Trykmåling med membranfortsats.

Ofte har man i procesindustrien behov for en trykmåling, hvor mediet ikke må komme i kontakt med transmitterens målesystem. Det kan være pga. temperatur, hygiejne, viskositet eller korrosion. Her må så vælges en membranfortsats.

Hvad er en membranfortsats?
Membranforsats, skillemembran, kært barn har mange navne, men en membranforsats består af en skillemembran, hvor den ene side vender ind mod processen og den anden side vender mod et lukket rum med mindst muligt volumen, der er opfyldt med en fyldvæske og afgrænses af menbranhuset, en kortere eller længere kapillarledning og endelig tryktransmitterens målesystem.

Skillemembranen (diaphragm) er lavet så elastisk som muligt, og er oftest fremstillet af 0,1 mm rustfast stål AISI 316 eller mere korrosionsbestandigt materiale f. eks Hastelloy C eller tantal.
Membranhuset (upper housing) er den faste konstruktion, der understøtter den tynde skillemembran og sørger for en tætsluttende mekanisk forbindelse til målestedet.
Kapillarledningen sørger for at en trykændring på skillemembranen gennem fyldvæsken, som kan forplante sig til transmitterens målesystem. Med passende fyldvæske kan man måle tryk på procesmedier med en temperatur på op til 350-400°C.

Ulemper
Adskillelse af procesmediet og transmitterens målesystem opnås ikke uden ulemper. Membrankammeret har en "termometereffekt", idet fyldevæsken har en temperaturudvidelseskoefficient, der bevirker at ændring af temperaturen i procesmediet af tryktransmitteren opfattes som en trykændring.

Der er ikke noget nyt i membrankammeret eller dens temperaturafhængighed. Men det er vanskeligt på leverandørernes tekniske specifikationsblade, at finde oplysninger om den fejl, man kan forvente som funktion af en temperaturændring. Det er også en lidt kompleks sag at udrede denne sammenhæng, men den har sin naturlige forklaring i fysikken.

Stærkt forenklet gælder for membrankammeret:

Mindre tryk giver større målefejl
Lille membrandiameter giver større målefejl
Valg af fyldvæske har indflydelse

Minimum anbefalet tryk er her fremkommet ved at sige fejlen ved 10°C ændring må ikke overstige 1 % af måleområdet.
En anden komplikation i fejlbilledet ved varierende temperatur er forskellige tidskonstanter og varmefylde for den beskedne mængde fyldvæske og den relative store mængde metal i membranforsatshuset.
Ved stigende procestemperatur opvarmes først fyldevæsken, derefter indtræder effekten af det langsommere opvarmede membranforsatshuset og tilsvarende under faldende procestemperatur. Dette kan have en uheldig virkning og ytre sig som en tilsyneladende "periodisk målefejl". Et membrankammer bliver opvarmet under en sterilisationsproces. Det betyder ikke noget under sterilisationen, her bruges niveaumåling ikke. Men efter en kortvarig skylleproces skal niveaumålingen melde lavt niveau, før næste step i processen må indtræde. Pga. den store varmefylde kommer dette signal først efter 10 minutter.

Ved lange kapillarledninger betyder også omgivelsestemperaturen en del. Endelig forringer et membrankammer tidskonstanten for transmitteren særdeles væsentligt, selv uden kapillarledning. Med flere meters kapillarledning er det tidskonstanter på op til 30 sekunder, der er tale om. Her kan så leveres kapillarledning med lidt større indre diameter, det forbedrer tidskonstanten, men temperaturafhængigheden bliver til gengæld dårligere. Et helt andet kapitel er kombinationen af vakuum og høj temperatur. Fyldvæsken får opkvælningsfornemmelser når temperaturen stiger og trykket falder. Det ytrer sig som fejl i målingen og i svære tilfælde kan det resultere i en sprængning af membranen.

Leverandøren kan som regel oplyse rimeligt præcist om forholdene i de enkelte tilfælde. Det kræver dog at han bliver spurgt og forsynet med de nødvendige og præcise oplysninger.

Det er ham, der specificerer instrumentet, der både skal kende til de principper, det fungerer efter, samt den proces det skal fungere i, for i en fornuftig dialog med leverandøren at kunne finde det rette kompromis mellem instrumenttype, pris og performance.