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化學密封：堡盟在惡劣條件下保護測量裝置
閱讀：403 發布時間：2015-6-18在許多工業應用中，基于衛生原因或者由于被測介質具有腐蝕性或危險性，壓力或液位測量裝置必須與工藝過程隔離。為了提供長期的可靠性，必須對測量裝置進行保護，以防止因過程溫度過高造成損壞。在這些情況下，需要使用化學密封將分離隔膜和填充液體上的壓力傳輸至測量裝置。堡盟提供的D900系列正是適用于各種過程變送器的此類化學密封。
無論是在化工和石化工業，還是在食品飲料和制藥行業，測量裝置都必須在非常苛刻的條件下*工作。氣體和液體的壓力測量面臨眾多挑戰，有時需要使用化學密封。如果由于過程介質的物理或化學性質的原因，測量裝置必須與其分離，但是同時必須確保可靠的壓力測量時，則必須使用化學密封。化學密封由一個柔性隔膜組成，隔膜以夾緊或焊接方式固定在兩個剛性法蘭之間。隔膜和壓力測量裝置之間的空間含有填充液體，將過程壓力傳遞至測量裝置。
壓力測量所面臨的挑戰
果直接接觸過程介質，膠水、牙膏、污水或原油等粘性或渾濁的過程液體則會損壞測量裝置。將化學密封安裝在帶有尺寸適當的輸入端口的法蘭上，或者使用帶平齊安裝隔膜的化學密封，則可以避免這一影響。當應用于會在常溫下凝固的過程液體時，例如蜂蜜、糖、橡膠或焦油，化學密封可以防止管道阻塞。當安裝在隔熱系統內部，它可以確保液體自身保持正確的過程溫度，相反，如果在外部使用，則需要通過加熱系統（例如蒸汽回路）才能維持其過程溫度。
在涉及腐蝕性液體的應用中，例如海水或酸性液體，測量裝置也必須與過程介質隔離。化學密封中接觸過程液體的部分（底部接頭和隔膜）必須與該液體相容。在特殊情況下，可能需要附加隔膜涂層。在有毒液體應用（如氯液、溶劑和化學氣體）中，化學密封在液體與周圍環境之間形成一道附加屏障。
在食品加工和制藥過程中，其主要目的是盡可能多地消除死區，因為這些區域無法進入清潔，并為細菌生長提供空間。使用帶衛生型過程連接的化學密封或在線密封，可確保就地清洗和就地殺菌（CIP，SIP），從而使得這一問題迎刃而解。此外，采用粗糙度Ra ≤ 0.8的不銹鋼材料非常重要。
測量裝置和化學密封
隔膜可以傳輸的傳壓液體量受到其機械特性的限制。在壓力表中，彈簧管（也叫波登管）的容積隨著施加的壓力增大而增大。這同樣適用于壓力傳感器，不過其容積變化較小。化學密封的隔膜必須補償感應元件的容積變化和傳壓液體的膨脹變化。
在考量化學密封是否適用于測量裝置時，必須考慮諸多因素：待測壓力、測量裝置吸收的容積、測量裝置的死區、化學密封和測量裝置之間管道的長度，以及zui低和zui高環境溫度和液體溫度。堡盟針對zui常見的應用為其所有產品都提供了包含以上因素的兼容性表。
適合高溫應用的過程化學密封
堡盟的D900系列過程化學密封專為化工和石化工業應用而開發。這些裝置的設計壓力范圍為10 mbar（表壓和差壓）或50 mbar（壓力）至zui大250 bar，適用于在-40°C至+400°C之間的過程溫度下測量粘性或腐蝕性介質的壓力、表壓或差壓。根據版本不同，隔膜由不銹鋼、哈司特鎳合金、蒙乃爾合金、Uranus或鉭制成，外殼為鍛造不銹鋼。在涉及硫化氫的應用中，可選用金制隔膜涂層。對于低溫應用，或者為了zui大限度地減少環境溫度變化的影響，還提供伴熱和絕緣毛細管。法蘭帶有蒸汽伴熱減壓閥、排泄閥和通風閥。毛細管也由不銹鋼制成，并采用白色聚乙烯涂層進行保護。D900化學密封提供符合ISO和ANSI標準的各種法蘭以及不同的密封表面和表面涂層，可以與堡盟壓力變送器FlexBar 3501、EDD575和大量其它裝置配合使用。除了確保可靠測量之外，這些密封還能延長測量裝置的使用壽命，提高整個設備的安全性。
具體應用的挑戰
根據應用和過程介質的不同，必須考慮與化學密封的規格及安裝有關的某些限制條件。在涉及氧或氯的應用中，只能在化學密封中使用碳氟化合物（LRS4）作為傳壓液體，因為它不會與這兩種物質發生反應。這樣即使隔膜意外失效也能保證裝置的安全。在涂裝生產線（尤其是在汽車行業）上使用的測量裝置必須不含硅類或油類產品。對于此類應用，填充液體可采用LRS7（甘油和水）。
毛細管與化學密封配合使用將導致壓力傳送特性的變化，因此要求采取一定的防范措施。響應時間會延遲，并且取決于毛細管的長度和直徑、傳壓液體、溫度、壓力和排出量。在使用過程中，毛細管必須防止振動，并避免過度彎曲。為了使差壓測量系統中的溫度效應盡可能低，兩根毛細管的安裝位置必須確保環境溫度對二者的影響相同。
如果化學密封與壓力測量裝置的安裝高度不同并且二者是通過毛細管連接，則測量裝置上的壓力讀數必須通過對應于毛細管液柱高度的壓力進行校正。如果測量裝置的安裝低于化學密封，則必須進行負校正；如果高于化學密封則需要正校正。由于液柱高度可能產生真空，測量裝置的安裝高度不得高于化學密封6米。如果使用填充液體LRS4，則限值為4米。
對于有些應用，測量裝置必須進行意外過壓防護。注塑機的過程液體可能阻斷和突然流通，因而導致壓力峰值。在此類情況下，建議在化學密封和測量裝置之間安裝限壓器。在可能出現過壓的精煉廠中，在測量設計壓力時也應采取相同措施。例如，如果液箱中的液位測量通常是在0…1 bar（等于0 – 10米）的低壓下進行的，但是測量裝置必須設計為耐受50 bar的高壓。這樣可以頻繁檢查設計壓力，通過限壓器保護測量裝置。堡盟為低壓（AORPB）和高壓（AORP）應用提供各種不同的過壓保護器。
為了滿足美國食品及藥物管理局（FDA）、歐洲衛生工程設計集團（EHEDG）、3A以及食品與制藥業中主要標準的要求，堡盟提供了廣泛的衛生型化學密封。此外，還特別重視隔膜和焊接件的表面狀況。化學密封符合ATEX 94/9/CE要求和關于危險區域應用的壓力設備指令97/23/CE。