Güvenlik uygulamaları için diyafram ayırıcı sistemleri

Diyafram ayırıcılar; basınç, fark basınç ve mutlak basınç ölçüm cihazlarının en zorlu uygulamalarda dahi kullanılabilmesini sağlar. WIKA diyafram ayırıcıları basınç göstergelerinin büyük bir kısmına uyumlu olan farklı tasarımlarda ve dayanıklı malzemelerden üretilebilmektedir. Diyafram ayırıcılar için bir SIL sınıflandırması mümkün olmasa da, diyafram ayırıcılar sadece mekanik parçalar içerdiğinden WIKA diyafram ayırıcılarında güvenlikle ilgili teknik değerler mevcuttur.

İŞLEVSEL GÜVENLİK
İnsanlara, çevreye ve ekipmana yönelik risklerden kaçınmak için yüksek kalitede bileşenlerin kullanılması gerekmektedir. Kontrol ve enstrümantasyon teknolojisinde güvenilir bileşenler (C & I) kimya endüstrisinde kritik prosesleri korur. Bu bağlamda genellikle devre kesiciler, güvenlik devreleri veya emniyet fonksiyonları kullanılmaktadır. Kullanılan bileşenler için gerekli olan güvenlik özellikleri örneğin IEC 61508 (Genel olarak işlevsel güvenlik) ve IEC 61511 (proses endüstrisinde işlevsel güvenlik) standartları ile belirlenmiştir. Bu bağlamda ayrıca Safety Integrity Level (SIL) terimi kullanılmaktadır. Bir bileşenin hata oranı (Failure Rates) üretici tarafından belirlenir ve kullanıcıya sunulur. Bu bağlamda önemli bir araç FMEDA (Arıza Modları, Efektler ve Tanı Analizi - Failure Modes, Effects and Diagnostic Analysis)’dır. Bu amaçla bileşenlerin istatistiksel değerleri ve fonksiyonel ilişkileri birlikte değerlendirilir. Sonuçlar, hata olasılığı veya bileşenlerin güvenilirliği hakkında sayısallaştırılmış verilerdir. Diyafram ayırıcıların monte edilmesine ilişkin verileri tanımlamak için fonksiyonel prensibin açıklanması gereklidir.

DİYAFRAM AYIRICI SİSTEMİN ÇALIŞMA PRENSİBİ
Basınç ölçüm enstrümanları diyafram ayırıcılar yardımıyla proses endüstrisindeki en zor şartlara adapte edilebilir. Bu durumda, uygun bir malzemeden yapılmış bir diyafram, ölçüm ortamı ve ölçüm elemanının ayrılmasını sağlar. Ölçüm görevine uyarlanmış bir dolgu sıvısı (Fill Fluid), hidrolik basıncı ölçüm elemanına aktarır. Contanın proses tarafı esnek bir membran ile izole edilmiştir (bakınız resim 1). Diyafram ile basınç göstergesi arasındaki boşluk bir dolgu sıvı ile tamamen doldurulmuştur. Proses basıncı elastik membran yoluyla sıvıya ve hidrolik olarak basınç ölçme aletinin ölçüm elemanına aktarılır. Örneğin; Manometre, transmitter veya basınç şalteri. Bu şekilde basınç güvenilir bir şekilde ölçülebilir. Diyafram ayırıcı doğrudan ölçüm cihazı ile ya doğrudan ya da esnek bir kapiler hat üzerinden bağlanabilir. Yüksek sıcaklıklarda, ayırıcı ile cihaz arasına bir soğutma elemanı yerleştirilebilir.

MATERYALLER
Standart olarak, korozyona dayanıklı 316L paslanmaz çelik (1.4404 / 1.4435) diyafram malzemesi kullanılır. Bu malzeme, aşındırıcı ortamlara karşı yeterli direnç göstermiyorsa, diyafram contanın madde ile temas eden parçaları plastiklerle örneğin PTFE, ECTFE, vb. ile kaplanabilir. Başka bir alternatif ise wikaramic® seramik kaplamanın aşınmaya karşı sürekli bir koruma olarak kullanılması olacaktır. Özellikle kritik uygulamalar için diyaframlar, tantal veya Hastelloy C gibi malzemelerden üretilebilir. Böyle bir ölçüm düzenlemesi, + 400 ° C'ye kadar olan son derece yüksek sıcaklıklarda sorunsuz kullanılabilir. Tek sınırlama, sistem dolum sıvısının veya özel malzemenin maksimum çalışma sıcaklığından kaynaklanmaktadır. Kullanıcıların seçebileceği 20'den fazla farklı özel malzeme bulunmaktadır. Kimyasal ve petrokimya uygulamalarındaki kimyasal contalar için en yaygın özel malzemeler Hastelloy C4, Hastelloy C276, Tantal ve Monel 400'dür.

DİYAFRAM AYIRICI SİSTEMLER İÇİN EMNİYET DEĞERLERİ
IEC 61508, kişilerin, çevrenin ve ekipmanın güvenliği üzerinde büyük bir etkisi olan elektronik sistemlerin tüm uygulamaları için geçerlidir. Güvenlikle ilgili gereklilik bir hasar olayının oluşma ihtimaline ve olası etkilerine bağlıdır. Beklenen hasar derecesi ve oluşma ihtimali ne kadar yüksek olursa, SIL 1'den SIL 4'e sınıflandırma o kadar yüksek olur. Bu sınıflandırma, bir "risk grafiği" kullanarak tesis operatörü tarafından yapılır. IEC 61508 uyarınca, emniyet devresinin tamamı, yani devrede kullanılan tüm bileşenler (sensörler, mantıksal işlemciler, aktüatörler) dikkate alınmalıdır. Böyle bir hesaplama ve risk değerlendirmesinin yapılabilmesi için diyafram ayırıcının her bir bileşenin yapısını bilmek gereklidir.  Örneğin, diyafram ayırıcı gövdesi ve membrandan oluşan standart bir tasarım için diyafram ayırıcı ile gövde arasında sadece bir bağlantı noktası olduğundan başarısızlık ihtimali nispeten düşüktür.

Genişletilmiş bir diyafram ayırıcı (bkz. Şekil 3) gibi önemli tasarımlar yapılması gerekiyorsa arıza oranlarının toplamı, her ilave bileşen veya her bağlantı noktası ile birlikte artar. Her bileşen ve bağlantı için belirli bir olasılıkla bir arızanın oluşabileceği unutulmamalıdır.

Komple bir emniyetle ilgili sistemin değerlendirilmesi için ilgili güvenlik parametreleri ile diyafram ayırıcının büyük ölçüde basitleştirilmiş bir kategorizasyonu aşağıdaki tabloda listelenmiştir (tabloya bakınız). Diyafram ayırıcı çeşitleri için daha ayrıntılı karakteristik değerler mevcuttur ve bir değerlendirme için gerekliyse sağlanabilir.

SONUÇ
Riski azaltmak amacıyla tesis operatörü mevcut sistemdeki tüm bileşenleri hesaba katarak, sistemin tamamı için bir hesaplama yapmalıdır. Bu hesaplama aynı zamanda emniyet sisteminin risk azalmasının bir kanıtı olarak da hizmet etmektedir.