فشار در سیستم‌های دیافراگم سیل

دیافراگم سیل روی ابزارهای اندازه‌گیری نصب می‌شود تا فشار سیالات را با دقت بالا اندازه‌گیری کند. فشار، نیروی وارد بر یک سطح مشخص است و می‌تواند با واحدهای مختلفی مانند:

• کیلوگرم‌نیرو بر سانتی‌متر مربع (kgf/cm²)

• PSI (پوند بر اینچ مربع)

• bar، mbar، kPa، MPa

• mmHg یا Torr برای اندازه‌گیری خلأ

• mmH₂O و inchH₂O

بیان شود.

در شرایط عادی، ما با فشار اتمسفری حدود 101,325 kPa سروکار داریم. در صنعت، فشار برای ایجاد واکنش‌های شیمیایی یا فیزیکی به کار می‌رود؛ مثلاً از طریق جوشاندن، پمپاژ، یا تراکم گاز. برای کنترل دقیق این فرآیندها، از دیافراگم سیل برای اندازه‌گیری فشار استفاده می‌شود تا سیستم از محدوده ایمن خارج نشود.

انواع فشار

1. فشار مطلق (Absolute Pressure)

در این نوع، مرجع اندازه‌گیری خلأ مطلق است و معمولاً با حرف «a» نمایش داده می‌شود (مثلاً: PSIa).

2. فشار گیج (Gauge Pressure)

این فشار نسبت به فشار اتمسفر اندازه‌گیری می‌شود و با حرف «g» مشخص می‌گردد (مثل: PSIg).

3. فشار تفاضلی (Differential Pressure)

اختلاف فشار بین دو نقطه مختلف در فرآیند را نشان می‌دهد.

تعاریف فشار در صنایع فرایندی

در صنایع فرایندی، انواع فشارها در طراحی و انتخاب دیافراگم سیل نقش مهمی دارند:

• حداکثر فشار کاری (MWP): بیشترین فشاری که تجهیز بدون آسیب تحمل می‌کند.

• فشار طراحی (Design Pressure): بازه‌ی فشاری که سیستم در طول فرآیند می‌تواند تجربه کند.

• فشار کاری (Operating Pressure):

  • حداقل: پایین‌ترین مقدار برای پایداری فرآیند

  • نرمال: مقدار بهینه برای عملکرد

  • حداکثر: بالاترین فشار در شرایط پایدار

فشار استاتیک در دیافراگم سیل

فشار استاتیک به فشاری گفته می‌شود که در یک نقطه مشخص از سیستم وجود دارد.
در اندازه‌گیری فشار تفاضلی، فشار استاتیک اهمیت زیادی دارد.
مثال: اگر فشار سمت HP برابر 100.1 barg و سمت LP برابر 100 barg باشد، اختلاف فشار 0.1 bar و فشار استاتیک 100 bar خواهد بود.

فشار هیدرواستاتیک و نقش آن در دیافراگم سیل

فشار هیدرواستاتیک توسط وزن ستون مایع و نیروی جاذبه ایجاد می‌شود.
از این روش برای:

• اندازه‌گیری سطح مخازن و راکتورها

• محاسبه تغییرات چگالی سیال
  با استفاده از دیافراگم سیل بهره گرفته می‌شود.

انتخاب دیافراگم سیل بر اساس فشار فرآیند

انتخاب صحیح دیافراگم سیل به محدوده فشار فرآیند بستگی دارد.
هر مدل بر اساس جنس بدنه، نوع اتصال و طراحی داخلی دارای محدودیت‌های خاصی است.
اتصال‌های فلنجی و رزوه‌ای معمولاً مطابق استانداردهای زیر طراحی می‌شوند:

• EN 1092-1

• ASME B16.5

• ANSI B1.20.1

• ISO 7005-1، ISO 228-2

• JIS B2220

حد نهایی مجاز فشار توسط حداکثر فشار کاری دیافراگم سیل مشخص می‌شود.

عملکرد دیافراگم سیل در شرایط خلأ

در فرآیندهایی با فشار پایین یا شرایط خلأ (Vacuum)، انتخاب نوع مایع پرکن و طراحی سیل اهمیت ویژه‌ای دارد.
هرچه فشار به خلأ کامل نزدیک‌تر شود، احتمال بروز خطا بیشتر است، چون:

• حباب‌های ریز در مایع پرکن منبسط می‌شوند.

• پایداری حجم مایع کاهش می‌یابد.

• احتمال نشت هوا از محل اتصال افزایش پیدا می‌کند.

برای جلوگیری از نشتی، استفاده از طراحی تمام‌جوش در دیافراگم سیل توصیه می‌شود.
تمام مدل‌ها در برابر فشار 35 mbara تست می‌شوند تا عملکرد قابل اعتماد در شرایط خلأ تضمین گردد.

مشخصات فنی و محدودیت‌های فشار در دیافراگم سیل

• اندازه دیافراگم، حداقل بازه فشار قابل‌تحمل را مشخص می‌کند.

• انعطاف‌پذیری دیافراگم به قطر، ضخامت و تعداد موج‌ها بستگی دارد.

• ضخامت استاندارد دیافراگم‌ها حدود 75 میکرون است.

• تأثیر فشار استاتیک کمتر از 0.25% از رنج کالیبره‌شده DP است.

• در ترکیب با ترانسمیتر فشار، خطای کل سیستم کمتر از 0.5% از رنج کالیبره‌شده خواهد بود.