چگونه یک فیلتر گاز سوخت با گیج فشار دیفرانسیل می تواند قابلیت اطمینان سیستم LPG و گاز طبیعی را افزایش دهد؟

پیشینه و اصول بنیادی

در سیستم های تامین گاز، اطمینان از عاری بودن گاز تحویلی از ذرات، گرد و غبار، میعانات یا سایر ناخالصی ها برای حفاظت از تجهیزات پایین دستی بسیار مهم است. یک فیلتر گاز سوخت که در بالادست رگولاتورها، شیرها یا مشعل ها قرار می گیرد، این نقش حیاتی را با جذب آلاینده های جامد ایفا می کند. با این حال، هنگامی که یک فیلتر زباله ها را در طول زمان جمع آوری می کند، مقاومت داخلی آن به تدریج افزایش می یابد و در نتیجه فشار بین ورودی و خروجی آن کاهش می یابد. آنجاست که یک گیج فشار دیفرانسیل وارد عمل می شود: اختلاف فشار را در سراسر فیلتر اندازه گیری می کند و نشان دهنده میزان گرفتگی یا تمیز بودن فیلتر است. با نظارت مداوم بر فشار دیفرانسیل، اپراتورها می توانند در مورد نیاز به تعمیر و نگهداری یا تعویض فیلتر قضاوت کنند و از خرابی های ناگهانی یا عبور آلودگی جلوگیری کنند.

اصل پشت اندازه گیری فشار دیفرانسیل ظریف و در عین حال موثر است. دو درگاه فشار - یکی بالادست (سمت بالا) و دیگری پایین دست (سمت پایین) - به گیج متصل هستند. در داخل، یک عنصر حسگر مانند دیافراگم، پیستون، یا دم به اختلاف فشار پاسخ می‌دهد و به‌طور متناسب جابه‌جا می‌شود و نشانگر یا نمایشگر بازخوانی را هدایت می‌کند. بزرگی فشار دیفرانسیل با مقاومت وارد شده توسط فیلتر ارتباط دارد، بنابراین با بدتر شدن گرفتگی، قرائت دیفرانسیل افزایش می یابد. از طریق کالیبراسیون و آستانه های قابل قبول شناخته شده، این مقدار به یک سیگنال مستقیم برای شرایط فیلتر تبدیل می شود.

ملاحظات کلیدی طراحی و معیارهای انتخاب

هنگام انتخاب فیلتر گاز سوخت با گیج فشار دیفرانسیل برای سیستم گاز مایع یا گاز طبیعی، چندین پارامتر فنی نیاز به بررسی دقیق دارند. اول، دقت اندازه گیری و وضوح مهم هستند: گیج باید اختلاف فشار کوچک (اغلب در ده ها تا صدها پاسکال یا اینچ آب) را برطرف کند تا قبل از مسدود شدن کامل فیلتر، افزایش فشار در مراحل اولیه قابل تشخیص باشد. در مرحله دوم، محدوده و گستره مقیاس فشار دیفرانسیل باید هم شرایط تمیز و هم گرفتگی را بدون اشباع کردن گیج در بر گیرد. سوم، انواع و اندازه های اتصال باید با لوله ها مطابقت داشته باشد (مثلاً اتصالات رزوه ای، فلنجی یا فشاری) و از ایجاد اختلال اضافی در جریان جلوگیری شود. چهارم، سازگاری مواد زیرا LPG و گاز طبیعی ممکن است ناقل آلودگی یا رطوبت باشند. بنابراین، قطعات خیس شده باید در برابر خوردگی، حمله شیمیایی، یا تخریب در طول زمان مقاومت کنند. در نهایت، قابلیت دسترسی و حمل و نقل نگهداری طراحی تأثیر: توانایی صفر کردن گیج، دسترسی به کالیبراسیون و فضای نگهداری بدون جدا کردن لوله‌های اصلی، ملاحظات عملی هستند که می‌توانند یک طرح را در تنظیمات واقعی ایجاد یا خراب کنند.

جنبه حیاتی دیگر این است سازگاری در انواع گازها - LPG، گاز طبیعی، یا گاز سوخت مخلوط. چگالی، ویژگی‌های جریان و انواع آلاینده‌ها ممکن است متفاوت باشد. یک سیستم فیلتر بهینه شده برای LPG (که سنگین‌تر و قابل تراکم‌تر است) ممکن است به اندازه منافذ یا محیط متفاوتی نسبت به یک گاز طبیعی بدون چربی نیاز داشته باشد. همچنین، رفتار فشار دیفرانسیل تحت شرایط دما یا فشار متغیر باید در نظر گرفته شود تا از خوانش دقیق در سراسر پوشش عملیاتی اطمینان حاصل شود.

بهترین روش های پیاده سازی و نصب

نصب مناسب برای اطمینان از اینکه گیج فشار دیفرانسیل داده های معناداری تولید می کند ضروری است. شیرهای فشار در بالادست و پایین دست فیلتر باید در نقاطی قرار گیرند که جریان کاملاً توسعه یافته و عاری از انسدادهایی مانند خمیدگی ناگهانی، دریچه ها یا سایر عناصر مخل جریان باشد. در حالت ایده‌آل، شیرها با چند قطر لوله در بالادست و پایین دست قرار می‌گیرند تا امکان قرائت پایدار فراهم شود. خود گیج باید در موقعیتی نصب شود که در معرض لرزش، شوک یا نوسانات شدید دما نباشد و اپراتورها بتوانند به راحتی آن را بخوانند یا سرویس دهند. حصول اطمینان از نصب گیج در جهت مناسب به طوری که گرانش عنصر حسگر را سوگیری نکند، مهم است—بعضی از گیج ها جهت گیری انعطاف پذیر را امکان پذیر می کنند، اما صفر کردن یا کالیبراسیون باید به این دلیل باشد.

قبل از راه اندازی، الف کالیبراسیون نقطه صفر (یا تنظیم صفر) باید زمانی که فیلتر جدید و تمیز است انجام شود تا اطمینان حاصل شود که دیفرانسیل پایه روی صفر یا نزدیک به صفر تنظیم شده است. بررسی های دوره ای نیز مورد نیاز است، به ویژه پس از تعمیر و نگهداری یا تعویض عناصر فیلتر. نصب نیز باید به اندازه کافی اجازه دهد فاصله دور گیج برای دسترسی آینده، ابزارهای کالیبراسیون و جایگزینی احتمالی، بدون نیاز به حذف خط لوله. برای سیستم هایی با چندین فیلتر به صورت موازی، الف ترتیب منیفولد یا بای پس ممکن است برای تعویض فیلتر بدون خاموش شدن سیستم گنجانده شود، و خوانش‌های گیج می‌توانند فیلتر فعال را تعیین کنند.

نظارت بر عملکرد و پیش بینی خطا

پس از نصب، گیج فشار دیفرانسیل به پنجره ای در زمان واقعی برای سلامت فیلتر تبدیل می شود. با عبور گاز از فیلتر، فشار تفاضلی در حالت تمیز پایین است. با گذشت زمان، با تجمع زباله، اختلاف فشار به تدریج افزایش می یابد. با مشاهده این روند رو به افزایش، اپراتورها می توانند تعمیر و نگهداری را قبل از مسدود شدن کامل فیلتر و ایجاد افت فشار نامناسب یا اجازه ورود آلاینده ها را برنامه ریزی کنند. یک جهش ناگهانی در فشار دیفرانسیل ممکن است نشان دهنده هجوم یا آسیب غیر معمول ذرات باشد. تنظیم آستانه های هشدار یک روش استاندارد است: به عنوان مثال، یک سطح هشدار در مثلاً 50٪ مقیاس کامل، و یک سطح بحرانی نزدیک به 80 تا 90٪ مقیاس کامل، ایجاد هشدار یا حتی فعال کردن خودکار دریچه برای جداسازی یا دور زدن فیلتر.

در سیستم‌های پیچیده‌تر، خروجی گیج می‌تواند به یک سیستم کنترلی وارد شود تا فعال شود بای پس یا تعویض خودکار فیلتر در ترتیبات چند فیلتری این امر تداوم عرضه گاز را در حین انجام تعمیرات تضمین می کند. گیج همچنین ممکن است با سیستم‌های نظارت از راه دور یا SCADA ارتباط برقرار کند تا روندهای فشار دیفرانسیل تاریخی را ثبت کند، که به نگهداری پیش‌بینی‌کننده و تخمین طول عمر رسانه فیلتر کمک می‌کند. با تشخیص افزایش فشار دیفرانسیل تسریع شده، مهندسان می توانند تغییرات در سطوح آلودگی بالادست، وخامت کیفیت گاز یا انحرافات فرآیند بالادست را استنباط کنند.

مطالعه موردی: ایستگاه تنظیم گاز فشار متوسط

ایستگاه تنظیم و اندازه گیری گاز فشار متوسط را در نظر بگیرید که به یک مرکز صنعتی خدمات می دهد. در چنین ایستگاهی، گاز بالادست قبل از ورود به قطار کاهش فشار توسط یک فیلتر مجهز به گیج فشار دیفرانسیل تمیز می شود. فیلتر جلوتر از رگولاتورها و شیرهای ایمنی قرار می گیرد. با نصب گیج، اپراتور ایستگاه فشار دیفرانسیل را طی هفته ها یا ماه ها نظارت می کند. با افزایش تقاضای تاسیسات، افزایش جریان گاز باعث تجمع کمی سریعتر آلاینده ها می شود و افزایش فشار دیفرانسیل قابل توجه می شود. هنگامی که قرائت گیج به آستانه هشدار نزدیک می شود، یک پنجره تعمیر و نگهداری برای تغییر عنصر فیلتر برنامه ریزی می شود. بدون سنج، اپراتورها ممکن است فواصل تعمیر و نگهداری را حدس بزنند (خطر گرفتگی زودرس یا نقض آلودگی) یا فیلترها را به طور مکرر تعویض کنند (هدر رفتن رسانه). در عمل، سنج از توقف برنامه ریزی نشده جلوگیری می کند و از تنظیم کننده های گران قیمت پایین دست محافظت می کند.

در سناریویی دیگر، در یک کاربرد دیگ بخار گازی در یک کارخانه شیمیایی، خط تامین گاز از این فیلتر به علاوه آرایش گیج فشار دیفرانسیل استفاده می کند. در طول فرآیندی که در بالادست به هم ریخته است، آلاینده ها به طور موقت افزایش می یابند و قرائت سنج افزایش سریعی را نشان می دهد. سیستم کنترل این را حس می کند و در حالی که پرسنل واحد مسدود شده را جایگزین می کنند، به یک قطار فیلتر موازی سوئیچ می کند. به لطف نظارت زمان واقعی، عملکرد دیگ بدون دخالت دستی یا خاموش شدن ثابت می ماند.

گرایش ها و جهت گیری های نوآوری

با نگاه به آینده، تکامل فیلترهای گاز سوخت با گیج های فشار دیفرانسیل رو به جلو است ابزار دقیق . این شامل یکپارچه‌سازی حسگرهای دیجیتالی است که خروجی‌های 4-20 میلی آمپر یا گذرگاه دیجیتال (مانند HART، Modbus) را به جای نشانگرهای آنالوگ ارائه می‌دهند و امکان نظارت از راه دور، تشخیص و ادغام در سیستم‌های IoT را فراهم می‌کنند. این امکان ثبت مداوم داده ها، تجزیه و تحلیل روند، و هشدار از اتاق های کنترل متمرکز را فراهم می کند. روند دیگری را شامل می شود رسانه فیلتر خود تمیز شونده یا سیستم های شستشوی معکوس که در آن قرائت گیج به طور فعال چرخه های تمیز کردن را هدایت می کند و تعمیر و نگهداری دستی را کاهش می دهد. در بخش مواد، پوشش‌های پیشرفته، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی و آب‌بندی قوی‌تر می‌توانند طول عمر را در جریان‌های گاز خشن یا خورنده بهبود بخشند.

در نهایت، کوچک‌سازی و طراحی‌های مدولار فشرده مورد تقاضا هستند - ردپای کوچک‌تر، حجم‌های مرده کمتر و تعمیر و نگهداری ساده در نصب‌های فشرده مطلوب هستند. در ترکیب با الگوریتم‌های حسگر بهتر و خود عیب‌یابی (مثلاً تشخیص رانش یا نشتی حسگر)، نسل بعدی فیلترها با گیج‌های فشار دیفرانسیل، قابلیت اطمینان بیشتر، هزینه کل مالکیت پایین‌تر و ایمنی عملیاتی بالاتر در تاسیسات LPG و گاز طبیعی را ارائه می‌کنند.