Парадокс: в 1990‑х годах, когда промышленные предприятия закрывались и промышленность рушилась на глазах, возник целый ряд компаний, производящих собственное оборудование КИПиА. Часто эти предприятия были созданы представителями старых советских инженерных школ, которые воспользовались их изобретениями в собственных разработках и таким образом сохранили традиции. Сегодня же многие из этих предприятий стали лидерами отрасли. Одним из таких предприятий является московская компания «СТЭНЛИ». В 1990 году ее основали выходцы из МВТУ им. Н. Э. Баумана, Научно-исследовательского института теплоэнергетического приборостроения («НИИТеплоприбор») и Московского института электронной техники (МИЭТ), и компания сразу зарекомендовала себя как научно-производственная организация, разрабатывающая высокотехнологичные изделия. Со временем ее продукция получила признание, была удостоена многих медалей и дипломов на российских и международных выставках и к настоящему времени исчисляется сотнями тысяч изделий, поставляемых в разные страны.
Основное направление производства «СТЭНЛИ» – датчики: давления, уровня жидкости, температуры. Также компания выпускает барьеры искрозащиты, нормирующие преобразователи сигналов с искрозащитным барьером, блоки питания датчиков и другие приборы для контроля и управления параметрами технологических процессов, которые служат в нефтехимии, энергетике, ЖКХ, пищевой и других отраслях промышленности, а также преобразователи давления для работы в агрессивных средах
Одной из интереснейших разработок компании «СТЭНЛИ», представленных в 2017 году, является линейка датчиков под торговой маркой КОРУНД. Учитывая растущую потребность рынка в датчиках давления, способных работать в широком спектре агрессивных рабочих сред (органических и неорганических кислот разной концентрации, щелочей, различных растворителей, алифатических и ароматических углеводородов, хлоросодержащих веществ и т. п.), компания освоила выпуск преобразователей, способных измерять давление указанных сред на предприятиях химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслей промышленности.
Это стало возможным благодаря появлению новых химически инертных материалов, пригодных для изготовления частей преобразователя, которые контактируют с измеряемой средой, – его мембраны, корпуса, уплотнения.
Отдельно следует отметить, что чувствительные элементы датчиков давления выполнены из особо чистого (99,9 %) оксида алюминия Аl2O3 (синтетического сапфира), который химически стоек практически ко всем применяемым в промышленности кислотам, щелочам и другим высокоагрессивным средам. Помимо этого, отлично зарекомендовали себя чувствительные элементы из хастеллоя С‑276, титанового сплава ВТ‑9. Для многих рабочих сред возможно применение и некоторых видов нержавеющих сталей, например стали AISI316L (российский аналог – 03Х17Н14М3), которая является усовершенствованной версией известного материала AISI304 (российский аналог – 08Х18Н10) c добавлением никеля и молибдена, что значительно повысило ее химическую стойкость.
Однако наличие чувствительного элемента, способного противостоять агрессивным средам, недостаточно для создания датчика давления. Необходимо, чтобы и остальные контактирующие со средой части соответствовали сенсору по химической стойкости. Специалистами ООО «СТЭНЛИ» были разработаны конструкции корпусов из хастеллоя, титанового сплава, нержавеющей стали AISI316L, а также из полимеров, инертных к большинству высокоактивных измеряемых сред: из полипропилена PP, поливинилфторида PVC, фторопласта (поливинилиденфторида) PVDF.
Важным моментом при разработке был подбор уплотнительных материалов. Для взаимодействия с различными агрессивными средами кольца уплотнения могут быть изготовлены: из FKM (FPM) – фторэластомера на основе винилиденфторида; FFPM (FFKM) – перфлуоркаучука (в связи с весьма высокой ценой FFPM такие уплотнения используются для герметизации узлов с высокими техническими требованиями); EPDM – этиленпропиленового каучука; PTFE – политетрафторэтилена; NBR – бутадиен-нитрильного каучука.
В 2017 году в серийное производство были запущены три линейки датчиков давления для агрессивных сред:
- КОРУНД-Дх‑001Мхх серии 2хх;
- КОРУНД-Дх‑001Мхх серии 55х;
- КОРУНД-Дх‑001М-Х.
В преобразователях давления серий 2хх и 5хх применены мембраны чувствительных элементов, выполненные из оксида алюминия Аl2O3 (99,9 или 96 % в зависимости от агрессивности измеряемой среды). Отличительная особенность датчиков КОРУНД-Дх‑001Мхх серии 2хх – повышенная перегрузочная способность: от 100:1 для датчиков с верхним пределом измерения (ВПИ) 2,5 кПа до 4:1 для датчиков с ВПИ 1,0 МПа. Материал штуцера – AISI 316L, титан, хастеллой.
Датчики КОРУНД-Дх‑001Мхх серии 55х (рис. 1 и 2) обладают высокой химической стойкостью к большинству неорганических кислот высокой концентрации, ароматическим и алифатическим углеводородам, щелочам, органическим кислотам, спиртам, маслам, органическим растворителям. В моделях 552 и 558 предусмотрена возможность изготовления части корпуса, контактирующей с агрессивной средой, из химически инертных полимеров: фторопласта PVDF, поливинилхлорида PVC, полипропилена PP.
Рис. 1. Датчик КОРУНД-ДИ‑001М‑557
Рис. 2. Датчик КОРУНД-ДИ‑001М‑552
В преобразователях давления КОРУНД-Дх‑001М-Х (рис. 3) использованы чувствительные элементы с мембранами из хастеллоя С‑276 или титанового сплава ВТ‑9. Штуцер может быть выполнен из хастеллоя С‑276, титанового сплава ВТ9, фторопласта PVDF, поливинилхлорида PVC, полипропилена PP.
Рис. 3. Датчик КОРУНД-ДИ‑001М-Х
Датчики КОРУНД для агрессивных сред всех моделей могут иметь электрические присоединения в виде как коннекторов, так и кабельных выводов.
Все датчики КОРУНД для агрессивных сред могут работать в диапазоне температур –40…+80 °C.
Классы точности: ±0,1 %; ±0,25 %; ±0,5 %, ±1,0 %.
Выходные сигналы датчиков:
- аналоговые токовые: 4…20 мА; 0…5 мА; 0…20 мА;
- аналоговые по напряжению: 0…5 В; 0…10 В; 0,4…2,0 В; 0,5…4,5 В;
- цифровые: Modbus RTU (RS‑485), HART.
Датчики могут быть выполнены во взрывобезопасном исполнении «искробезопасная электрическая цепь» уровня Exia или Exib. Предусмотрена возможность гигиенического исполнения датчиков КОРУНД.
Преобразователи КОРУНД, выполненные с открытой чувствительной мембраной, успешно решают задачи измерения давления густых, вязких и даже пастообразных рабочих сред. Для выбора материалов мембраны, корпуса (штуцера), уплотнения, защитной оболочки кабеля используется приведенная на рис. 4 таблица химической стойкости различных материалов. Она существенно упрощает заказ датчика давления КОРУНД для конкретных условий применения. В любом случае при подборе материалов специалисты компании «СТЭНЛИ» индивидуально учитывают концентрации, диапазоны рабочих температур и другие условия применения датчиков.
Рис. 4. Таблица химической стойкости материалов, применяемых для разных элементов датчика
Выработанный коллективом компании «СТЭНЛИ» индивидуальный подход к требованиям заказчиков, связанным с особенностями применения датчиков давления (вид, концентрация, агрегатное состояние, температура измеряемой среды, специальные требования), позволяет подобрать преобразователь, химические, прочностные, метрологические и другие характеристики которого будут сочетаться с минимально возможной для данных условий ценой.
Описанные в статье датчики КОРУНД и преобразователи давления для агрессивных сред уже работают на объектах заказчиков компании «СТЭНЛИ», подтверждая свои высокие эксплуатационные характеристики, не уступающие продукции ведущих мировых производителей.
Статья опубликована в журнале «ИСУП»