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远程密封压力变送器的设计和应用
2012/9/17 3:01:10
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远程密封压力变送器的设计和应用
如果公司的自动化过程需要精确的测量，该如何处理呢？
压力测量并非总像看起来那样简单。很多情况下，为避免腐蚀、毛细现象导致的堵塞，以及出于产品纯度的考虑，压力变送器的探头不能与处理的介质直接接触。另一方面，如果没有考虑到实际应用就不恰当地设计压力测量元件，那将会产生更多的问题。
不过，使用远程密封变送器（Remote Seal Transmitter）可以完成这种测量。所谓的远程密封变送器，包括一个压力变送器，一个远程密封件，以及将前两者连接在一起的一个毛细管。这三者把正在处理的介质的压力间接地传送到变送器的探头。
远程密封变送器适用于因任何原因需要把变送器与处理过程进行隔离的场合。在处理过程中，流体可能正处于高温的状态，物质可能呈泥浆态而堵塞标准的仪器线路，也可能具有腐蚀性；在周围环境或者处理过程的温度下，循环的流体也可能冻结或固化。食品、饮料或者药品的生产过程要求卫生的密封以避免空穴（cavity）或死水（dead volume）。相应的运用远程密封变送器将使清洗更加容易，从而避免了批量生产的污染。
也可以把这种密封型的变送器应用到以下情形：潮湿的、支架不稳定的、总需要补充的测量；密度的、接触面的测量；侵蚀性的、腐蚀性的、高粘性的、异质的、有毒的测量。还可以用于测量可能堵塞探头的流体，如结晶过程和聚合反应。
密封件为潮湿的支架系统提供重要的安装柔性和维护便利。远程密封很容易就能把流体维持在龙头和变送器之间，特别是在低压参考侧。在真空系统中，一个闭环系统——而非开环的潮湿的支架，维持了恒定的高度作为参考低压侧。密封件不需要重新填充或者排水，对封堵或冻结并不敏感，且与潮湿的支架系统相比更容易控制。
设计一个远程密封变送器的决定性参数，包括：
·变送器位置（户内/户外）；l
·温度（处理过程以及环境）；l
·（是否）暴露于真空；l
·压力（运行中/最大值）；l
·毛细管长度；l
·期望的密封类型；l
·工艺连接件，结构材料，以及类似的考虑；l
·安装要求；l
·测量范围l
填充性流体
填充有流体的毛细管将压力由密封件传送到变送器。毛细管的长度和内径影响着设备的温度效应和时间响应。最常用的毛细管尺寸包括0.027英寸和0.085英寸（1英寸等于2.54厘米）。
最常用的填充流体包括硅油（#151），DC-200 或者 DC-704。不过，DC-704并不推荐与硝酸或硫酸一起使用。三氟氯乙烯（Chlorotrifluor Ethylene, CTFE）对供氯或供氧服务是理想的。800大卡的能量就足以使处理过程的温度从450度上升到600度（华氏温度）。由于满足了FDA（Food and Drug Administration, (美国)食品及药物管理局）的规定（21CFR172.856），Neobee M-20已经适用于卫生领域。
密封材料
密封垫的作用是在机械接头的两个不稳定且不完整表面之间创造并维持静态的密封性。密封垫必须维持这个正作用密封在系统作用范围之内，包括特殊的温度和压力。常用的密封材料是C4401；此外，还包括聚四氟乙烯（Teflon），石墨（graphite），氟橡胶（Viton）和丁腈橡胶（Buna N）。
密封垫必须完成许多工作。第一，它必须创造初始的密封；第二，它必须维持密封一段时间；第三，它必须容易移动和替换。密封垫成功使用必须满足以下条件：
•工作中的流体和填充型的流体不可透过；l
•具有足够的变形以在密封件和设备表面形成紧密接触，以及弹性和足够的应变能力用来保持足够的螺栓作用的载荷；l
•能抵抗载荷的压碎和系统压力下的爆裂，并维护完整性以便安装处理；l
•避免污染处理中的流体。l
已有远程密封类型
冲洗式法兰密封包括一个固定法兰以帮助调整隔膜和工艺连接，还允许在隔膜和工艺法兰之间使用冲洗环。
当密封和隔膜之间需要一个转接器时，可以使用较低的冲洗式法兰密封。这样，在较小的工业连接上就能够使用较大的隔膜了。
扩展的法兰密封具有延伸的长度以便安装在管式法兰上而伸向工作罐壁。从而，隔膜就可以“坐冲”容器的内表面。
薄饼式密封包含一个中心安装有冲洗隔膜的平直圆柱体。借助于一个备份盲法兰，薄饼式密封安装在上述的工艺法兰上。当容器外部的空间有限或受限时，处在薄饼式密封一边的毛细管连接就开始使用。由于法兰并非密封的永久性组件，所以各个法兰不必具有相一致的压力份额。而且，可以用不同的材料来制作备份盲法兰，因为它并不暴露于处理过程中的流体。
螺纹密封具有螺纹工艺连接使其可以容易地安装在螺纹工艺管子上。这种密封的优点在于要测量的压力作用在了较大的面积上，从而使得不需要的钝感体积或面积最小化。
化学T形密封贴上了一个楔形流（wedge flow）元件装置，并要求八个螺栓的连接模式。这种均一尺寸的密封适用于任意的流元件（flow element）。
与3-A标准相一致，卫生性的密封具有无裂隙的光滑表面，避免了细菌或食物残渣在裂隙中的收集。这种类型的密封应用在食品、饮料、生物科技以及制药领域中。
由于容易移动，卫生性密封适用于能容易拆卸和连接的场所。但是，这种与清洁材料的兼容需要认真考虑。卫生性密封借助于夹子而不是螺栓加入到处理过程中，这是因为其设计就是为了应用于容易拆卸和连接的情况。
联机密封适用于快速流动、高粘性的流体。工作时，这种密封变成了工艺管线的一部分，从而避免了让人烦恼的湍流、隅角、死区或者其他的流动缺陷。这种密封是包裹在一个圆柱体上的圆柱形薄壁隔膜。这种结构可以获得极其准确的压力测量结果。此外，稳态的流动还在测量系统中产生了一种自清洁的效应。
可更换的非焊接隔膜并不受欢迎，因为即使是最轻微的填充流体的损失也会极其严重地影响变送器效果。实际上，无法保持一个可更换的隔膜是不漏的。聚四氟乙烯隔膜决不该使用，它们是无弹性的，易受冷流的影响，而增加了渗漏。聚四氟乙烯隔膜的这些特征，使得可重复的测量几乎是不可能的。
降低测量误差的方法
保持毛细管的长度越短越好。千万不要把密封和毛细管直接对着阳光安装。测量压力差时，在龙头两边使用长度一样的毛细管，确保两个毛细管处在相同的温度下。例如，避免把一个毛细管安装在阴凉的地方，而另一个则安装在阳光下。这样，就消除了由于高、低支架中填充流体的不同的热膨胀和收缩所导致的零位偏移。
隔膜密封的最常见的应用是水平测量。合适的水平测量的变送器的作用距离需要考虑填充流体和处理流体的比重。对双支架的压力变送器测量，不匹配的填充体积（毛细管长度不等），密封之间的不匹配度（尽管不是完全的，相同的尺寸也有助于在任何不平衡下量程偏移），或者施加在密封和毛细管上的不均匀的温度，都会影响最终的读数。具有大测量表面的密封会带来较好的结果。处理过程中或周围环境的温度的显著变化所导致的误差的数值，将会随密封毛细管和填充流体的组合而有很大的差异。
压力测量并非总像看起来那样简单。很多情况下，为避免腐蚀、毛细现象导致的堵塞，以及出于产品纯度的考虑，压力变送器的探头不能与处理的介质直接接触。另一方面，如果没有考虑到实际应用就不恰当地设计压力测量元件，那将会产生更多的问题。
不过，使用远程密封变送器（Remote Seal Transmitter）可以完成这种测量。所谓的远程密封变送器，包括一个压力变送器，一个远程密封件，以及将前两者连接在一起的一个毛细管。这三者把正在处理的介质的压力间接地传送到变送器的探头。
远程密封变送器适用于因任何原因需要把变送器与处理过程进行隔离的场合。在处理过程中，流体可能正处于高温的状态，物质可能呈泥浆态而堵塞标准的仪器线路，也可能具有腐蚀性；在周围环境或者处理过程的温度下，循环的流体也可能冻结或固化。食品、饮料或者药品的生产过程要求卫生的密封以避免空穴（cavity）或死水（dead volume）。相应的运用远程密封变送器将使清洗更加容易，从而避免了批量生产的污染。
也可以把这种密封型的变送器应用到以下情形：潮湿的、支架不稳定的、总需要补充的测量；密度的、接触面的测量；侵蚀性的、腐蚀性的、高粘性的、异质的、有毒的测量。还可以用于测量可能堵塞探头的流体，如结晶过程和聚合反应。
密封件为潮湿的支架系统提供重要的安装柔性和维护便利。远程密封很容易就能把流体维持在龙头和变送器之间，特别是在低压参考侧。在真空系统中，一个闭环系统——而非开环的潮湿的支架，维持了恒定的高度作为参考低压侧。密封件不需要重新填充或者排水，对封堵或冻结并不敏感，且与潮湿的支架系统相比更容易控制。
设计一个远程密封变送器的决定性参数，包括：
·变送器位置（户内/户外）；l
·温度（处理过程以及环境）；l
·（是否）暴露于真空；l
·压力（运行中/最大值）；l
·毛细管长度；l
·期望的密封类型；l
·工艺连接件，结构材料，以及类似的考虑；l
·安装要求；l
·测量范围l
填充性流体
填充有流体的毛细管将压力由密封件传送到变送器。毛细管的长度和内径影响着设备的温度效应和时间响应。最常用的毛细管尺寸包括0.027英寸和0.085英寸（1英寸等于2.54厘米）。
最常用的填充流体包括硅油（#151），DC-200 或者 DC-704。不过，DC-704并不推荐与硝酸或硫酸一起使用。三氟氯乙烯（Chlorotrifluor Ethylene, CTFE）对供氯或供氧服务是理想的。800大卡的能量就足以使处理过程的温度从450度上升到600度（华氏温度）。由于满足了FDA（Food and Drug Administration, (美国)食品及药物管理局）的规定（21CFR172.856），Neobee M-20已经适用于卫生领域。
密封材料
密封垫的作用是在机械接头的两个不稳定且不完整表面之间创造并维持静态的密封性。密封垫必须维持这个正作用密封在系统作用范围之内，包括特殊的温度和压力。常用的密封材料是C4401；此外，还包括聚四氟乙烯（Teflon），石墨（graphite），氟橡胶（Viton）和丁腈橡胶（Buna N）。
密封垫必须完成许多工作。第一，它必须创造初始的密封；第二，它必须维持密封一段时间；第三，它必须容易移动和替换。密封垫成功使用必须满足以下条件：
•工作中的流体和填充型的流体不可透过；l
•具有足够的变形以在密封件和设备表面形成紧密接触，以及弹性和足够的应变能力用来保持足够的螺栓作用的载荷；l
•能抵抗载荷的压碎和系统压力下的爆裂，并维护完整性以便安装处理；l
•避免污染处理中的流体。l
已有远程密封类型
冲洗式法兰密封包括一个固定法兰以帮助调整隔膜和工艺连接，还允许在隔膜和工艺法兰之间使用冲洗环。
当密封和隔膜之间需要一个转接器时，可以使用较低的冲洗式法兰密封。这样，在较小的工业连接上就能够使用较大的隔膜了。
扩展的法兰密封具有延伸的长度以便安装在管式法兰上而伸向工作罐壁。从而，隔膜就可以“坐冲”容器的内表面。
薄饼式密封包含一个中心安装有冲洗隔膜的平直圆柱体。借助于一个备份盲法兰，薄饼式密封安装在上述的工艺法兰上。当容器外部的空间有限或受限时，处在薄饼式密封一边的毛细管连接就开始使用。由于法兰并非密封的永久性组件，所以各个法兰不必具有相一致的压力份额。而且，可以用不同的材料来制作备份盲法兰，因为它并不暴露于处理过程中的流体。
螺纹密封具有螺纹工艺连接使其可以容易地安装在螺纹工艺管子上。这种密封的优点在于要测量的压力作用在了较大的面积上，从而使得不需要的钝感体积或面积最小化。
化学T形密封贴上了一个楔形流（wedge flow）元件装置，并要求八个螺栓的连接模式。这种均一尺寸的密封适用于任意的流元件（flow element）。
与3-A标准相一致，卫生性的密封具有无裂隙的光滑表面，避免了细菌或食物残渣在裂隙中的收集。这种类型的密封应用在食品、饮料、生物科技以及制药领域中。
由于容易移动，卫生性密封适用于能容易拆卸和连接的场所。但是，这种与清洁材料的兼容需要认真考虑。卫生性密封借助于夹子而不是螺栓加入到处理过程中，这是因为其设计就是为了应用于容易拆卸和连接的情况。
联机密封适用于快速流动、高粘性的流体。工作时，这种密封变成了工艺管线的一部分，从而避免了让人烦恼的湍流、隅角、死区或者其他的流动缺陷。这种密封是包裹在一个圆柱体上的圆柱形薄壁隔膜。这种结构可以获得极其准确的压力测量结果。此外，稳态的流动还在测量系统中产生了一种自清洁的效应。
可更换的非焊接隔膜并不受欢迎，因为即使是最轻微的填充流体的损失也会极其严重地影响变送器效果。实际上，无法保持一个可更换的隔膜是不漏的。聚四氟乙烯隔膜决不该使用，它们是无弹性的，易受冷流的影响，而增加了渗漏。聚四氟乙烯隔膜的这些特征，使得可重复的测量几乎是不可能的。
降低测量误差的方法
保持毛细管的长度越短越好。千万不要把密封和毛细管直接对着阳光安装。测量压力差时，在龙头两边使用长度一样的毛细管，确保两个毛细管处在相同的温度下。例如，避免把一个毛细管安装在阴凉的地方，而另一个则安装在阳光下。这样，就消除了由于高、低支架中填充流体的不同的热膨胀和收缩所导致的零位偏移。
隔膜密封的最常见的应用是水平测量。合适的水平测量的变送器的作用距离需要考虑填充流体和处理流体的比重。对双支架的压力变送器测量，不匹配的填充体积（毛细管长度不等），密封之间的不匹配度（尽管不是完全的，相同的尺寸也有助于在任何不平衡下量程偏移），或者施加在密封和毛细管上的不均匀的温度，都会影响最终的读数。具有大测量表面的密封会带来较好的结果。处理过程中或周围环境的温度的显著变化所导致的误差的数值，将会随密封毛细管和填充流体的组合而有很大的差异。