diaphragm seal system은 diaphragm seal이 설치된 압력측정 계기 assembly로서 diaphragm seal, direct or remote capillary mounting configuration, filling fluid, pressure instrument 그리고 flushing과 같은 악세서리로 구성되어 있다.
공정의 가혹한 환경에서도 압력이나 액위, 유량 등 측정의 정확도를 요구하여 diaphragm seal type이 많이 사용되고 있다. 이를 통해 전체적인 비용을 줄이고 생산의 downtime이나 shut down을 최소로 유지할 수 있다.
direct mounted diaphragm seal type은 pressure instrument가 diaphragm seal에 threaded nipple이나 welded방법으로 연결이 되며, 반면 remote mounted type은 diaphragm seal과 pressure instrument사이에 flexible capillary line이 설치되어 있다. 차압을 측정하는 계기의 경우 2개의 diaphragm seal이 설치되어, 고압측은 direct mounted이고 저압측은 remote mounted일 수 있다. (unbalanced system)
가혹한 운전조건, 고온이나 저온, 위생 (hygienic and sanitary) 환경 등에 적용되는 diaphragm seal type instrument는 polymer/gold/silver coating이나 lining이나 재질 등 chemical resistance의 여러 option을 적용할 수 있다.
diaphragm seal에 (differential) pressure transmitter, pressure switch, pressure gauge 등을 설치하여 압력을 측정할 수 있으며 vessel이나 배관상에 설치된다.
diaphragm seal pressure instrument는 공정 유체가 압력 sensing assembly로 직접 들어가지 않도록 seal이 설치되어 있으며 차압, 액체 level, 유량 측정 등에 사용된다.
주로 적용되는 service로는 고온이나 저온 유체 (−90 to +399°C), 고형화되기 쉬운 유체, 부식성 유체 (alkalis and acids), abrasive or sticky or viscous 유체, 저온시 impulse tubing에 clogging을 야기하는 유체, 독성 유체, suspended solid를 함유하여 impulse tubing에 deposit되어 clogging을 야기하는 유체에 적용된다. 공정 유체나 운전조건이 사용될 계기의 재질과 화학적으로 양립할 수 없을 때에도 고려될 수 있고, 제약 및 식음료 등 위생조건이 까다로운 분야에도 적용될 수 있다.
diaphragm은 2개의 flange사이에 clamped된 원형의 flexible membrane이다. membrane 위쪽은 공정유체와 양립할 수 있는 유체로 채워져 적절한 양으로 calibration되어 있다. membrane 아래쪽은 공정유체와 contact되어 그 압력을 받아 위쪽방향으로 혹은 아래쪽 방향으로 휘어지게 한다. 이러한 압력이 계기에 전달되어 dial에 압력 형태로 표기되거나 transmitter를 통해 DCS로 전송이 된다.
측정하기 어려운 유체와 운전 환경의 폭넓은 범위에서 diaphragm seal type instrument를 선정하기 위해 고려해야 할 factor로는 다음과 같다.
- 측정할 압력 scale
- seal의 운전 온도
- 연결 size 및 재질
- diaphragm 재질
- filling fluid type
- pressure pulsation 여부
- capillary 재질 및 보호방법
- accuracy (보통 scale의 ± 1%)
- maintenance (diaphragm이 교체될 수 있는지 여부)
diaphragm seal은 clamped, welded, capsule모양이 있으며, clamped construction은 screwed나 flange 연결이 있고 seal은 제거나 교체가 용이하도록 upper housing과 lower housing사이에 attaching되어 있다. welded construction도 screw 연결이며, diaphragm이 upper housing에 용접되어 fill fluid의 손실없이도 upper housing의 제거가 용이하다.
diaphragm seal은 얇고 유연한 판으로서 그 목적으로는 공정 유체와 측정될 계기를 분리시키는 isolator의 기능을 한다. 이를 통해 극한의 운전조건에서도 안전도를 더 높이고 신뢰도를 더 높일 수 있다. 즉, 일반적인 압력계기의 경우 가혹한 유체나 환경에서는 센서의 내부 압력 파트에 손상을 줄 수 있다.
diaphragm과 측정하는 계기 사이 공간에는 system fluid가 채워져 있어서 flexible diaphragm으로부터 압력을 유체학적으로 전달한다. 공정유체와 diaphragm의 접촉면은 상대적으로 커서 0.6bar이하의 매우 낮은 압력조건에서도 정확한 압력 측정이 가능하다.
diaphragm seal type을 적용하여 압력계기의 수명을 연장하여 결국 유지관리비용도 줄일 수 있다. 이 type을 통해 pressure port로부터 capillary를 이용, remote mounting 적용을 통해 local gauge board에 설치하여 운전의 편의성을 기할 수 있다.
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