Hvad er hovedårsagerne til hysterese i petrokemiske PP-membrantrykmålermålinger

I de komplekse væskemålinger i olie- og kemisk industri er nøjagtigheden og stabiliteten af ​​trykinstrumentering afgørende. Polypropylen (PP) membrantrykmålere skiller sig ud for deres fremragende korrosionsbestandighed, hvilket gør dem ideelle til håndtering af sure og alkaliske ætsende medier. Professionelle brugere fokuserer dog ofte på en nøgleindikator for ydeevne: Hysterese.

Hysterese refererer til det fænomen, hvor trykmålerens angivne værdi afviger, når man når et bestemt sætpunkt fra en lavtrykstilstand (stigende tryk) versus at nå det samme punkt fra en højtrykstilstand (faldende tryk). Denne uoverensstemmelse er ikke en tilfældig fejl, men en systematisk afvigelse som følge af instrumentets interne fysiske egenskaber og strukturelle begrænsninger. For højpræcisionskontrol i petrokemiske processer er forståelse og minimering af hysterese afgørende for at sikre produktkvalitet og driftssikkerhed.

I. Mekanisk hysterese af elastiske elementer: Materialets iboende egenskaber

Kernekomponenterne i en PP membran trykmåler er mellemgulvet og den indre bevægelsesmekanisme. Den primære kilde til hysterese stammer fra de mekaniske ufuldkommenheder af disse elastiske elementer.

1. Elastisk hysterese af diafragmamateriale

Selvom PP-membraner ofte forbedres med PTFE-belægninger eller anvendes som en del af en kompositstruktur, som et elastisk element, er belastningsgenvindingsvejen ikke helt identisk, når stress påføres og efterfølgende frigives.

• Når trykket stiger, deformeres membranen.

• Når trykket falder, forsinker intern mikrostrukturel friktion og molekylær kædeomlægning i membranen dens fuldstændige tilbagevenden til den oprindelige tilstand.

• Denne energidissipation får belastningen (eller forskydningen) under den stigende trykproces til at adskille sig fra den under den faldende proces ved den samme trykværdi, hvilket manifesterer sig direkte som pointerhysterese.

• Især for polymermateriale PP er dets viskoelastiske egenskaber mere udtalte. Under langvarig eller cyklisk trykpåføring er denne mekaniske hystereseeffekt ofte mere signifikant end i metalmembraner.

2. Mindre friktion i bevægelsesmekanismen

Forskydningen af membranen skal overføres til viseren via præcisionsmekaniske komponenter såsom forbindelsesstænger, sektorgear og centrale gear. Små friktionskræfter mellem disse bevægelige par udgør den anden store kilde til hysterese.

• Under den stigende trykproces modsætter friktionskraften bevægelsesretningen.

• Under den faldende trykproces vender retningen af ​​friktionskraften.

• I det øjeblik trykket vender om, skal mekanismen overvinde statisk friktion, før bevægelsen begynder igen, hvilket forårsager en forsinkelse mellem trykændringen og viserens reaktion.

• Selv friktion på mikronniveau er tilstrækkelig til at forårsage observerbar afvigelse i trykindikationen.

II. Viskositets- og kompressibilitetseffekter i væskeoverførselssystemet

PP-membrantrykmålere anvender typisk et membrantætningssystem med en påfyldningsvæske til at isolere korrosive medier. De fysiske egenskaber af dette væskeoverførselssystem er væsentlige bidragydere til hysterese.

1. Påfyldningsvæskens viskositet

Fyldningsvæsken (såsom silikoneolie eller fluorcarbonolie) har en vis viskositet. Når membranen deformeres under tryk og fortrænger væsken:

• Væsken skal strømme gennem indre kanaler og kapillærer.

• Væskens indre friktion (viskose modstand) hæmmer den umiddelbare overførsel af energi.

• Dette er især relevant under hurtige trykændringer, eller når lave omgivende temperaturer øger viskositeten, sænker væskens mobilitet og forsinker tryktransmissionen, hvorved hysterese-fænomenet forværres.

2. Gasopløsning og resterende mikrobobler

Hvis afgasningsprocessen er ufuldstændig under påfyldningen af væsken, indfører resterende mikrobobler eller gasser opløst i væsken kompressibilitet ved trykændringer.

• Dette medfører, at den indledende forskydning af membranen først komprimerer disse gasbobler i stedet for straks at overføre trykket til Bourdon-røret eller den interne sensor.

• Gaskompressions- og frigivelsesprocessen er ikke-lineær og tidsforsinket, hvilket skaber en "elastisk buffer"-effekt, der introducerer målehysterese.

III. Stressfrigivelse og afslapning i strukturelle komponenter

Langtidsdrift eller termisk cykling kan føre til stressafslapning i PP-huset og tilslutningssystemet, hvilket er en anden indirekte faktor, der bidrager til hysterese.

• Forspændingsforbindelsen (f.eks. boltet samling) ved kanterne af PP-huset og membranen kan opleve krybeafspænding over tid og med temperaturvariationer.

• Afslapningen af ​​forbelastningen ændrer de faste grænsebetingelser for membranen, hvilket betyder, at starttilstanden og banen for hver trykcyklus muligvis ikke er helt konsistente.

• Når der påføres tryk gentagne gange, forårsager de små bevægelser og spændingsfordelingen ved forbindelsesgrænsefladen en lille afdrift i det elastiske elements nulpunkt, hvilket fører til adskillelse af de stigende og faldende trykbaner.