석유화학 PP 다이어프램 압력 게이지 측정 시 히스테리시스가 발생하는 주요 이유는 무엇입니까?

석유 및 화학 산업의 복잡한 유체 측정에서는 압력 계측의 정확성과 안정성이 매우 중요합니다. 폴리프로필렌(PP) 다이어프램 압력 게이지는 내부식성이 뛰어나 산성 및 알칼리성 부식성 매체를 처리하는 데 이상적입니다. 그러나 전문 사용자는 핵심 성과 지표인 히스테리시스에 중점을 두는 경우가 많습니다.

히스테리시스란 압력계의 표시값이 낮은 압력 상태(상승 압력)에서 특정 설정점에 도달할 때와 고압 상태(압력 하강)에서 동일한 지점에 도달할 때 차이가 나는 현상을 말합니다. 이러한 불일치는 무작위 오류가 아니라 기기 내부의 물리적 특성과 구조적 한계로 인해 발생하는 체계적인 편차입니다. 석유화학 공정의 고정밀 제어를 위해서는 히스테리시스를 이해하고 최소화하는 것이 제품 품질과 작동 안전을 보장하는 데 필수적입니다.

I. 탄성 요소의 기계적 히스테리시스: 재료의 고유 특성

A의 핵심 구성요소 PP 다이어프램 압력 게이지 다이어프램과 내부 운동 메커니즘입니다. 히스테리시스의 주요 원인은 이러한 탄성 요소의 기계적 불완전성에서 비롯됩니다.

1. 다이어프램 재질의 탄성 히스테리시스

PP 다이어프램은 PTFE 코팅으로 강화되거나 복합 구조의 일부로 탄성 요소로 사용되는 경우가 많지만 응력이 가해졌다가 해제될 때 변형률 회복 경로가 완벽하게 동일하지는 않습니다.

• 압력이 증가하면 다이어프램이 변형됩니다.

• 압력이 감소함에 따라 다이어프램 내의 내부 미세 구조 마찰과 분자 사슬 재배열로 인해 초기 상태로의 완전한 복귀가 지연됩니다.

• 이러한 에너지 소실로 인해 상승하는 압력 과정 중 변형(또는 변위)이 동일한 압력 값에서 하강하는 과정의 변형(또는 변위)과 달라지게 되어 포인터 히스테리시스로 직접 나타납니다.

• 특히 고분자 재료 PP의 경우 점탄성 특성이 더욱 두드러집니다. 장기간 또는 주기적 압력 적용 시 이러한 기계적 히스테리시스 효과는 종종 금속 다이어프램보다 더 중요합니다.

2. 무브먼트 메커니즘의 사소한 마찰

다이어프램의 변위는 링키지 로드, 섹터 기어 및 중앙 기어와 같은 정밀 기계 부품을 통해 포인터로 전달되어야 합니다. 이러한 움직이는 쌍 사이의 미세한 마찰력은 히스테리시스의 두 번째 주요 원인을 구성합니다.

• 압력이 상승하는 과정에서는 마찰력이 운동 방향과 반대됩니다.

• 하강하는 압력 과정에서는 마찰력의 방향이 반전됩니다.

• 압력이 역전되는 순간 메커니즘은 움직임이 다시 시작되기 전에 정지 마찰을 극복해야 하므로 압력 변화와 포인터 반응 사이에 지연이 발생합니다.

• 미크론 수준의 마찰조차도 압력 표시에서 관찰 가능한 편차를 유발하기에 충분합니다.

II. 유체 전달 시스템의 점도 및 압축성 효과

PP 다이어프램 압력 게이지는 일반적으로 부식성 매체를 격리하기 위해 충전 유체가 있는 다이어프램 씰 시스템을 활용합니다. 이 유체 전달 시스템의 물리적 특성은 히스테리시스에 중요한 영향을 미칩니다.

1. 충진액의 점도

충진액(예: 실리콘 오일 또는 탄화불소 오일)은 어느 정도의 점도를 가지고 있습니다. 다이어프램이 압력을 받아 변형되고 유체가 변위될 때:

• 액체는 내부 채널과 모세관을 통해 흘러야 합니다.

• 액체의 내부 마찰(점성 항력)은 즉각적인 에너지 전달을 방해합니다.

• 이는 급격한 압력 변화 또는 낮은 주변 온도로 인해 점도가 증가하여 유체의 이동성이 느려지고 압력 전달이 지연되어 히스테리시스 현상이 악화되는 경우 특히 중요합니다.

2. 가스 용해 및 잔류 미세 기포

유체를 채우는 동안 탈기 공정이 불완전한 경우 액체에 용해된 잔류 미세 기포 또는 가스가 압력 변화에 따라 압축성을 유발합니다.

• 이로 인해 부르동관이나 내부 센서에 압력을 즉시 전달하는 대신 다이어프램의 초기 변위로 인해 이러한 기포가 먼저 압축됩니다.

• 가스 압축 및 방출 프로세스는 비선형적이고 시간이 지연되어 측정 히스테리시스를 유발하는 "탄력적 버퍼" 효과를 생성합니다.

III. 구조적 구성 요소의 응력 해제 및 완화

장기간 작동 또는 열 순환은 PP 하우징 및 연결 시스템의 응력 완화로 이어질 수 있으며 이는 히스테리시스에 기여하는 또 다른 간접적인 요인입니다.

• PP 하우징과 다이어프램 가장자리의 예압 연결(예: 볼트 조립)은 시간이 지남에 따라 온도 변화에 따라 크리프 완화를 경험할 수 있습니다.

• 예압이 완화되면 다이어프램의 고정 경계 조건이 변경됩니다. 즉, 각 압력 사이클의 시작 상태와 경로가 완벽하게 일관되지 않을 수 있습니다.

• 압력이 반복적으로 가해지면 연결 계면의 작은 움직임과 응력 재분배로 인해 탄성 요소의 영점에서 약간의 드리프트가 발생하여 상승 및 하강 압력 경로가 분리됩니다.