Keramické měřicí buňky- odolné proti korozi, robustní, přesné

Publikováno: 11.12.2024

Jedním z nejdůležitějších sledovaných parametrů v chemickém průmyslu je tlak. Hodnoty tlaku a tlakového rozdílu lze totiž použít k určení např. hladin, objemu, průtoku nebo výkonu filtru a mnoha dalších. Zejména v chemickém průmyslu však musí snímače tlaku splňovat také speciální požadavky. Přístroje VEGA jsou konstruovány tak, aby tyto požadavky splňovaly - s kovovými a především keramickými měřicími buňkami.

Kovová měřicí buňka: Spolehlivé řešení

Snímače tlaku na bázi kovů, jako je VEGABAR 83, zajišťují bezpečnost a spolehlivost v chemických provozech již po desetiletí. Obvykle jsou vyrobeny z vysoce kvalitní nerezové oceli, jako je 316L, nebo z jiných specializovaných slitin. Díky tomu jsou ideální pro použití v náročných podmínkách. Díky správným materiálům v jejich konstrukci mohou odolávat vysokotlakým aplikacím a extrémním teplotám. 

Keramická měřicí cela: optimální alternativa

Pro chemické procesy, v nichž se používají agresivní látky, jsou keramické snímače tlaku často ideální alternativou ke kovovým snímačům - a to nejen díky své mimořádné odolnosti proti korozi. Jak ale keramický snímač tlaku vlastně funguje? Je srovnatelný s kondenzátorem: Měřicí elektrody zabudované v membráně a základním tělese vytvářejí spolu se vzduchem jako dielektrikem elektrické pole. Když na keramickou membránu působí tlak, mírně se vychýlí a kapacita se změní. Tlak lze pak vypočítat z kapacity pomocí vzorce naprogramovaného při kalibraci z výroby.

Vlastní vývoj a výroba

VEGA je jedním z mála výrobců na světě, kteří vyvíjejí a vyrábějí vlastní keramické měřicí buňky, jako je CERTEC®. Jedná se o klíčový prvek keramického snímače tlaku. Při mimořádně složitém výrobním procesu se membrána a základní těleso z keramiky s oxidem hliníku v podmínkách čistých prostor potisknou zlatou pastou a spojí se pájkou na sklo při vysoké teplotě, čímž vznikne měřicí buňka.

Mnoho výhod keramiky

Kromě vysoké odolnosti proti korozi nabízí keramická měřicí buňka také následující výhody:

• prvotřídní dlouhodobou stabilitu
• vysoká spolehlivost
• vynikající odolnost proti přetížení

Umožňuje přesné měření po dlouhou dobu. Keramická měřicí buňka se často setkává s počáteční skepsí, protože se předpokládá, že materiál je náchylný k rozbití. „To je neopodstatněná obava,“ vysvětluje Robin Müller, produktový manažer společnosti VEGA. „Keramické měřicí buňky mají výrazně vyšší odolnost proti přetížení než kovové buňky. Kovové membrány se mohou při vystavení velmi vysokým tlakům nebo nárazům nevratně deformovat, keramická membrána se jednoduše vychýlí, dokud se nedotkne základního tělesa, a pak se vrátí do původní polohy.“

Suchá a robustní

Další argument ve prospěch keramické měřicí buňky: jedná se o suchou buňku, tj. bez oleje. V případě prasknutí membrány nemůže uniknout žádná látka, která by ji kontaminovala - na rozdíl od kovové měřicí buňky, kde je často nutné použít jako přenosové médium olej.
Projektanti a provozovatelé toho využívají také v případě měření agresivních a toxických plynů, protože v takových případech hraje bezpečnost obzvlášť důležitou roli. Ale i v aplikacích s přístroji VEGABAR 82 a 83 v kyselinách a zásadách může společnost VEGA nabídnout vysoce odolné materiály pro procesní armatury a měřicí buňky - a to i s „Second line of Defense“. To znamená, že měřicí buňka je od elektroniky oddělena plynotěsným skleněným průchodem.

Teplotní šoky? Žádný problém!

Citlivost keramických snímačů na vlhkost a teplotní šoky - kdysi velká nevýhoda ve srovnání s kovovými měřicími buňkami - již nepředstavuje problém. Jednak se měří procesní teplota a jednak se vypočítává hodnota, která kompenzuje vliv teploty na měřenou hodnotu tlaku. Současně druhý teplotní senzor ve skleněném švu za keramickou membránou detekuje i ty nejmenší změny teploty. Algoritmus zabudovaný do elektroniky snímače zajišťuje kompenzaci teplotních šoků. „Tuto poměrně citlivou naměřenou hodnotu teploty lze využít pro sledování teploty procesu a také ji přenášet jako samostatný signál,“ popisuje další užitečnou funkci Robin Müller.

Vhodné pro vodík

Aplikace zahrnující vakuum nebo vodík představují pro měřicí techniku zvláštní výzvu. Bod varu kapalin ve vakuu klesá. V důsledku toho může olej v kovovém měřicím systému začít vřít při teplotách nižších, než je atmosférický bod varu, což způsobuje značné chyby. Také vodík představuje další, ale neméně významnou překážku: molekuly vodíku mohou pronikat kovem - dokonce i tenkou membránou kovové měřicí buňky. „Pokud vodík pronikne do membrány a skrz ni, kontaminuje olej za ní,“ vysvětluje Robin Müller. Vzniklé vodíkové usazeniny mohou vést k trvalé změně měřicího výkonu.

Kromě difúze může kovový materiál membrány vlivem vodíku také zkřehnout. To však nepředstavuje problém, pokud se použijí difuzně těsné připojení a odolné materiály, jako jsou například zlaté/zlato-rhodiové povlaky, které VEGA u senzorů ve vodíkových aplikacích poskytuje. Důležitou roli zde hrají suché keramické měřicí články: „I kdyby se vodík dostal do měřicí buňky, nezpůsobí žádné škody,“ říká Robin Müller. „Keramické tlakové senzory jsou vhodným řešením pro použití při výrobě vodíku elektrolýzou, která funguje při nízkých tlacích.“

Snadné měření diferenčního tlaku

V chemických aplikacích poskytuje měření diferenčního tlaku důležité údaje o průtoku, hladině a tlaku v nádrži. Lze jej použít například k

• měření hladiny v tlakové nádobě
• určení průtoku na clonách a jiných průtočných prvcích
• monitorování filtru nebo výměníku tepla

Běžnou praxí je instalace snímače diferenčního tlaku spojeného s měřenými oblastmi procesu prostřednictvím impulsního vedení. Podle Robina Müllera však právě tyto instalace mohou „v praxi opakovaně způsobovat problémy“ - například nepřesnosti měření způsobené zachycením, zablokováním nebo zamrznutím kapalin nebo kondenzátu v impulsním potrubí nebo bublinami plynu v kapilárních systémech naplněných olejem. Řešení společnosti VEGA: Používáme dva nezávisle pracující senzory, které spolu elektronicky komunikují. Výsledkem je spolehlivé a přesné měření diferenčního tlaku - bez vlivu teploty nebo impulsních vedení náchylných k chybám.

 

Zpět na zajímavosti