Thiết kế quy trình và lựa chọn vật liệu cho cơ hoành cảm biến của máy phát áp suất
Làm sạch CIP chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng vệ sinh, đòi hỏi các vật liệu tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh quốc gia có liên quan. Cơ hoành cảm biến của mộtMáy phát áp suấtTiếp xúc trực tiếp với phương tiện, đòi hỏi các vật liệu đáp ứng các yêu cầu vệ sinh. Hầu hết các nhà sản xuất máy phát áp lực trong nước và quốc tế sử dụng 316L làm vật liệu cơ hoành. 316L cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và ổn định, khả năng chịu nhiệt độ và tính chất phục hồi đàn hồi. Tuy nhiên, dưới sự thay đổi nhiệt độ nhanh, thời gian phục hồi của nó được kéo dài, dẫn đến các lỗi đo lường đáng kể. Trên khắp ngành công nghiệp thiết bị làm sạch CIP trong nước, hầu hết các sản phẩm của các nhà sản xuất phải đối mặt với vấn đề này, dẫn đến sự thống trị của các công cụ kiểm soát quy trình của các công ty nước ngoài hàng đầu. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi rất cần tìm các giải pháp khả thi. Dưới đây, chúng tôi khám phá tính khả thi từ hai khía cạnh: thiết kế quy trình cơ hoành và lựa chọn vật liệu.
Thiết kế quy trình cơ hoành:
Là thành phần tiếp xúc do áp lực, cơ hoành cảm biến thường được nếp gấp để duy trì độ đàn hồi. Có hai phương pháp phổ biến để hình thành các nếp gấp này:
1. Cơ hoành được đúc đầu tiên và sau đó được hàn vào kết nối quá trình.
2. Cơ hoành được hàn vào kết nối quá trình nếp gấp và sau đó được hình thành dưới áp suất cao.
Bất kể phương pháp nào, biến dạng trong quá trình hình thành giới thiệu các căng thẳng bên trong, làm cho việc giảm căng thẳng trở thành một phần thiết yếu của sản xuất máy phát. Thông thường, lão hóa mệt mỏi ở nhiệt độ cao được sử dụng để giảm căng thẳng. Tuy nhiên, do các hạn chế của quá trình, hầu hết các nhà máy chỉ thực hiện giảm căng thẳng dưới 100 độ, đủ cho các máy phát trong điều kiện nhiệt độ ổn định.
Khi được sử dụng trong các ứng dụng làm sạch CIP, cơ hoành phải chịu biến động nhiệt độ nhanh, khiến các ứng suất dư phải thay đổi một cách khó lường và tạo ra các ứng suất bổ sung, dẫn đến đo lường không chính xác. Để loại bỏ hoàn toàn những căng thẳng này, cần có nhiệt độ cao hơn và thời kỳ lão hóa mệt mỏi lâu hơn. Các thí nghiệm so sánh dài hạn ở các nhiệt độ giảm căng thẳng khác nhau cho thấy cơ hoành 316L đạt được giảm căng thẳng tối ưu khi chịu 12+ giờ thử nghiệm mệt mỏi nhiệt ở 200 độ 300 độ trong chân không. Điều này làm giảm đáng kể độ lệch chính xác của máy phát áp suất do thay đổi nhiệt độ đột ngột.
Khám phá thiết kế vật liệu cho cơ hoành cảm biến:
Các dải bimetallic sử dụng các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau của hai vật liệu, được sắp xếp theo cấu trúc đặc biệt để chuyển đổi sự giãn nở\/co lại thành co thắt\/mở rộng, do đó chống lại các hiệu ứng nhiệt độ. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các đồng hồ đo áp suất cơ học với bù nhiệt độ.
Lấy cảm hứng từ điều này, nếuMáy phát áp suấtCơ hoành áp dụng thiết kế vật liệu lưỡng kim, các hiệu ứng biến dạng của sự thay đổi nhiệt độ nhanh có thể bù đắp cho nhau, tối đa hóa độ chính xác đo lường. Tuy nhiên, các nhà sản xuất vật liệu trong nước vẫn chưa nghiên cứu hoặc áp dụng khái niệm này, đòi hỏi đầu tư lớn hơn vào các tài liệu và ứng dụng cơ bản để giải quyết các thách thức hiện có.
Hiện tại, các nhà sản xuất nước ngoài đã phát triển vật liệu cơ hoành TEMPC, có độ cứng cực thấp. Nó hấp thụ và trung hòa tác động hoặc co thắt của chất lỏng lấp, tránh các lỗi đo bổ sung. Hơn nữa, dưới sự thay đổi nhiệt độ nhanh chóng, cơ hoành TEMPC phục hồi trạng thái ban đầu của chúng nhanh hơn nhiều so với cơ hoành truyền thống. Như được hiển thị trong Hình 4, khi chịu sự thay đổi nhiệt độ, một cơ hoành thông thường trải qua biến dạng theo một hướng duy nhất. Chuyển động đơn hướng này truyền lực đến chip silicon cảm biến, dẫn đến đo lường sự không chính xác trong máy phát. Ngược lại, Hình 5 minh họa rằng dưới ảnh hưởng nhiệt, cơ hoành TEMPC tạo ra hai chuyển động biến dạng đối nghịch. Hiệu ứng chống lại này trung hòa các ứng suất gây ra bởi sự thay đổi nhiệt độ, làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến các cú sốc nhiệt nhanh chóng. Do đó, nó đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của các quy trình làm sạch CIP, đảm bảo các phép đo đáng tin cậy và chính xác.
