ابزار و تجهیزات فشار فرآیند شما، نقشی کلیدی در کاربردهای شما دارند. این تجهیزات، به شکل دقیق و قابل اطمینان، فشار را اندازه‌گیری کرده و بر آن نظارت می‌کنند تا مشخص شود که آیا سیستم‌های فرآیند، به شکل موثر و با بهره‌وری بالا کار می‌کنند یا اینکه نیاز است در سیستم تغییرات و تنظیماتی جدید ایجاد شود.
به این شکل از ایمنی پرسنل شما، بهره‌وری فرآیندهای شما و کیفیت محصولات شما اطمینان حاصل می‌شود.
در این مقاله، رایج‌ترین قاتلان تجهیزات را به شما معرفی می‌کنیم که برای تجهیزات فشار شما خطرساز هستند. اگرچه تمرکز این مطلب روی گیج‌های فشار است، اما وقتی که از عبارت تجهیزات یا ابزار فشار استفاده می‌کنیم، منظور ما گیج‌ها و سوییچ‌های فشار یا ترانسدیوسرهاست.
همچنین در این مطلب به شما آموزش می‌دهیم که چطور از قبل متوجه حضور این قاتلان تجهیزات شوید و اینکه چطور این مشکلات را حل کنید تا فرآیندهای شما همچنان روان، ایمن و دقیق ادامه پیدا کنند.
علائم هشداردهنده از مشکلات پیش رو در تجهیزات فشار
نگهداری تجهیزات، یکی از مسائل مهم و کلیدی در دستیابی و حفظ ایمنی پرسنل، بهره‌وری فرآیند و کیفیت محصول است. یک برنامه‌ی نگهداری جامع باعث می‌شود که شما راحت‌تر بتوانید مشکلات تجهیزات خود را شناسایی کنید و راه حل‌های مناسب را اجرایی کنید، قبل از آنکه این مشکلات تبدیل به مشکلاتی بزرگ و گسترده شوند. به این شکل، با جلوگیری از کارهای پرهزینه‌ی خدماتی و تعمیراتی، خرابی‌ها و Downtimeهای برنامه‌ریزی‌نشده و آسیب و خرابی به پرسنل یا تجهیزات خود، در هزینه و زمان خود صرفه‌جویی می‌کنید.
علائم اولیه هشداردهنده در مورد مشکلات گیج‌ها عبارتند از:
لرزیدن یا پرش پیوسته پوینتر (pointer flutter)
عقربه یا پوینتر گیج، به شکل پیوسته عقب و جلو می‌پرد، در نتیجه خواندن مقدار اندازه‌گیری شده سخت می‌شود.
عدم پاسخگویی (unresponsiveness)
قطعه پوینتر، در واکنش به تغییراتِ فشار عملیاتی که برای آن طراحی شده، حرکت نمی‌کند.
خرابی و آسیب قطعه
مولفه‌های مختلفی در گیج ممکن است خراب شوند و آسیب ببینند. به طور مثال، پوینتر ممکن است دچار تو رفتگی و کجی شود، که این نشان می‌دهد که گیج تحت فشار بیش از حد زیاد یا بیش از حد کم بوده است. در یک پوشش گیج که با مایع پر شده است، مایع زرد شده معمولا نشان می‌دهد که دمای محیطی گیج بالا رفته است. همچنین عقربه شاید تغییر رنگ بدهد، که این هم علامتی برای دمای افزایش‌یافته است.
یک پنجره گیج دفرمه شده یا ذوب شده، معمولا آکریلیک، این هم نشانه‌ای‌ست که دما به شدت بالا رفته است. پنجره گیج و عقربه، با یک پودر سیاه پوشانده می‌شوند که باعث می‌شود خوانش‌پذیری گیج به یک مشکل تبدیل شود. این معمولا نتیجه‌ی ضربان‌دار شدن یا پالسی شدن بیش از حد و/یا لرزشی است که باعث ساییده شدن و استهلاک دندانه حرکتی گیج می‌شود. این علائم به همراه علائمی دیگر، نشان می‌دهند که مشکلاتی اساسی‌تر در گیج وجود دارد. اگر بتوانید این موارد را تشخیص دهید و علل اصلی هر یک را بدانید، آمادگی بیشتری برای تشخیص و حل مشکلاتی دارید که شاید در تجهیزات فرآیند شما نیز رخ بدهد.
مشکلات و راه حل‌های رایج برای تجهیزات فشار
مثل بسیاری از همکاران در این صنعت، شاید شما هم در زمان استفاده از تجهیزات فشار در کاربردهای حیاتی خود با مشکلاتی روبرو شوید. راه حل این مشکلات، شناسایی علائم آن‌ها و درک علل و دلایل ایجاد آن‌هاست. این اطلاعات کمک می‌کند که تعیین و بکارگیری راه حل مناسب، بسیار ساده‌تر شود.
در ادامه، برخی از رایج‌ترین مشکلات تجهیزات فشار را معرفی می‌کنیم، که شامل این می‌شود که چرا این مسائل رخ می‌دهد، چه آثاری روی تجهیزات، کل عملیات و فرآیند دارند و چطور می‌توان این مسائل را حل کرد.
ضربان‌دار یا پالسی شدن/لرزش بیش از حد
مشکل
در تجهیزات پردازشی، جهش در فشار فرآیند می‌تواند به پالسی شدن در گیج‌ها منجر شود. این پالس‌ها می‌تواند به خوانش‌پذیری ضعیف گیج منجر شود، چون پوینتر پرش خواهد داشت و صحت عملکرد گیج هم به خاطر آسیب به مولفه‌ها و اجزا، کاهش پیدا خواهد کرد.
مشابه همین پالسی شدن، لرزش می‌تواند به پرش پوینتر و آسیب به مولفه‌ها و اجزای گیج‌ها منجر شود. این‌ها را می‌توان به دو دسته‌بندی تقسیم کرد: فرکانس بالا / دامنه پایین و فرکانس پایین / دامنه بالا. اولین حالت باعث پرش پوینتر می‌شود و همچنین به دندانه چرخ‌دنده‌ی حرکتی گیج در آن بخش آسیب می‌زند و دومین حالت باعث آسیب گسترده و وسیع به دندانه‌ها در کل بخش می‌شود و تنش را روی لوله بوردون افزایش می‌دهد.
به عنوان یک قاعده‌ی کلی، اگر پالسی شدن یا لرزش‌ها باعث شوند که حرکت پوینتر 5% یا بیشتر در بازه فول‌اسکیل باشد، باید اقداماتی را اتخاذ کنید تا ایجاد پالس‌ها یا تاثیرشان بر تجهیز را کاهش دهید.
راه حل
سه راه حل رایج برای این مشکلات تجهیزات فشار وجود دارد که دلیل بروز آن‌ها پالسی شدن یا لرزش‌های بیش از حد است:
تعدیل کردن حرکت/لوله
می‌توانید تاثیر پالسی شدن/لرزش‌ها روی گیج را با پر کردن کیس (پوشش) با سیلیکون، گلیسیرین یا هالوکربن کاهش دهید که شامل یک پیچ تراتل (throttle) تعبیه‌شده هم می‌شود. همچنین یک گیج خشک با حرکت تعدیل‌شده را نیز در نظر بگیرید،
نصب کردن تجهیز به دور از منبع
می‌توانید از کاپیلاری استفاده کنید تا تجهیز فشار را دورتر از منبع پالس و لرزش نصب کنید. کاپیلاری در طول‌های 1 فوت (30 سانتی‌متر) تا 100 فوت (30 متر) در بازار وجود دارد.
محدود کردن دبی متریال فرآیند
شما می‌توانید پالسی شدن تجهیز را با به کار گرفتن یک دمپنر پالس (pulsation dampener یا تعدیل‌ساز پالس)، پیچ تراتل (throttle)، شیر سوزنی فولادی یا یک دیافراگم‌سیل برای تعدیل دبی متریال فرآیند، کاهش دهید. این لوازم جانبی پالس و لرزش را قبل از آنکه به تجهیز برسند، پراکنده کرده و کاهش می‌دهند.
دمای پایین/بالا
مشکل
هر تجهیز، برای استفاده در بازه دمای مشخصی طراحی شده است. استفاده از تجهیزات خارج از بازه دمای اعلام‌شده، ممکن است به آسیب جدی منجر شود، که این بستگی به طراحی و ساختار تجهیزات دارد. به طور مثال:
درجه‌بندی اعلام‌شده گیج‌های خشک معمولا برای استفاده در دمای محیطی زیر 200 °F (یا 93°C) است. بالاتر از این دما، شاید عقربه تغییر رنگ بدهد، پنجره تغییر رنگ بدهد (اگر اکریلیک باشد) یا گسکت آن سفت شود. دماهای فرآیند برای گیج‌های خشک معمولا بین -20°F (یا -20°C) تا 250°F (یا 121°C) درجه‌بندی و اعلام می‌شود. گیج‌هایی که با مایع پر می‌شوند هم معمولا برای دمای محیطی تا سقف 150°F (یا 66°C) درجه‌بندی می‌شوند. بالاتر از این درجه، روی یک گیج پرشده با مایع، ممکن است به شستشو و حذف لایه‌هایی از متریال گسکت و اورینگ (o-ring) و تغییر رنگ مایع پرکننده منجر شود. هم دماهای به شدت بالا و هم دماهای به شدت پایین می‌تواند به ایجاد مشکلاتی در دقت تجهیزات فشار منجر شود. یک گیج خشک استاندارد در دماهای پایین، ممکن است زمان پاسخ slowed point (نقطه‌ی آهسته‌شده) را تجربه کند.
دقت گیج زمانی تحت تاثیر قرار می‌گیرد که دمای محیطی گیج، از دمایی که در آن کالیبره شده است فراتر برود. به عنوان یک راهنمای کلی، اگر یک گیج در 68°F (یا 20°C) کالیبره شود، دقت آن به ازای هر 25°F/13.9°C، حدود 0.4% تحت تاثیر قرار می‌گیرد.
راه حل
چندین راه حل رایج برای مشکلات تجهیزات که ناشی از دماهای به شدت بالا و پایین باشد وجود دارد:
نصب تجهیز به شکل ریموت (از راه دور)
شما می‌توانید با استفاده از کاپیلاری، تجهیز را دورتر از فرآیند نصب کنید تا از تجهیز در برابر دماهای بالا یا پایین محافظت کنید. یک براکت نصب لوله گیج، یک راه حل ساده برای نصب ریموت گیج است. یک تکه ساده 5 فوتی کاپیلاری (یک و نیم متری) بین تجهیز و فرآیند، برای افزایش دمای پایین و کاهش دمای بالا، بسیار موثر است.
نصب مستقیم تجهیز
استفاده از سیفون پرده‌دار که برای فشار تا سقف 3000 psi و دمای فشار تا سقف 371°C (700°F) درجه‌بندی شده است. هر دو دستگاه پراکنده‌سازهای خوبی برای دما هستند.
بکارگیری سیفون کویل (coil) یا سیفون پیگ‌تِیل (pigtail) برای کاربردهای بخار
وقتی که این سیفون‌ها به تجهیز متصل شوند، می‌توانند دما را در کاربردهای بخار، محدود کنند. یک سیفون پیگ‌تیل برای نصب عمودی استفاده می‌شود و یک سیفون کویل برای نصب افقی استفاده می‌شود.
قبل از نصب، حلقه سیفون باید با آب پر شود. آب به عنوان یک مانع برای محافظت از تجهیز در برابر دمای رو به افزایش و آثار مضر ضربه قوچ (چکش آبی) عمل می‌کند، که این تاثیرات در کاربردهای بخار معمول هستند.
جهش فشار
مشکل
در مدتی که من در این صنعت کار کرده‌ام، یاد گرفته‌ام که جهش فشار، دلایل و علل بسیاری دارد، همچون ضربه قوچ، فعال‌سازی بیش از حد سریع شیر، سوء عملکرد تجهیز یا انجماد سیال فرآیند. گیج‌هایی که در این شرایط قرار می‌گیرند، معمولا علائمی از آسیب از خود نشان می‌دهند، همچون پوینتر تو رفته، لوله دفرمه شده یا ترکیده، یا دنده سگمنت شکسته.
این آسیب ممکن است به عدم پاسخ و عدم واکنش نسبت به تغییرات در شرایط فرآیند یا خرابی کامل تجهیز منجر شود، که هر دو نتیجه می‌تواند به عملیات یا عملکرد ضعیف در فرآیند شما منتهی شود. جهش فشار یا به اصطلاح اسپایکِ فشاری که فراتر از بازه فول‌اسکیل یک گیج باشد یا فشار مازاد، می‌تواند به افتِ دقت، خرابی گیج یا در بدترین حالت، ترکیدن لوله بوردون منجر شود.
راه حل
اگر تجهیزات شما با مشکلاتی روبرو می‌شوند که علت آن جهش فشار است، راه حل‌های بسیاری برای این مساله وجود دارد، از جمله:
بکارگیری یک استاپ داخلی یا تعبیه‌شده (internal stop)
شما می‌توانید یک استاپ داخلی (اینترنال) یا استاپ بار مازاد (overload) را به کار بگیرید تا حداکثر فشار قابل تحمل گیج را افزایش دهید. این دستگاه معمولا حداکثر فشار قابل تحمل گیج را تا 20 درصد بالاتر می‌برد.
نصب یک شیر محدودکننده‌ی فشار (PLV) یا استفاده از گیجی با توانایی فشار مازاد بالا
این وسیله جانبی می‌تواند تنظیم شود تا در بازه فول‌اسکیل گیج، قطع کند. وقتی که فشار فرآیند از فشار بازه فول‌اسکیل گیج پایین‌تر برود، این شیر محدودکننده یا همان PLV، ریست می‌کند و اجازه می‌دهد که فشار فرآیند داخلی تجهیز جریان پیدا کند (اعمال شود). یک گزینه دیگر استفاده از گیجی است که توانایی بالایی در برابر فشار مازاد داشته باشد،
انتخاب یک گیج جدید که درجه‌بندی آن مناسب کاربرد باشد
شما باید گیج جدیدی را انتخاب کنید که پاسخگوی حداکثر فشار عملیاتی کاربرد شما باشد. برای خوانش‌پذیری مطلوب، پوینتر گیج باید در حالت نرمال روی صفحه عقربه خود، در ساعت 12:00 کار کند. اگر فشار عملیاتی نرمال گیج 50 psi است، یک بازه فول‌اسکیل دوبرابر آن یا 0/100 psi انتخاب کنید.
مسدود شدن یا گرفتگی تجهیز (clogging)
مشکل
ابزاری که در تجهیزاتی نصب می‌شوند که برای فرآیندهای «کثیف» کاربرد دارند – به طور مثال، فرآیندهایی که با ریز ذرات، لجن و مواد آبکی سر و کار دارند – به شدت در برابر گرفتگی و مسدود شدن آسیب‌پذیر هستند. مواد و متریال فرآیند که در سیستم در جریان هستند، ممکن است روی سطوح داخلی ابزار فشار گیر کنند، که این مساله می‌تواند از عملکرد تجهیز و در نتیجه بهره‌وری کل فرآیند بکاهد.
راه حل
اگر اتصال فرآیندِ تجهیز، در برابر گرفتگی و مسدود شدن با مواد و سیالات فرآیند آسیب‌پذیر باشد، می‌تواند با جداسازی و ایزوله کردن تجهیز از سیال فرآیند، از گرفتگی جلوگیری کنید. استفاده از دیافراگم سیل یا رینگ ایزولاسیون، انتخاب خوبی است. اگر امکان گرفتگی دیافراگم سیل هم وجود دارد، به دنبال یک اتصال فلاشینگ موجود باشید. این اتصال طراحی شده تا سیالات جمع‌شده در سیل را فلاش کند (تخلیه کند). اتصال یک شیر به پورت فلاشینگ، برای کنترل دبی فرآیند ایده‌آل است. برای مواد آبکی یا لجن سنگین، بهتر است از رینگ ایزولاسیون (جداساز) استفاده کنید. طراحی 360 درجه آن برای دبی فرآیند، باعث می‌شود که گرفتگی تقریبا غیرممکن شود.
خوردگی تجهیز
مشکل
بخش‌های خیس‌شونده‌ی یک تجهیز، باید با متریال فرآیند سازگار باشند. در غیر اینصورت، تجهیز در هنگام استفاده شاید خورده شود که می‌تواند روی کیفیت محصول و فرآیند تاثیرگذار باشد. در شرایط شدید فرآیند، سیال فرآیندی که با بخش‌های خیس‌شونده‌ی تجهیز سازگار نباشد، می‌تواند بعد از مدتی به خرابی تجهیز منجر شده و در نتیجه سیال نشت کرده و وارد محیط شود. این مساله می‌تواند یک خطر ایمنی باشد؛ ممکن است پرسنل اپراتور دچار جراحت و آسیب شده یا در موارد خطرناک‌تر، جان خود را از دست بدهند.
راه حل
اگر می‌خواهید از مشکلاتی که به خاطر خوردگی برای تجهیز و ابزار شما ایجاد می‌شود دوری کنید، باید اطمینان حاصل کنید که متریال و جنس بخش‌های خیس‌شونده‌ی تجهیز، برای ترکیب‌بندی، تغلیظ و دمای متریال فرآیند متناسب است. اگر امکان این وجود ندارد که یک متریال سازگار برای بخش‌های خیس‌شونده انتخاب کنید، می‌توانید یک دیافراگم سیل/ایزولاتور تجهیز یا رینگ ایزولاسیون تهیه کنید که از جنس متریال مناسب برای فرآیند ساخته شده باشد.
استفاده اشتباه یا سوءاستفاده از تجهیزات
مشکل
تجهیزات فشار، تجهیزاتی ظریف و حساس هستند. با آنکه به کارگیری از المان‌های صحیح طراحی و لوازم جانبی مناسب می‌تواند از آسیب دیدن تجهیزات در کاربردهایی با شرایط خدماتی سخت بکاهد، اما نمی‌تواند در برابر استفاده اشتباه یا سوء استفاده از تجهیزات، تاثیری داشته باشد؛ به طور مثال نصب اشتباه یا استفاده اشتباه. نصب اشتباه یا استفاده اشتباه از تجهیزات، می‌تواند به آسیبی قابل توجه منجر شود که در نتیجه به خطای اندازه‌گیری یا خرابی اجزا منتهی خواهد شد.
راه حل
اگر می‌خواهید از مشکلاتی دوری کنید که ناشی از سوء استفاده از تجهیزات است، باید تجهیزات خود را به شکل درصد و صحیح نصب، استفاده و نگهداری کنید. نصب تجهیزات NPT نیازمند استفاده از یک آچار دو سر تخت است. سعی نکنید که تجهیز را با استفاده از کیس تجهیز نصب و سفت کنید! این کار معمولا به آسیبی غیرقابل تعمیر منتهی می‌شود.
بعد از نصب تجهیز، از آن به عنوان یک پله یا نردبان استفاده نکنید، این کار از نظر ایمنی خطرآفرین است. نه تنها ممکن است تجهیز آسیب ببیند، بلکه ممکن است یک نفر نیز آسیب ببیند.
به شکل روتین و منظم، تجهیزات و ابزارهای فشار را چک و بررسی کنید و ببینید که آسیب ندیده باشند و عملکردشان چگونه است.