ลักษณะของไนโตรเจนและความท้าทายในการวัดความดัน

ไนโตรเจน (N₂) เป็นหนึ่งในก๊าซเฉื่อยที่นิยมใช้มากที่สุดในงานอุตสาหกรรม มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีเฉพาะตัวที่กำหนดข้อกำหนดพิเศษสำหรับอุปกรณ์วัดความดัน ประการแรก ไนโตรเจน (N₂) เป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน มีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศเล็กน้อย (1.25 กรัม/ลิตร เทียบกับ 1.29 กรัม/ลิตร ของอากาศ) ซึ่งหมายความว่าต้องพิจารณาคุณสมบัติพลวัตของก๊าซสำหรับการวัดอัตราการไหลของท่อ ประการที่สอง ไนโตรเจนมีความเสถียรทางเคมีสูงมากและแทบไม่ทำปฏิกิริยากับสารอื่น แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยลดความเสี่ยงต่อการกัดกร่อน แต่ก็ทำให้เซ็นเซอร์แบบเดิมที่ใช้ปฏิกิริยาเคมีหรือหลักการดูดซับไม่มีประสิทธิภาพ


ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ช่วงความดันไนโตรเจนมีความหลากหลายอย่างมาก ตั้งแต่ไนโตรเจนความดันต่ำที่ผลิตโดยอุปกรณ์แยกอากาศ (อาจต่ำเพียงไม่กี่กิโลปาสกาล) ไปจนถึงถังเก็บแรงดันสูง (สูงถึง 40 เมกะปาสกาลหรือมากกว่า) ในขณะเดียวกัน อุณหภูมิของไนโตรเจนอาจอยู่ในช่วงตั้งแต่ ไนโตรเจนเหลวแบบไครโอเจนิก ที่อุณหภูมิ -196°C ไปจนถึงหลายร้อยองศาเซลเซียสในกระบวนการอุณหภูมิสูง สภาวะการทำงานที่รุนแรงเหล่านี้ต้องการอุปกรณ์วัดที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมได้อย่างยอดเยี่ยมและมีประสิทธิภาพที่เสถียร


ที่น่าสังเกตเป็นพิเศษคือ ไนโตรเจนภายใต้ความดันสูงอาจแสดงพฤติกรรมของก๊าซที่ไม่สมบูรณ์แบบ ซึ่งเบี่ยงเบนไปจากสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์วัดความดันเพื่อชดเชยผลกระทบของอุณหภูมิอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ ในอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดความบริสุทธิ์ที่เข้มงวด เช่น เซมิคอนดักเตอร์และยา อุปกรณ์วัดต้องมั่นใจว่าไม่มีการปนเปื้อนใดๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซหรือการดูดซับของวัสดุที่อาจเกิดขึ้น

ข้อได้เปรียบทางเทคนิคของเครื่องส่งสัญญาณแรงดันซีรีส์ SH308-M

เครื่องส่งสัญญาณแรงดันซีรีส์ H308-M เป็นตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับการวัดแรงดัน N2

เครื่องส่งสัญญาณความดันซีรีส์ SH308-M ใช้ชิปเซนเซอร์เรโซแนนซ์ซิลิกอนโมโนคริสตัลไลน์และเทคโนโลยี MEMS ขั้นสูง ตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดของการวัดไนโตรเจนได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ข้อได้เปรียบทางเทคนิคหลักสะท้อนให้เห็นในด้านต่างๆ ต่อไปนี้:

✔ ประสิทธิภาพแรงดันเกินระดับชั้นนำของโลก

เครื่องส่งสัญญาณความดันนี้ โดดเด่นด้วยการออกแบบเซ็นเซอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์อันเป็นเอกลักษณ์ พร้อมความสามารถในการรับแรงดันเกินสูงสุดถึง 50MPa ซึ่งเหนือกว่าเซ็นเซอร์ซิลิคอนแบบกระจายหรือเซรามิกแบบคาปาซิทีฟทั่วไปอย่างมาก https://www.silverinstruments.com/ceramic-pressure-sensor.html สำหรับระบบไนโตรเจนที่มักเกิดความผันผวนของแรงดันหรือแรงกระแทกโดยไม่ได้ตั้งใจ ความสามารถในการป้องกันการโอเวอร์โหลดที่เหนือกว่านี้ช่วยป้องกันความเสียหายของเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์แสดงให้เห็นว่าแม้ในระบบไนโตรเจนที่มีช่วงแรงดัน 40MPa (5800 psi) เครื่องส่งสัญญาณยังคงรักษาเสถียรภาพของแรงดันเกิน ±0.1%FS/MPa ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับถังเก็บไนโตรเจนแรงดันสูงและระบบท่อส่ง

✔ ความสามารถในการปรับอุณหภูมิที่ยอดเยี่ยมบนเซ็นเซอร์แรงดัน N2

ซีรีส์ SH308-M ทำงานในช่วงอุณหภูมิ -40°C ถึง +85°C (เมื่อเติมน้ำมันฟลูออโรคาร์บอน: -10°C ถึง +60°C) และสามารถเก็บรักษาที่อุณหภูมิ -40°C ถึง +90°C ช่วงอุณหภูมิที่กว้างนี้ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับสภาวะต่างๆ ได้ ตั้งแต่การระเหยของไนโตรเจนเหลวไปจนถึงการแปรรูปไนโตรเจนที่อุณหภูมิสูง ผลกระทบต่ออุณหภูมิแวดล้อมของซีรีส์นี้อยู่ที่เพียง ±0.1%FS/10°C ซึ่งหมายความว่าค่าที่วัดได้จะแทบไม่คลาดเคลื่อน แม้ในการใช้งานที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิไนโตรเจนอย่างรุนแรง

✔ เสถียรภาพระยะยาวที่ไม่มีใครเทียบได้

เซ็นเซอร์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์แสดงผลกระทบจากการคืบคลานและฮิสเทอรีซิสที่น้อยที่สุด ทำให้มีเสถียรภาพในระยะยาวที่ ±0.2%URL/ปี สำหรับระบบไนโตรเจนที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง (เช่น ชุดแยกอากาศหรือระบบก๊าซป้องกัน) ส่งผลให้ความถี่ในการสอบเทียบลดลงอย่างมากและต้นทุนการบำรุงรักษาลดลง เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว เซ็นเซอร์เกจวัดความเครียดแบบเดิมมักจะแสดงค่าดริฟท์ที่สูงกว่ามาก

✔ ตัวเลือกการกำหนดค่าที่ยืดหยุ่นในการเชื่อมต่อกระบวนการ

ผลิตภัณฑ์นี้มีแรงดันให้เลือกหลากหลายประเภท (เกจ, สัมบูรณ์), ข้อต่อหลายขั้นตอน (G1/2, NPT1/2, M20×1.5 เป็นต้น) และวัสดุไดอะแฟรมหลากหลายชนิด (SUS316L, Hastelloy C-276 เป็นต้น) สำหรับการใช้งานไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ มีตัวเลือกไดอะแฟรม 316L ชุบทอง เพื่อลดความเสี่ยงจากการปนเปื้อนของวัสดุที่ปล่อยก๊าซออกมาได้อย่างสมบูรณ์ การออกแบบแบบแยกส่วนนี้ช่วยให้ SH308-M สามารถปรับให้เข้ากับข้อกำหนดเฉพาะในระบบไนโตรเจนต่างๆ ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

✔ เครื่องส่งสัญญาณแรงดันไนโตรเจนแบบดิจิตอล

SH308-M มาพร้อมจอแสดงผลดิจิทัลพร้อมไฟแบ็คไลท์สำหรับการตรวจสอบแรงดันแบบเรียลไทม์ และรองรับเอาต์พุตอะนาล็อก 4-20mA+HART เพื่อการใช้งานร่วมกันได้อย่างครอบคลุม สามารถติดตั้ง MODBUS RTU (RS485) เพิ่มเติมได้ เพื่อการเชื่อมต่อเข้ากับระบบควบคุมดิจิทัลได้อย่างราบรื่น เครื่องส่งสัญญาณอเนกประสงค์นี้ผสานความสามารถในการอ่านค่าในพื้นที่เข้ากับความสามารถในการสื่อสารระยะไกล มอบทั้งความสะดวกสบายและความยืดหยุ่นสำหรับระบบอัตโนมัติในอุตสาหกรรม
นอกจากนี้เรายังแนบเอกสารการตั้งค่า MODBUS RTU (RS485) สำหรับเครื่องส่งสัญญาณความดัน N2 >> ดาวน์โหลด

การใช้งานทั่วไปของ SH308-M ในระบบไนโตรเจน

1. การตรวจสอบระบบไนโตรเจนแยกอากาศ

ในระบบไนโตรเจนแบบแยกด้วยแรงดันสวิง (PSA) หรือแบบแยกด้วยเมมเบรน SH308-M สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงแรงดันของหอดูดซับได้อย่างแม่นยำ (โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 0-1 MPa) อัตราส่วนการลดแรงดันที่ 100:1 ช่วยให้เครื่องส่งสัญญาณเดียวกันครอบคลุมสภาวะการทำงานที่หลากหลายตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงโหลดเต็มที่ ในขณะที่ความแม่นยำสูงเพียง 0.075% ช่วยให้วิเคราะห์ปริมาณออกซิเจนได้อย่างแม่นยำ ระบบชดเชยอุณหภูมิในตัวจะแก้ไขความแปรปรวนของอุณหภูมิแวดล้อมโดยอัตโนมัติ รับประกันความน่าเชื่อถือในการทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน

2. การตรวจสอบความปลอดภัยถังเก็บไนโตรเจนแรงดันสูง

สำหรับถังเก็บไนโตรเจนแรงดันสูงถึง 40MPa การป้องกันแรงดันเกิน 50MPa ของ SH308-M มอบความมั่นใจด้านความปลอดภัยแบบคู่ขนาน ระดับการป้องกัน IP67 ทนทานต่อสภาพแวดล้อมกลางแจ้งที่รุนแรง ในขณะที่ไดอะแฟรม Hastelloy ทนทานต่อสิ่งเจือปนที่อาจกัดกร่อนได้เล็กน้อย ด้วยโปรโตคอล HART ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบแนวโน้มแรงดันจากระยะไกลและตรวจจับความผิดปกติได้อย่างทันท่วงที

3. การควบคุมไนโตรเจนบริสุทธิ์สูงพิเศษในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ตัวเลือกไดอะแฟรม 316L ชุบทองของ SH308-M เป็นไปตามมาตรฐาน SEMI F20 สำหรับการปลดปล่อยไอออนโลหะ ความแม่นยำสูง 0.1% ผสานกับเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว 0.25 วินาที ช่วยให้ควบคุมการไหลของไนโตรเจนได้อย่างแม่นยำในกระบวนการสำคัญๆ เช่น การพิมพ์หินและการกัดกรด การทำงานแบบสามปุ่มเฉพาะจุดช่วยให้สามารถสอบเทียบ ณ สถานที่ได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องถอดฝาครอบออกบ่อยๆ ซึ่งอาจทำให้เกิดการปนเปื้อน

4. ระบบการระเหยไนโตรเจนเหลว

แม้ว่า SH308-M จะไม่สามารถวัดไนโตรเจนเหลวที่อุณหภูมิ -196°C ได้โดยตรง แต่ก็มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในท่อส่งไนโตรเจนเหลวที่ระเหยเป็นไอที่อุณหภูมิต่ำ (-50°C ถึง 0°C) รุ่นเติมน้ำมันฟลูออโรคาร์บอนทำงานได้อย่างเสถียรที่อุณหภูมิต่ำ -10°C ขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพแรงดันสถิต (N/A) ที่โดดเด่นช่วยให้มั่นใจได้ว่าการวัดจะมีความสม่ำเสมอแม้ในความดันไออิ่มตัวที่ผันแปร

คำแนะนำในการเลือกและการติดตั้ง

เมื่อพิจารณาถึงข้อมูลจำเพาะของการใช้ไนโตรเจน เราขอแนะนำหลักการกำหนดค่า SH308-M ดังต่อไปนี้:

1. การเลือกช่วงแรงดัน:

เลือกช่วงแรงดัน 1.5 เท่าของแรงดันใช้งานสูงสุดของระบบ โดยไม่เกิน 40MPa ตัวอย่างเช่น สำหรับแรงดันใช้งาน 10MPa ให้เลือกช่วง 0-16MPa
เราแสดงรายการช่วงเซ็นเซอร์แรงดัน N2 ทั้งหมดและ URL:

2. การเลือกวัสดุไดอะแฟรม:

- ไนโตรเจนอุตสาหกรรมมาตรฐาน: สแตนเลสสตีล 316L มาตรฐาน
- ไนโตรเจนที่มีส่วนประกอบกัดกร่อนเล็กน้อย: Hastelloy C-276
- ข้อกำหนดความบริสุทธิ์สูงพิเศษ: ชุบทอง 316L

3. ประเภทการเชื่อมต่อกระบวนการ:

- ระบบแรงดันสูง: 1/2"NPT(F) ,M20* 1.5 หรือ G1/2
- ต้องถอดประกอบบ่อยครั้ง: ข้อต่อสุขาภิบาลแบบไตรแคลมป์ (ต้องสั่งพิเศษ)

4. เอาต์พุตที่คุณต้องการสำหรับเครื่องส่งสัญญาณแรงดัน n2

-แม้ว่าเครื่องส่งสัญญาณแรงดัน n2 ของเราทั้งหมดจะมีเอาต์พุต 4-20mA แต่คุณต้องระบุว่าคุณต้องการ MODBUS MODBUS หรือ HART สำหรับการใช้งานของคุณหรือไม่

5. ตัวเลือกพิเศษ:

- ไนโตรเจนอุณหภูมิสูง: เลือกฮีตซิงก์ (R1/R2/R3)
- มีการสั่นสะเทือน: ปรับการตั้งค่าเวลาการหน่วง (ปรับได้ 0-99.9 วินาที)

หมายเหตุการติดตั้ง:

- หลีกเลี่ยงการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณในจุดที่ไนโตรเจนเหลวอาจสัมผัสโดยตรง
- สำหรับการใช้งานแรงดันสูง ขอแนะนำให้ติดตั้ง U-bolt บนท่อขนาด 50 มม.
- สายสัญญาณควรเว้นระยะห่างจากสายไฟอย่างน้อย 15 ซม. หลีกเลี่ยงการเดินสายขนาน

การบำรุงรักษาและการสอบเทียบ

การออกแบบแบบโมดูลาร์ของ SH308-M ช่วยให้การบำรุงรักษาง่ายดายอย่างยิ่ง:
1. การตรวจสอบรายวันต้องการเพียงการตรวจสอบดริฟท์ศูนย์ (สามารถปรับเทียบในพื้นที่ได้ผ่านปุ่มสามปุ่ม)
2. การตรวจสอบประสิทธิภาพที่ครอบคลุมรายปี (แนะนำให้ใช้อุปกรณ์มาตรฐานที่มีความแม่นยำสูงกว่าอย่างน้อย 3 เท่า)
3. เติมของเหลวทดแทนทุก 3-5 ปี (ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการใช้งาน)

การใช้เครื่องสื่อสาร HART หรือซอฟต์แวร์การกำหนดค่า วิศวกรสามารถ:

- วินิจฉัยสุขภาพเซ็นเซอร์จากระยะไกล
- ปรับเวลาการหน่วงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองแบบไดนามิก
- ตั้งค่ากระแสสัญญาณเตือน (ปรับได้ 3.6-22.8mA)
- ดูพารามิเตอร์ที่สำคัญ เช่น เวลาการทำงานสะสม

ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพนี้ทำให้ SH308-M คุ้มค่าอย่างยิ่งในการวัดไนโตรเจน แม้ว่าการลงทุนเริ่มต้นจะสูงกว่าเล็กน้อย แต่ความเสถียรในระยะยาว ความต้องการการบำรุงรักษาที่น้อยกว่า และอายุการใช้งานที่ยาวนาน ส่งผลให้ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ลดลงอย่างมาก

บทสรุป
เครื่องส่งสัญญาณความดันซีรีส์ SH308-M ด้วยเทคโนโลยีเรโซแนนซ์ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์และการออกแบบ MEMS ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ช่วยรับมือกับความท้าทายต่างๆ ในการวัดไนโตรเจนได้อย่างสมบูรณ์แบบ ไม่ว่าจะเป็นถังเก็บแรงดันสูงพิเศษ การใช้งานเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์พิเศษ หรือสภาวะที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างรุนแรง เครื่องส่งสัญญาณความดันรุ่นนี้ก็มอบข้อมูลการวัดที่เสถียร แม่นยำ และเชื่อถือได้ ด้วยตัวเลือกการกำหนดค่าที่ยืดหยุ่นและคุณสมบัติการบำรุงรักษาที่ง่ายดาย SH308-M จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตรวจสอบความดันของระบบไนโตรเจน

สำหรับผู้ใช้ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงสุดและต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำที่สุด เราขอแนะนำ SH308-M อย่างยิ่งให้เป็นอุปกรณ์หลักสำหรับระบบวัดไนโตรเจน เยี่ยมชมเว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ Silver Instruments หรือติดต่อตัวแทนจำหน่ายในพื้นที่เพื่อขอคำแนะนำในการเลือกใช้งานและการสนับสนุนทางเทคนิคที่ปรับแต่งให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ