Ceramiczne cele pomiarowe – odporne na korozję, wytrzymałe, precyzyjne

Przetworniki ciśnienia wykonane z metalu, jak na przykład VEGABAR 83, od wielu dekad zapewniają bezpieczeństwo i niezawodność w zakładach chemicznych. Zazwyczaj są one wykonane z wysokiej jakości stali nierdzewnej, takiej jak 316L lub innych stopów. Dzięki temu idealnie sprawdzają się w trudnych warunkach. Ich solidna konstrukcja zapewnia wytrzymałość również w warunkach wysokiego ciśnienia i skrajnych temperatur. 

VEGA jako jeden z nielicznych producentów na świecie samodzielnie projektuje i produkuje własne ceramiczne cele pomiarowe takie, jak CERTEC^®. Stanowią one rdzeń ceramicznych przetworników ciśnienia. W niezwykle złożonym procesie produkcyjnym, w pomieszczeniu typu clean room, membrana i podstawa wykonana z ceramiki na bazie tlenku glinu są pokrywane złotą pastą i pod wpływem wysokiej temperatury łączone z celą pomiarową szklanym lutem.

Szereg korzyści z zastosowania ceramiki

Korzyści wynikające z zastosowania ceramicznej celi pomiarowej – oprócz odporności na korozję – to:

• znakomita stabilność długoterminowa
• wysoka niezawodność
• doskonała odporność na przeciążenia

Ceramiczna cela pomiarowa umożliwia precyzyjne pomiary przez długi czas. Pomimo to, użytkownicy podchodzą do ceramicznej celi pomiarowej ze sceptycyzmem, zakładając, że materiał ten jest podatny na uszkodzenia. "To nieuzasadnione obawy" – wyjaśnia Robin Müller, Product Manager w firmie VEGA. "Ceramiczne cele pomiarowe mają znacznie wyższą odporność na przeciążenia niż cele metalowe. Podczas gdy metalowe membrany mogą nieodwracalnie odkształcać się pod wpływem bardzo wysokiego ciśnienia, ceramiczna membrana po prostu przylega do korpusu, po czym powraca do pierwotnej pozycji"

Wrażliwość sond ceramicznych na wilgoć i szoki temperaturowe – dawniej wada ceramicznych cel pomiarowych w porównaniu z metalowymi celami – teraz nie stanowi już problemu. Z jednej strony mierzona jest temperatura procesu, a wartość ta jest wykorzystywana w obliczeniach w celu kompensacji wpływu temperatury na wartość zmierzonego ciśnienia. Jednocześnie drugi czujnik temperatury w szklanej spoinie za ceramiczną membraną wykrywa nawet najmniejsze zmiany temperatury. Algorytm zainstalowany w elektronice czujnika zapewnia kompensację szoków temperaturowych. "Wartości z tego stosunkowo czułego pomiaru temperatury są również dostępne jako odrębny sygnał i mogą zostać wykorzystane", wyjaśnia Robin Müller wskazując na kolejną, przydatną funkcję.

Aplikacje, w których występuje próżnia lub wodór stanowią dla technologii pomiarowej prawdziwe wyzwanie. W próżni spada temperatura wrzenia cieczy. W rezultacie olej w metalowej celi pomiarowej może zacząć wrzeć w temperaturach poniżej atmosferycznej temperatury wrzenia. W przypadku wodoru istnieje inna, lecz nie mniej istotna trudność: cząsteczki wodoru mogą przenikać przez metal – nawet przez cienką membranę metalowej celi do pomiaru ciśnienia. "Wodór, wnikając w metalową membranę i przenikając przez nią, wchodzi w reakcję z olejem transmisyjnym znajdującym się za membraną", wyjaśnia Robin Müller. Tworzące się osady wodoru mogą prowadzić do nieodwracalnej zmiany wydajności pomiarowej.

Oprócz dyfuzji problemem jest również utrata elastyczności materiału występująca w zastosowaniach z wodorem. Nie stanowi to jednak problemu, jeśli stosowane są szczelne połączenia dyfuzyjne oraz powłoki ze złota i rodu tak, jak ma to miejsce w czujnikach VEGA dla gospodarki wodorowej. Ważne są przy tym również suche ceramiczne cele pomiarowe: "Nawet gdyby wodór dostałby się do celi pomiarowej, nie spowodowałoby to żadnych szkód" – mówi Robin Müller. Ceramiczne przetworniki ciśnienia „są zatem wręcz stworzone" do produkcji wodoru w procesie elektrolizy, która zachodzi w niskich ciśnieniach. 

W branży chemicznej pomiar różnicy ciśnień dostarcza ważnych danych służących do pomiaru przepływu, poziomu napełnienia i ciśnienia w zbiorniku. Może na przykład posłużyć do

• zmierzenia poziomu napełnienia w zbiorniku znajdującym się pod ciśnieniem
• określenia przepływu na membranach pomiarowych
• nadzorowania filtra lub wymiennika ciepła

W tym odcinku VEGA Talk Stefan i Tom wyjaśnią, co czyni ceramiczną celę pomiarową VEGA tak stabilną: