화학 생산 공정에서 압력은 생산 공정의 평형 관계와 반응 속도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 시스템 물질 수지의 중요한 매개변수에도 영향을 미칩니다. 산업 생산 공정에서 고압 폴리에틸렌과 같이 대기압보다 훨씬 높은 고압이 필요한 공정도 있습니다. 중합은 150MPA의 고압에서 수행되고, 대기압보다 훨씬 낮은 음압에서 수행해야 하는 공정도 있습니다. 정유 공장의 감압 증류와 같은 공정이 있습니다. PTA 화학 공장의 고압 증기 압력은 8.0MPA이고 산소 공급 압력은 약 9.0MPAG입니다. 압력 측정은 매우 광범위하므로 작업자는 다양한 압력 측정 장비 사용 규칙을 엄격히 준수하고 일상적인 유지 관리를 강화하며 모든 부주의 또는 과실을 방지해야 합니다. 이러한 모든 것은 막대한 피해와 손실을 초래하여 고품질, 고수율, 저소비 및 안전 생산이라는 목표를 달성하지 못할 수 있습니다.
첫 번째 섹션은 압력 측정의 기본 개념입니다.
- 스트레스의 정의
산업 생산에서 일반적으로 압력이라고 하는 것은 단위 면적에 균일하고 수직으로 작용하는 힘을 의미하며, 그 크기는 힘을 받는 면적과 수직력의 크기에 의해 결정됩니다. 수학적으로 표현하면 다음과 같습니다.
P=F/S 여기서 P는 압력, F는 수직력, S는 힘의 면적입니다.
- 압력의 단위
공학 기술 분야에서 우리나라는 국제 단위계(SI)를 사용합니다. 압력 계산 단위는 Pa(Pa)이며, 1Pa는 1뉴턴(N)의 힘이 1제곱미터(m²)의 면적에 수직으로 균일하게 작용할 때 발생하는 압력으로, N/m²(뉴턴/제곱미터)로 표시합니다. Pa 외에도 킬로파스칼(kPa)과 메가파스칼(Mpa)도 압력 단위로 사용할 수 있습니다. 두 단위의 변환 관계는 다음과 같습니다. 1MPA=103KPA=106PA
오랜 관습으로 인해 공학 분야에서는 여전히 대기압을 사용합니다. 사용 시 상호 변환을 용이하게 하기 위해, 일반적으로 사용되는 여러 압력 측정 단위 간의 변환 관계를 2-1에 제시합니다.
| 압력 단위 | 공학적 분위기 킬로그램/cm2 | mmHg | mmH2O | ATM | Pa | 술집 | 1b/in2 |
| kgf/cm2 | 1 | 0.73×103 | 104 | 0.9678 | 0.99×105 | 0.99×105 | 14.22 |
| 수은주 | 1.36×10-3 | 1 | 13.6 | 1.32×102 | 1.33×102 | 1.33×10-3 | 1.93×10-2 |
| 음수 | 10-4 | 0.74×10-2 | 1 | 0.96×10-4 | 0.98×10 | 0.93×10-4 | 1.42×10-3 |
| ATM | 1.03 | 760 | 1.03×104 | 1 | 1.01×105 | 1.01 | 14.69 |
| Pa | 1.02×10-5 | 0.75×10-2 | 1.02×10-2 | 0.98×10-5 | 1 | 1×10-5 | 1.45×10-4 |
| 술집 | 1.019 | 0.75 | 1.02×104 | 0.98 | 1×105 | 1 | 14.50 |
| 파운드/인치2 | 0.70×10-2 | 51.72 | 0.70×103 | 0.68×10-2 | 0.68×104 | 0.68×10-2 | 1 |
- 스트레스를 표현하는 방법
압력을 표현하는 방법에는 절대 압력, 게이지 압력, 음압, 진공의 세 가지가 있습니다.
절대 진공 하의 압력을 절대 영도 압력이라 하며, 절대 영도 압력을 기준으로 표현한 압력을 절대 압력이라 한다.
게이지 압력은 대기압을 기준으로 표현한 압력이므로, 절대 압력에서 정확히 1기압(0.01Mp)만큼 차이납니다.
즉: P table = P absolute-P big (2-2)
음압은 종종 진공이라고 불립니다.
절대압력이 대기압보다 낮을 때의 게이지압이 음압이라는 것을 식 (2-2)에서 알 수 있다.
절대압력, 게이지압력, 음압 또는 진공 간의 관계는 아래 그림과 같습니다.
산업계에서 사용하는 압력 표시값은 대부분 게이지 압력입니다. 즉, 압력계의 표시값은 절대 압력과 대기압의 차이이므로, 절대 압력은 게이지 압력과 대기압의 합입니다.
제2절 압력 측정기의 분류
화학 생산에서 측정해야 하는 압력 범위는 매우 넓으며, 각 압력은 다양한 공정 조건에서 고유한 특성을 지닙니다. 따라서 다양한 생산 요건을 충족하기 위해서는 서로 다른 구조와 작동 원리를 가진 압력 측정 장비를 사용해야 합니다.
다양한 변환 원리에 따라 압력 측정 계기는 대략 4가지 범주로 나눌 수 있습니다. 액체 기둥 압력 게이지, 탄성 압력 게이지, 전기 압력 게이지, 피스톤 압력 게이지입니다.
- 액체 컬럼 압력 게이지
액주 압력계의 작동 원리는 정수압 원리에 기반합니다. 이 원리에 따라 제작된 압력 측정기는 구조가 간단하고 사용하기 편리하며, 측정 정확도가 비교적 높고, 가격이 저렴하며, 작은 압력도 측정할 수 있어 생산 현장에서 널리 사용됩니다.
액체 컬럼 압력 게이지는 다양한 구조에 따라 U자형 압력 게이지, 단일 튜브 압력 게이지, 경사 튜브 압력 게이지로 나눌 수 있습니다.
- 탄성 압력 게이지
탄성 압력계는 구조가 간단하고, 견고하고 신뢰성이 높으며, 측정 범위가 넓고, 사용하기 쉬우며, 가격이 저렴하고, 정확도가 높으며, 전송 및 원격 지시, 자동 기록 등이 용이하다는 장점이 있어 화학 생산에 널리 사용됩니다.
탄성 압력계는 다양한 형상의 탄성 요소를 사용하여 측정 대상 압력 하에서 탄성 변형을 발생시키는 방식으로 제작됩니다. 탄성 한계 내에서 탄성 요소의 출력 변위는 측정 대상 압력과 선형 관계를 갖습니다. 따라서 눈금이 균일하고 탄성 구성 요소가 다르며 압력 측정 범위도 다릅니다. 예를 들어 주름진 다이어프램 및 벨로즈 구성 요소는 일반적으로 저압 및 저압 측정 상황에 사용되며, 단일 코일 스프링 튜브(스프링 튜브로 약칭) 및 다중 코일 스프링 튜브는 고압, 중압 또는 진공 측정에 사용됩니다. 이 중 단일 코일 스프링 튜브는 압력 측정 범위가 비교적 넓어 화학 생산에서 가장 널리 사용됩니다.
- 압력 트랜스미터
현재 화학 공장에서는 전기식 및 공압식 압력 트랜스미터가 널리 사용되고 있습니다. 이러한 압력 트랜스미터는 측정된 압력을 지속적으로 측정하여 표준 신호(기압 및 전류)로 변환하는 계측기입니다. 장거리 전송이 가능하며, 중앙 제어실에서 압력을 표시, 기록 또는 조정할 수 있습니다. 압력 트랜스미터는 측정 범위에 따라 저압, 중압, 고압, 절대압으로 구분됩니다.
제3절 화학공장 압력계 소개
화학 공장에서는 일반적으로 부르동관 압력계를 사용합니다. 그러나 작업 요건 및 자재 요건에 따라 다이어프램, 주름형 다이어프램, 나선형 압력계도 사용됩니다.
현장 압력계의 공칭 직경은 100mm이며, 재질은 스테인리스 스틸입니다. 모든 기상 조건에 적합합니다. 1/2HNPT 포지티브 콘 조인트, 안전 유리 및 벤트 멤브레인을 갖춘 이 압력계는 현장 표시 및 제어가 가능한 공압식입니다. 정확도는 전체 눈금의 ±0.5%입니다.
전기식 압력 트랜스미터는 원격 신호 전송에 사용됩니다. 높은 정확도, 우수한 성능, 그리고 높은 신뢰성을 특징으로 합니다. 정확도는 전체 범위의 ±0.25%입니다.
경보 또는 연동 시스템은 압력 스위치를 사용합니다.
섹션 4 압력 게이지의 설치, 사용 및 유지 관리
압력 측정의 정확도는 압력계 자체의 정확도뿐만 아니라, 압력계가 적절하게 설치되었는지, 정확한지 여부, 그리고 압력계를 어떻게 사용하고 유지 관리하는지와도 관련이 있습니다.
- 압력계 설치
압력계를 설치할 때는 선택된 압력 측정 방법과 위치가 적절한지에 주의를 기울여야 하며, 이는 압력계의 수명, 측정 정확도, 제어 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.
압력 측정 지점에 대한 요구사항은 생산 장비의 특정 압력 측정 위치를 올바르게 선택하는 것 외에도, 설치 시 생산 장비에 삽입되는 압력 파이프의 내측 단면이 생산 장비 연결 지점의 내벽과 수평을 유지해야 한다는 것입니다. 정압을 정확하게 얻기 위해 돌출부나 버가 없어야 합니다.
설치 위치는 관찰하기 쉬운 곳에 두고, 진동과 고온의 영향을 피하도록 노력하세요.
증기 압력 측정 시에는 고온 증기와 부품 간의 직접 접촉을 방지하기 위해 응축수 배관을 설치하고, 배관은 단열 처리해야 합니다. 부식성 매체의 경우, 중성 매체로 채워진 격리 탱크를 설치해야 합니다. 즉, 측정 매체의 특성(고온, 저온, 부식, 먼지, 결정화, 침전, 점도 등)에 따라 적절한 부식 방지, 동결 방지, 막힘 방지 조치를 취해야 합니다. 또한, 압력 측정 포트와 압력계 사이에 차단 밸브를 설치하여 압력계를 점검할 때 차단 밸브를 압력 측정 포트 근처에 설치해야 합니다.
현장 검증 및 임펄스 튜브의 잦은 세척의 경우, 차단 밸브는 3방향 스위치가 될 수 있습니다.
압력 유도 카테터는 압력 표시의 느림을 줄이기 위해 너무 길어서는 안 됩니다.
- 압력계의 사용 및 유지관리
화학 생산에서 압력계는 부식, 응고, 결정화, 점도, 먼지, 고압, 고온, 급격한 변동 등 측정 매체의 영향을 받는 경우가 많으며, 이러한 요인들은 압력계의 다양한 고장을 유발합니다. 압력계의 정상 작동을 보장하고 고장 발생률을 줄이며 수명을 연장하려면 생산 가동 전에 정기적인 점검 및 정비가 필수적입니다.
1. 생산 시작 전 유지 관리 및 검사:
생산 시작 전에는 일반적으로 공정 장비, 파이프라인 등에 대한 압력 시험 작업이 수행됩니다. 시험 압력은 일반적으로 작동 압력의 약 1.5배입니다. 공정 압력 시험 중에는 계측기에 연결된 밸브를 닫아야 합니다. 압력 측정 장치의 밸브를 열어 접합부 및 용접부에 누출이 있는지 확인합니다. 누출이 발견되면 적시에 제거해야 합니다.
압력 테스트가 완료된 후, 생산 시작을 준비하기 전에 설치된 압력계의 사양 및 모델이 공정에 필요한 측정 매체의 압력과 일치하는지, 교정된 압력계의 인증서가 있는지, 그리고 오류가 있는 경우 적시에 수정해야 하는지 확인하십시오. 액체 압력계에는 작동 유체를 채우고 영점을 수정해야 합니다. 차단 장치가 장착된 압력계에는 차단 유체를 추가해야 합니다.
2. 운전 시 압력계의 유지관리 및 점검:
생산 시작 시 맥동 매체의 압력을 측정할 때 순간적인 충격과 과압으로 인해 압력계가 손상되는 것을 방지하기 위해 밸브를 천천히 열고 작동 조건을 준수해야 합니다.
증기나 온수를 측정하는 압력계의 경우, 압력계의 밸브를 열기 전에 응축기에 냉수를 채워야 합니다. 압력계나 배관에서 누출이 발견되면, 압력 측정 장치의 밸브를 적시에 차단하여 조치를 취해야 합니다.
3. 압력계의 일일 유지 관리:
작동 중인 계측기는 매일 정기적으로 점검하여 계량기를 깨끗하게 유지하고 계측기의 무결성을 확인해야 합니다. 문제가 발견되면 적절한 시기에 해결하십시오.
게시 시간: 2021년 12월 15일