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製油所、エチレン分解装置、ガス処理列車、または原油タンクファームにおいて、石油化学圧力計は、スクリーンがフリーズしたり、信号ケーブルが故障したり、制御ループが迷走し始めたときにオペレーターが信頼する機器です。電力を必要とせず、プロセスの状態が一目でわかり、振動、熱、脈動、攻撃的な媒体中でも動作し続けます。ただし、適切なモデルを選択するには、ねじのサイズと圧力範囲を一致させるだけでは不十分です。測定原理、精度クラス、ケースの構造、接液部の材質、および危険区域の規則はすべて、ゲージの寿命が 3 か月か 10 年かに影響します。
このガイドは、エンジニアが最も頻繁に検索する 3 つの質問、つまり 3 種類の圧力計とは何か、最も正確な圧力計はどれか、石油とガスで使用される圧力計の種類は何か、という 3 つの質問に答えます。次に、石油化学圧力計の実践的な側面に進み、製品ファミリー、材料の選択、校正、設置、トラブルシューティングについて、プラント現場で使用できる参照表とチャートを使用して説明します。
最も一般的な 3 つは、弾性要素ゲージ (ブルドン管、ダイヤフラム、またはカプセル)、液柱圧力計、および電子デジタル ゲージまたは圧力トランスミッターです。それぞれがまったく異なる方法で圧力を読み取り可能な信号に変換します。
校正作業では、重錘試験機が参照標準となり、不確かさは読み取り値の 0.008 ～ 0.015 パーセントにまで下がります。日常的に使用される計器の中で、温度補償されたデジタル ゲージはスパンの 0.05 パーセント以上に達します。
液体封入ブルドン計、隔膜シールゲージ、オールステンレスゲージ、安全パターン 高圧計 、差動ゲージ、防爆発信機は、上流、中流、下流のほぼすべての業務をカバーします。
圧力計は、利用する物理的効果によってグループ化されています。以下の 3 つのファミリーは、プロセス プラントにあるほぼすべての機器を占めており、適切に設計された石油化学圧力計プログラムでは通常、同じユニットの異なるポイントで 3 つすべてが使用されます。
湾曲した密閉チューブは、内圧が上昇すると曲がります。ギアセクターとピニオンの動きにより、小さな先端の移動が増幅され、ポインターが約 270 度回転します。ダイヤフラム要素とカプセル要素は、低圧力範囲と粘性媒体に対して同じロジックに従います。
長所: 電源不要、広範囲、頑丈、読みやすい。制限事項: 乾燥時には衝撃に敏感で、測定値はムーブメントの磨耗と周囲温度に依存します。
圧力は液柱の重量に対してバランスがとれています。 U チューブ、ウェルタイプ、傾斜チューブのレイアウトが一般的です。物理現象が直接的なため、圧力計には校正チェーンがほとんど必要ありません。
長所: 非常に低い圧力および差動読み取り値での優れた分解能。制限: 壊れやすく、かさばり、約 100 kPa 以下に制限され、振動するプラント構造には適していません。
ピエゾ抵抗センサー、容量センサー、または薄膜センサーは、線形化されてデジタル表示される電気信号を生成します。送信機バージョンは、4 ～ 20 mA、HART またはフィールドバス信号を制御室に送信します。
長所: 高精度、最小および最大メモリ、アラーム出力、リモート送信。制限: 電力が必要であり、電子機器は危険ゾーン向けに定格されている必要があります。
| パラメータ | 弾性要素ゲージ | 液柱圧力計 | 電子デジタルゲージ |
|---|---|---|---|
| 標準的な精度 | クラス 0.25 ～ 2.5 (スパンのパーセント) | 読み取り値の 0.1 ～ 0.5 パーセント | スパンの 0.05 ～ 0.5 パーセント |
| 実用範囲 | -1バール～1600バール | おおよそ/-100kPa | 10 kPa ～ 700 MPa（センサーに応じて） |
| 必要な電力 | なし | なし | バッテリーまたはループ電源 |
| 耐振動性 | 液体充填で高い | 非常に低い | 高 |
| リモート信号 | オプションのスイッチまたはトランスミッターのアドオン | 利用できません | 内蔵 |
| 最高のロケーション | 路線や船舶の現地表示 | 実験室および低圧の検証 | カストディポイント、テストベンチ、監視対象ループ |
ブルドン要素の内部では、圧力が加わると楕円形の断面が円形になろうとし、自由端が円弧に沿って外側に押し出されます。このムーブメントは、バックラッシュを取り除く歯付きセクター、ピニオン、ヒゲゼンマイによってその動きを増幅させます。石油化学圧力計には 3 つの要素形状が使用されます。一般的な範囲用の C 形チューブ、高圧および脈動下での安定性を向上させるヘリカル コイル、低圧および高トルク用のスパイラル チューブです。
要素の材質はジオメトリと同じくらい重要です。銅合金は水、空気、マイルドな炭化水素に対して機能しますが、アンモニア、アセチレン、硫化水素が存在する可能性がある場合には使用できません。プラント用途の場合、エレメントは通常 316L ステンレス鋼で、腐食データが必要な場合にはモネル、ハステロイ C276、またはタンタルが使用されます。
精度は単一の数値ではありません。基準の不確かさ、直線性、ヒステリシス、再現性、温度の影響、長期ドリフトを組み合わせます。以下のランキングでは、一般的な金融商品をその典型的な不確実性によって順位付けしており、非常に小さな値が見えるように対数スケールで表示されています。
デッドウェイトテスターは、有効面積が既知の正確に研削されたピストンとシリンダーに校正済みの質量を負荷することによって圧力を生成します。結果は質量、局所重力、面積から得られるため、電気センサーに頼らずに圧力を国家基準に追跡できます。これが、すべての本格的な実験室でデッドウェイトテスターが校正チェーンの最上位に位置する理由です。
プラント自体に設置できる最も正確な圧力計は、通常、温度補償と安定したセンサーを備えたデジタル ゲージまたはトランスミッターです。以下の折れ線グラフはその理由を示しています。一般的なダイヤル ゲージ規格で許容されているように、機械式ゲージでは、摂氏 20 度の基準温度から 10 K 離れるごとに誤差の範囲が約 0.4 パーセント追加されます。補償された電子センサーがその影響を平坦化します。
あらゆる場所で最も厳しい精度クラスを指定すると、高精度の動きはより繊細になるため、コストが無駄になり、信頼性が低下する可能性さえあります。もっと良い質問は、プロセスがどのエラーを許容できるかということです。石油化学圧力計の答えは、以下の要素によって決まります。
周囲温度とプロセス温度の両方によってゼロ点が移動します。ホットラインにサイフォンまたはピグテールを取り付け、読み取り値が計算を行う温度補償センサーを選択します。
電子センサーはゆっくりとドリフトし、多くの場合、年間スパンの 0.05 ～ 0.2 パーセントです。機械的動作は、過剰な圧力がかかった後の弾性要素の摩耗と硬化によってドリフトします。
始動サージまたはウォーターハンマーは、通常のスパンを数倍超える可能性があります。圧力制限装置またはより高い過負荷定格により要素が保護されます。
脈動、腐食、砂、または結晶化した媒体によって、精度がどれだけ早く低下するかが決まります。シール付きの安定したクラス 1.0 ゲージは、1 か月以内に目詰まりする壊れやすいクラス 0.25 ゲージに勝ります。
| 精度クラス | 許容誤差 (スパンのパーセント) | 一般的なダイヤルサイズ | 一般的な使用方法 |
|---|---|---|---|
| 0.25 | /-0.25 | 160mmと250mm | 研究室の比較とテストベンチ |
| 0.6 | /-0.6 | 100mmと160mm | プロセス制御点 |
| 1.0 | /-1.0 | 100mmと160mm | 一般的なプロセスの指示 |
| 1.6 | /-1.6 | 63mm～100mm | ユーティリティラインとスキッド |
| 2.5 | /-2.5 | 40mm～63mm | 重要ではない傾向の表示 |
石油およびガス施設は、3 つの非常に異なる環境にまたがっています。坑口と採集ラインは高圧と砂にさらされ、パイプラインは長時間の無人運転にさらされ、製油所は熱、腐食、絶え間ない振動にさらされます。以下のゲージ ファミリは、これらの現実に適合しています。
坑口、チョークマニホールド、射出スキッド、テストセパレーターには高圧安全パターンゲージが必要で、多くの場合、316 ステンレス鋼の接液部とグリセリンまたはシリコン充填物が使用されています。サワーウェルには H2S が添加されるため、材料の選択は ISO15156 のガイダンスに従って行われます。
コンプレッサーステーション、計量スキッド、ポンプステーションでは、脈動用に液体充填ゲージを使用し、証明と検証用にデジタルゲージを使用します。リモートバルブサイトでは、最小値と最大値を保持するバッテリー駆動のデジタルゲージが好まれます。
原油ユニット、水素化分解装置、エチレンプラントは、ダイヤフラムシール、ホットサービスサイフォン、合金接液部を備えた石油化学圧力計に依存しています。水素サービスには、通気ケースと浸透を考慮した構造が追加されています。
| ゲージの種類 | 主要な構造の特徴 | 一般的な場所 | 問題は解決しました |
|---|---|---|---|
| 液体入りブルドン計 | グリセリンまたはシリコン充填、減衰動作 | コンプレッサー吐出口、ポンプ吐出口 | ポインターのフラッター、ベアリングの摩耗 |
| ダイヤフラムシールゲージ | 液体を充填した柔軟な金属ダイヤフラム | 原油、残渣、酸、スラリーライン | 目詰まり、結晶化、腐食性接触 |
| オールステンレス製ゲージ | 316L ケース、リング、エレメント、ソケット | 海洋甲板、沿岸プラント | 外部塩害腐食と内部攻撃 |
| セーフティパターンゲージ | 堅牢なバッフル壁とブローアウトバック | 坑口、水素化ユニット | オペレーターのための要素破断保護 |
| 差圧計 | 2 つの圧力ポート、ベローズまたはピストン感知 | フィルター、ストレーナー、コアレッサー | 詰まり検知とメンテナンスのタイミング |
| 防爆発信器 | Ex d または Ex ia 認定ハウジング | 分類されたプロセス領域 | 可燃性雰囲気での遠隔監視 |
純粋に機械式のダイヤルゲージには電気エネルギーや独自の発火源がないため、機密分野に自然に適合します。ただし、電子石油化学圧力計は、存在するガスの自己発火温度に対して選択された温度クラスを備えた、一般に耐圧防爆 Ex db または本質安全防爆 Ex ia など、ゾーンに適した認定を取得する必要があります。設置前に必ず証明書番号、ガスグループ (IIA、IIB、または IIC)、および周囲制限を確認してください。
当社の工場では、未加工の棒材から最終的な校正済みユニットに至るまで各モデルを製造しているため、ダイヤル、ネジ、充填液、材料は、カタログ上の妥協を強いられるのではなく、サービスに合わせて調整できます。以下の家族は上記の義務を担っています。
316L エレメントと底部接続部を備えたステンレススチールケース。 63、100、150 mm の文字盤、精度クラス 1.0、および適度な振動を実現するオプションの液体充填ケースが用意されています。
グリセリンまたはシリコンオイルが充填された完全溶接ケースは、往復コンプレッサー、投与ポンプ、エンジンスキッド用に設計されています。ダンピングにより指針のガタつきがなくなり、ムーブメントが保護されます。
316L、ハステロイ C276、モネル 400、タンタル、PTFE ライニングなどのダイヤフラム素材を使用した、ねじ式、フランジ付き、またはサニタリー スタイルのシール。粘稠な原油、ビチューメン、酸および重合媒体に適しています。
安全パターンの原則に従ったソリッドフロントバッフルとブローアウトバック。水素、酸素洗浄サービス、および破裂抑制が必須の坑口業務に選ばれています。
フィルターとセパレーター用のデュアルポート設計。オプションのスイッチ接点と、片側の全ライン圧力に耐えるオーバーレンジ保護を備えています。
温度補償、ローカル表示、最小および最大メモリ、およびオプションの 4 ～ 20 mA (HART 出力付き) を備えた薄膜センサー。防爆ハウジングも利用可能です。
圧力計が故障するほとんどの場合、間違った材料と間違った流体が接触することが原因です。この表には、石油化学圧力計に一般的に指定されている材料と、それらを要求するメディアがリストされています。これを出発点として扱い、実際のプロセスのデータシートと照らし合わせて確認してください。
| 材質 | 強み | 代表的なメディア | 注意事項 |
|---|---|---|---|
| 316Lステンレス鋼 | 耐食性と強度のバランスが取れています | 炭化水素、蒸気、水、多くの溶剤 | 高温での塩化物応力亀裂 |
| モネル400 | フッ酸や海水に優れています | アルキル化ユニット、ブライン、苛性アルカリ | 酸化性の酸やアンモニアを多く含む培地を避ける |
| ハステロイ C276 | 酸化性酸および還元性酸に対する幅広い耐性 | 湿った塩素、塩酸、酸性ガス | 高er cost, longer lead time |
| タンタル | ほとんどの酸に対してほぼ耐性 | 熱硫酸、硝酸 | フッ酸や強アルカリに侵される |
| PTFEライニング | 広い pH 範囲にわたる化学的不活性性 | 積極的な化学飼料 | 真空および温度機能が制限されている |
| 銅合金 | 経済的で安定したニュートラルメディア | 空気、水、潤滑油 | アンモニアやアセチレンとは絶対に使用しないでください |
周囲温度約-20℃～60℃まで対応し経済的です。穏やかな気候におけるポンプとコンプレッサーの優れた減衰。
低温でも流動性を保つため、寒冷地や冬の沖合での作業に選ばれます。粘度は温度とともにゆっくりと変化します。
酸素または強力な酸化剤と反応しないため、プロセスが酸素または強力な酸化剤と接触する場合に必要です。などのダイヤフラムシールシステムに使用されます。
範囲の選択により、精度と寿命の両方が保護されます。ダイヤルの下 3 分の 1 にあるポインタは分解能を失い、ダイヤルの上部近くにあるポインタは要素を疲労させます。圧力が安定している場合、通常の使用圧力がフルスケールの 3 分の 1 から 3 分の 2 の間に収まるようにスパンのサイズを設定します。脈動がある場合は、最大使用圧力をフルスケールの半分以下に抑えてください。
負荷が変動する場合は、ピーク圧力をフルスケールの 50% に制限します。定常荷重の場合、動作上限はフルスケールの 75% です。
| ダイヤル直径 | 読み取り距離 | 共通アプリケーション |
|---|---|---|
| 50mmと63mm | 最大1.5m | コンパクトスキッド、インストルメントパネル、サンプリングシステム |
| 100mm | 最大3m | 標準ラインと容器の表示 |
| 150および160mm | 最大6m | ポンプ室、コンプレッサーホール、高架プラットフォーム |
| 250mm | 8m以上 | 制御基準点と実験台 |
すべての石油化学圧力計は、一定の一連の検査に合格した後にのみ工場から出荷されます。以下のシーケンスは、一般的なユニットがたどるパスです。
棒材とチューブの材質は工場証明書と照合され、合金部品の確実な材質識別が可能になります。
チューブは制御された工具で形成され、安定した貫通を実現するためにオービタルまたはレーザー法によってソケットに溶接されます。
密封された要素は過圧に保たれ、非常に低い漏れが要求されるサービスでヘリウム漏れテストが行われます。
ムーブメントが調整され、直線化され、ポインターが設定されます。ヒステリシスと摩擦はケースを閉じる前に検査されます。
各ゲージは、上昇方向と下降方向の両方でスパンの 0、25、50、75、および 100 パーセントで基準標準に対してテストされます。
ダイヤル印刷、ねじゲージチェック、充填レベルが検証されます。ユニットは校正記録と保護パッケージとともに出荷されます。
| 標準 | 範囲 |
|---|---|
| EN 837-1 | ブルドン管ゲージの寸法、計測、要件およびテスト |
| EN 837-3 | ダイヤフラムゲージとカプセルゲージ |
| ASME B40.100 | 圧力計とゲージアタッチメント |
| ISO 15156 | 材質s for use in environments containing hydrogen sulfide |
| ATEX および IECEx スキーム | 爆発性雰囲気用の装置 |
| GB/T1226 | 中国の国家システムにおける一般的な圧力計 |
適切に選択された機器であっても、不用意に設置すると早期に故障する可能性があります。以下の実践は、早期摩耗と誤った測定値の最も一般的な原因に対処します。
流れが乱流しているエルボ、バルブ、ポンプ出口から離れた水平線の側から圧力をかけてください。蒸気と凝縮性蒸気の場合、下向きにタッピングすると凝縮水がエレメントを保護します。
ブリードポート付きのニードルバルブまたはゲージ隔離バルブを取り付けます。これにより、シャットダウンせずに交換が可能になり、起動時にゆっくりと圧力を加えることができます。
媒体の温度がゲージで約 60 ℃を超える場合、ピグテール サイフォンが凝縮水を捕捉し、要素を定格温度内に保ちます。
スナバまたはリストリクタネジを使用して、往復機械からの急速なサイクルを減衰させます。非常に細かい開口部が詰まる可能性があるため、粘度に応じてオリフィスを選択してください。
ダイヤルは可能な限り垂直に、目の高さに取り付けてください。ソケットの平面部分にのみレンチを入れるスペースを確保してください。ムーブメントに損傷を与えるため、ケースを回して締め付けないでください。
酸素サービスゲージは、油やグリースを取り除き、明確なマーキングを付ける必要があります。アセチレンとアンモニアには、全体的に銅を含まない構造が必要です。
| 症状 | 考えられる原因 | 是正措置 |
|---|---|---|
| ポインタがゼロに戻らない | 過剰な圧力の設定またはムーブメント内の摩擦 | ゲージを交換し、圧力リミッターを追加します |
| ポインタがはためく | ポンプやコンプレッサーからの脈動 | 液体が入ったケースを使用し、スナバーを取り付けてください |
| 夏は予想を上回る読書量 | 要素に対する温度の影響 | サイフォンまたは補正デジタルゲージを追加する |
| 充填液の曇りまたは漏れ | シールの摩耗または不適合な充填物 | 溶接ケースまたは正しい充填タイプと交換してください |
| 反応が遅い | タッピングの詰まりまたはスナバの部分的な詰まり | ラインを清掃するか、ダイヤフラムシールを使用してください |
| ダイヤルの曇り | 通気口から湿気が侵入 | より高い IP 定格または満たされたケースを選択してください |
工場は生産の各段階を管理しているため、石油化学圧力ゲージは配管、安全規則、文書のニーズに合わせて調整できます。以下のオプションは最も頻繁にリクエストされるものです。
bar、psi、MPa、kgf/cm2 などのカスタムスケール単位、デュアルスケール、動作限界の色付きゾーン、ケースにレーザー刻印されたタグ番号。
特殊なねじ、一般的な圧力クラスのフランジ付き端部、溶接ソケット、および高温または困難な場所用のキャピラリ取り付けリモート シール。
誘導または磁気リミット スイッチ、4 ～ 20 mA 送信モジュール、監視システム用の Ex 認定配線オプション。
材料証明書、校正記録、圧力試験報告書、および寸法図は出荷ごとに作成されます。
酸素洗浄、塗装工場で使用するためのシリコンフリーの準備、およびクリーンルーム配送のための密封パッケージ。
適合性チェック用のサンプルユニット、当社エンジニアによるデータシートレビュー、および媒体や温度が異常な場合の推奨事項。
はい。複合ゲージには、真空を経てゼロから正圧、たとえば -1 から 5 bar までのスケールが付いています。ラインが両方の条件を通過するポンプの吸入と吐出の任務に適しています。
ブルドン素子は、弾性限界を超える圧力にさらされた後、永久歪みを起こす可能性があります。その後、指針はゼロよりわずかに高い位置に留まり、ゲージを交換するか再校正する必要があります。
媒体が粘性、重合、結晶化、エレメントの腐食性がある場合、または衛生上フラッシュ接続が必要な場合は、シールを選択してください。シールはゲージを隔離し、充填流体がダイヤフラム全体に圧力を伝えます。
100mmの文字盤は約3メートルまで鮮明です。オペレーターが離れた場所から読み取りを行うプラットフォームやパイプラックの場合は、150 または 160 mm のダイヤルが適しています。
高圧、水素、圧縮ガス、坑口のサービスではよくあることですが、突然の要素の破裂によって人員が負傷する可能性がある場合には、この構造を選択してください。ブローアウトバックは、漏れ出るガスをオペレーターから遠ざけるように導きます。
いつもではありません。電子機器はより優れた精度と遠隔データを提供しますが、機械式ゲージは電力を必要とせず、停電中も動作し続けます。多くのプラントでは重要なラインに両方を設置しています。
媒体、圧力範囲、温度、接続規格、危険場所の分類をお送りください。当社のエンジニアが、レビューのために推奨モデル、材料リスト、図面を返送します。
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