้เช่นกัน ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของงานและวัสดุ
เกจวัดแรงดัน ณ สถานที่ปฏิบัติงานมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. ผลิตจากสแตนเลสสตีล เหมาะสำหรับใช้งานในทุกสภาพอากาศ เกจวัดแรงดันมีข้อต่อแบบกรวยบวก 1/2HNPT กระจกนิรภัย และแผ่นเมมเบรนสำหรับระบายอากาศ มีระบบบอกสถานะและควบคุม ณ สถานที่ปฏิบัติงานด้วยระบบนิวแมติก ความแม่นยำ ±0.5% ของสเกลเต็ม
เครื่องส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าใช้สำหรับส่งสัญญาณระยะไกล โดดเด่นด้วยความแม่นยำสูง ประสิทธิภาพการทำงานที่ดี และความน่าเชื่อถือสูง ความแม่นยำ ±0.25% ของสเกลเต็ม
ระบบสัญญาณเตือนหรือระบบอินเตอร์ล็อคใช้สวิตช์แรงดัน

ส่วนที่ 4 การติดตั้ง การใช้งาน และการบำรุงรักษามาตรวัดแรงดัน
ความแม่นยำของการวัดแรงดันไม่ได้ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของตัวเกจวัดแรงดันเพียงอย่างเดียวเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการติดตั้งที่สมเหตุสมผล ถูกต้องหรือไม่ และวิธีใช้งานและบำรุงรักษาด้วย

• การติดตั้งมาตรวัดแรงดัน

เมื่อติดตั้งมาตรวัดแรงดัน ควรใส่ใจว่าวิธีการและตำแหน่งแรงดันที่เลือกนั้นเหมาะสมหรือไม่ เนื่องจากจะส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งาน ความแม่นยำในการวัด และคุณภาพการควบคุม
ข้อกำหนดสำหรับจุดวัดแรงดัน นอกเหนือจากการเลือกตำแหน่งวัดแรงดันบนอุปกรณ์การผลิตอย่างถูกต้องแล้ว ระหว่างการติดตั้ง ควรรักษาพื้นผิวด้านในของท่อแรงดันที่สอดเข้าไปในอุปกรณ์การผลิตให้เสมอกับผนังด้านในของจุดเชื่อมต่อของอุปกรณ์การผลิต ไม่ควรมีส่วนยื่นหรือเสี้ยนใดๆ เพื่อให้มั่นใจว่าได้แรงดันสถิตที่ถูกต้อง
ตำแหน่งการติดตั้งสังเกตได้ง่าย และพยายามหลีกเลี่ยงอิทธิพลจากการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิสูง
เมื่อวัดแรงดันไอน้ำ ควรติดตั้งท่อคอนเดนเสทเพื่อป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างไอน้ำอุณหภูมิสูงกับส่วนประกอบต่างๆ และควรหุ้มฉนวนท่อไปพร้อมๆ กัน สำหรับสารกัดกร่อน ควรติดตั้งถังแยกที่บรรจุสารที่เป็นกลาง กล่าวโดยสรุป ควรกำหนดมาตรการป้องกันการกัดกร่อน ป้องกันการแข็งตัว และป้องกันการอุดตันให้สอดคล้องกับคุณสมบัติของสารที่วัด (อุณหภูมิสูง อุณหภูมิต่ำ การกัดกร่อน สิ่งสกปรก การตกผลึก การตกตะกอน ความหนืด ฯลฯ) นอกจากนี้ ควรติดตั้งวาล์วปิดระหว่างช่องรับแรงดันและมาตรวัดแรงดัน เพื่อให้เมื่อทำการยกเครื่องมาตรวัดแรงดัน ควรติดตั้งวาล์วปิดใกล้กับช่องรับแรงดัน
ในกรณีของการตรวจสอบในสถานที่และการล้างท่อพัลส์บ่อยครั้ง วาล์วปิดสามารถเป็นสวิตช์สามทางได้
สายสวนวัดความดันไม่ควรยาวเกินไปเพื่อลดความล่าช้าในการบอกความดัน

• การใช้และการบำรุงรักษาเกจวัดแรงดัน

ในการผลิตสารเคมี เกจวัดแรงดันมักได้รับผลกระทบจากตัวกลางที่วัด เช่น การกัดกร่อน การแข็งตัว การตกผลึก ความหนืด ฝุ่น แรงดันสูง อุณหภูมิสูง และความผันผวนอย่างรุนแรง ซึ่งมักเป็นสาเหตุของความผิดพลาดต่างๆ ของเกจวัด เพื่อให้มั่นใจว่าเครื่องมือทำงานได้ตามปกติ ลดโอกาสเกิดความผิดพลาด และยืดอายุการใช้งาน จำเป็นต้องตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอก่อนเริ่มการผลิต
1. การบำรุงรักษาและตรวจสอบก่อนเริ่มการผลิต:
ก่อนเริ่มการผลิต มักจะมีการทดสอบแรงดันกับอุปกรณ์ในกระบวนการ ท่อส่ง และอื่นๆ โดยทั่วไปแรงดันในการทดสอบจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 เท่าของแรงดันใช้งาน ควรปิดวาล์วที่เชื่อมต่อกับเครื่องมือในระหว่างการทดสอบแรงดัน เปิดวาล์วบนอุปกรณ์รับแรงดันและตรวจสอบว่ามีการรั่วซึมในข้อต่อและรอยเชื่อมหรือไม่ หากพบรอยรั่ว ควรแก้ไขโดยเร็ว
หลังจากการทดสอบแรงดันเสร็จสิ้น ก่อนเริ่มการผลิต ให้ตรวจสอบว่าข้อมูลจำเพาะและรุ่นของมาตรวัดแรงดันที่ติดตั้งสอดคล้องกับแรงดันของตัวกลางที่วัดตามที่กำหนดในกระบวนการหรือไม่ มาตรวัดที่สอบเทียบแล้วมีใบรับรองหรือไม่ และหากมีข้อผิดพลาดใดๆ ควรแก้ไขให้ทันเวลา มาตรวัดแรงดันของเหลวต้องเติมสารทำงาน และต้องแก้ไขจุดศูนย์ มาตรวัดแรงดันที่ติดตั้งอุปกรณ์แยกต้องเติมสารแยก
2. การบำรุงรักษาและตรวจสอบเกจวัดแรงดันขณะขับรถ:
ในระหว่างการเริ่มการผลิต การวัดแรงดันของตัวกลางที่เต้นเป็นจังหวะ เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อมาตรวัดแรงดันอันเนื่องมาจากแรงกระแทกทันทีและแรงดันเกิน ควรเปิดวาล์วอย่างช้าๆ และสังเกตสภาวะการทำงาน
สำหรับมาตรวัดแรงดันที่วัดไอน้ำหรือน้ำร้อน ควรเติมน้ำเย็นลงในคอนเดนเซอร์ก่อนเปิดวาล์วบนมาตรวัดแรงดัน เมื่อพบรอยรั่วในเครื่องมือหรือท่อ ควรตัดวาล์วบนอุปกรณ์วัดแรงดันทันที แล้วจึงดำเนินการแก้ไข
3. การบำรุงรักษาเกจวัดแรงดันประจำวัน:
ควรตรวจสอบเครื่องมือที่ใช้งานเป็นประจำทุกวันเพื่อรักษาความสะอาดของมิเตอร์และความสมบูรณ์ของมิเตอร์ หากพบปัญหา ให้รีบแก้ไขโดยเร็ว