Мембранные датчики для коррозионных и вязких сред

Введение в применение мембранных манометров

В химическом производстве давление является одним из важных технологических параметров, который часто необходимо измерять. Разнообразие и сложность свойств технологических сред, таких как коррозия, вязкость, легкое затвердевание, кристаллизация и т. д., затрудняют измерение давления. Более того, различная степень вибрации, часто возникающая в некоторых зонах, где протекает технологическая среда, например, после насоса, также влияет на точность измерения давления. Подробнее: [ Зачем нужны мембранные разделители для манометров и датчиков давления?]


В этих случаях обычно требуется установка устройств типа «изоляционный бак» или «буферный бак», либо установка изоляции типа «паровой» (или «электрический»), либо использование « мембранных манометров » в дополнение к вышеперечисленным мерам. Однако во многих случаях проблема всё равно не решается.

Почему стоит выбрать мембранные манометры?

В этом подробном руководстве представлен тип манометра, называемый «мембранным манометром», который обладает широким диапазоном возможностей адаптации и позволяет устранить проблемы, вызванные различными факторами, упомянутыми выше. Он состоит из обычного манометра с трубкой Бурдона и изолирующей мембранной камеры, либо из обычного электроконтактного манометра или манометра с дистанционным управлением и изолирующей мембранной камеры. Дополнительная информация:[ В трёх случаях, когда требуются манометры с мембранным разделителем ]

Основные области применения включают в себя:

• Измерение коррозионных сред в химической промышленности
• Мониторинг высоковязких жидкостей в производстве
• Измерение давления кристаллизующегося вещества
• Среды, подверженные вибрации, после насосов и компрессоров
• Мониторинг высокотемпературных процессов

Конструкция и принцип работы

Конструкция и компоненты мембранного манометра
Как показано на рисунке, камера изолирующей мембраны состоит из двух фланцевых мембранных камер с изогнутыми поверхностями сверху и снизу. Нижний конец нижней мембранной камеры оснащён наружной резьбой M20 × 1,5 или конической трубной резьбой M15 (т.е. 1/2 дюйма) или конической трубной резьбой M25 (т.е. 1 дюйм) для непосредственного соединения с технологическим клапаном. Внешняя поверхность верхней части этого соединения имеет шестигранную форму, что облегчает монтаж и демонтаж.

Ключевые компоненты:

• Верхняя и нижняя прокладки (6, 8): Край внутреннего круга, соприкасающийся с диафрагмой (7), должен быть закруглен, чтобы предотвратить разрезание мембраны острым краем прокладки.
• Верхний интерфейс (12): На верхнем конце камеры диафрагмы имеется внутренняя резьба M20 × 1,5 с шестигранной внешней стороной для подключения манометра (15). В нижней части интерфейса установлена уплотнительная прокладка (10).
• Трубка постоянного сечения (11): В отверстии для измерения давления манометра с помощью конического метчика M4 × 0,7 просверлен участок внутренней резьбы (13) для ввинчивания трубки постоянного сечения, используемой для устранения вибрации технологической среды. Трубка постоянного сечения изготовлена с помощью болтов M4 × 10 с небольшим отверстием внутренним диаметром 1,0 мм.

Принцип работы мембранного манометра
Пространство над изолирующей диафрагмой заполнено жидкостью, передающей давление, а давление измеряемой среды через диафрагму и жидкость, передающую давление, поступает в манометр с трубкой Бурдона.

Изоляционная мембрана (химическая изоляция) может быть изготовлена из:

• Коррозионностойкая металлическая фольга
• Металлическая фольга с антикоррозийным покрытием
• Пластиковая мембрана
• Резиновая мембрана

Чтобы предотвратить разрыв мембраны вследствие сжатия, ее размер должен быть достаточно большим, чтобы компенсировать общее изменение объема трубки Бурдона манометра и изменение объема сжатого газа в трубке, вызванное деформацией сжатия.

Стандартные размеры
Для удобства выбора материала размер камеры диафрагмы мы выбрали размером с трубный фитинг диаметром 50 миллиметров (т.е. 2 дюйма), таким образом, диаметр диафрагмы составляет 78 миллиметров, а эффективный рабочий диаметр — 62 миллиметра. Уплотнительная прокладка над и под диафрагмой представляет собой прокладку с трубным фитингом диаметром 50 миллиметров.

Руководство по выбору и материалам диафрагм

Подробная таблица свойств материалов

В следующей таблице приведены свойства некоторых материалов мембраны и толщина мембраны для справки:

Рекомендации по выбору материалов

В качестве диафрагмы мы используем один или два слоя ПТФЭ-мембраны толщиной 0,2 мм, или три слоя ПТФЭ-мембраны толщиной 0,02 мм. Мембранный манометр, собранный из этой мембраны, устанавливается на ректификационной колонне, сырьевом насосе и обратном насосе для измерения давления. Мембрана редко ломается, и погрешность манометра остаётся в пределах первоначальной точности.

Требования к жидкости для передачи давления

Критические критерии отбора

Температура кипения жидкости, передающей давление, должна быть выше температуры измеряемой среды. Она должна быть чистой и не иметь коррозионного контакта с манометром. Если температура кипения жидкости, передающей давление, ниже температуры процесса, то в процессе измерения давления давление насыщенных паров, создаваемое жидкостью, находящейся в герметичном состоянии, создаёт дополнительное давление. При падении давления рабочей среды вследствие колебаний давления, изоляционная мембрана под действием этого дополнительного давления может разорваться.

Рекомендуемые трансмиссионные жидкости

На практике мы используем следующие жидкости для передачи давления:

• Глицерин с температурой кипения 290°С
• Жидкий парафин с температурой кипения 340°С

Эти жидкости могут давать удовлетворительные результаты при использовании в диапазоне температур от 90°C до 270°C. Таким образом, вязкость жидкости для передачи давления не следует рассматривать как критический фактор.

Технические характеристики трубки с постоянным отверстием

Отверстие трубки с постоянным проходным сечением должно быть максимально малым, чтобы не оказывать эффекта снижения давления. Мы используем трубку с постоянным проходным сечением 1,0 мм, обладающую хорошими антивибрационными свойствами.

Первоначально существовало несколько манометров, которые подвергались сильным вибрациям со стороны рабочей среды, и стрелки манометров быстро и значительно колебались, так что показания становились трудночитаемыми невооруженным глазом. После добавления трубок с постоянным диаметром показания стабилизировались.

Если давление технологической среды испытывает лишь незначительные колебания или медленные изменения, например, давление в некоторых емкостях или дистилляционных башнях, постоянные диафрагменные трубки могут не потребоваться.

Руководство по установке и сборке

Пошаговый процесс сборки

При сборке мембранного манометра выполните следующие важные шаги:
1. Сначала закрепите камеру диафрагмы в тисках для предварительной сборки и не затягивайте крепежные болты.
2. Впрыскивайте жидкость для передачи давления в камеру диафрагмы, чтобы уровень жидкости совпал с внутренней резьбой.
3. Затем ввинтите манометр с трубкой Бурдона. При этом диафрагма опустится вниз по вогнутой дуге.
4. Снова затяните все болты. При затяжке два болта, обращённые друг к другу, следует затягивать одновременно, а не последовательно по одной стороне, иначе воздух попадёт в камеру диафрагмы, что может привести к её разрыву.
5. Верхняя камера мембраны должна быть герметично закрыта, чтобы предотвратить разрыв мембраны из-за протечки.

Рекомендации по установке для специальных применений

Среда с высокой температурой замерзания
Для сред с высокой температурой замерзания, с целью предотвращения закупорки прибора измерения давления конденсатом, по принципу конвективного теплообмена, при установке мембранного манометра можно использовать соединительную трубку диаметром 15 миллиметров (1/2 дюйма) или 25 миллиметров (1 дюйм) для отбора давления под углом 45 градусов вверх или вертикально вверх.
При таком монтаже манометра не требуется дополнительных мер изоляции для рабочей среды с температурой застывания около 80°C при температуре в помещении 20°C, и в напорной магистрали не образуется конденсат. В суровых зимних условиях при температуре наружного воздуха минус 16°C используется только минераловатная изоляция, и манометр работает нормально.

Высоковязкие и загрязненные среды

Для измерения давления высоковязких и сильно загрязненных сред достаточно просто увеличить размер штуцера нижней мембранной камеры и штуцера прибора измерения давления.

Высококоррозионные среды
Для измерения давления высококоррозионных технологических материалов необходимо лишь, чтобы материалы нижней мембранной камеры и изоляционной мембраны соответствовали требованиям по антикоррозионному контакту. Благодаря простоте конструкции и простоте изготовления нижняя мембранная камера обладает широким диапазоном адаптируемости с точки зрения требований по антикоррозионной защите.

Применение сложных технологических сред

Благодаря демпфирующему устройству с постоянным проходным сечением трубки мембранного манометра, можно исключить влияние сильных вибраций технологической среды на измерение давления.

Применение химической обработки
Типичные области применения включают в себя:

• Мониторинг давления в дистилляционной колонне
• Измерение давления сырьевого насоса
• Мониторинг системы рефлюксного насоса
• Контроль давления в корпусе реактора
• Линии передачи коррозионных химикатов

Диапазон температур применения
Система мембранного манометра может работать с:

• Криогенные применения до -20°C
• Высокотемпературные процессы до 290°C
• Условия теплового удара при правильном выборе жидкости
• Кристаллизующиеся среды, которые могут засорить обычные датчики

Преимущества и выгоды

Основные преимущества технологии мембранных манометров

Благодаря тому, что мембранный манометр состоит из слегка модифицированного манометра с трубкой Бурдона и изолирующей мембранной камеры, он обладает рядом ключевых преимуществ:


Экономичные приборы для измерения давления

Экономическая эффективность

• Легко получить материалы и простота изготовления
• Изоляционная мембранная камера может быть изготовлена с использованием точных процессов массового производства с низкой себестоимостью.
• Диафрагму нелегко сломать, и она потребляет очень мало материала.

Широкая применимость

• Широкое применение — при условии выбора соответствующих нижних мембранных камер и изоляционных мембран он может широко соответствовать требованиям к измерению давления в различных технологических средах.
• Нет необходимости устанавливать «изоляционные резервуары», «буферные резервуары» или применять такие меры, как «паровой обогрев» (или «электрический обогрев»).
• Установка и обслуживание просты

Надежность и производительность

• Устраняет эффекты вибрации за счет постоянного демпфирования трубки отверстия
• Сохраняет первоначальный уровень точности базового манометра.
• Обеспечивает отличную химическую совместимость за счет правильного выбора материала
• Выдерживает экстремальные температуры при использовании соответствующих трансмиссионных жидкостей

Руководство по выбору для вашей заявки

Как выбрать правильную конфигурацию мембранного манометра

При выборе мембранного манометра для химической обработки учитывайте следующие критические факторы:

Характеристики технологической среды

• Требования к химической совместимости (кислоты, основания, растворители)
• Диапазон рабочих температур (от криогенных до высокотемпературных)
• Уровни вязкости (от маловязких жидкостей до тяжелых нефтей)
• Тенденции к кристаллизации (потенциал затвердевания)
• Уровни загрязнения (от чистого до сильно загрязненного)

Условия окружающей среды

• Уровни вибрации (от легкой до сильной)
• Ориентация установки (вертикальная, горизонтальная, под углом)
• Температура окружающей среды (внутри/снаружи помещения)
• Классификация опасных зон (требования взрывозащиты)

Требования к производительности

• Характеристики точности (от стандарта до точности)
• Диапазон давления (от низкого до высокого)
• Время отклика (быстрый или затухающий)
• Требования к выходу сигнала (локальная индикация или дистанционная передача)

Матрица выбора материала

Application Type	Recommended Diaphragm Material	Transmission Fluid	Temperature Range
Strong Acids/Bases	PTFE or Fluororubber	Glycerol or Liquid Paraffin	Up to 250°C
High Temperature	PEEK or Metal with PTFE coating	Liquid Paraffin	Up to 290°C
Cryogenic	Stainless Steel or PTFE	Glycerol	Down to -20°C
Oil & Petrochemical	Nitrile Rubber or Fluororubber	Liquid Paraffin	Up to 200°C
General Chemical	Polypropylene or PTFE	Glycerol	Up to 150°C

Нужна консультация эксперта по выбору мембранного манометра?

Выбор оптимальной конфигурации мембранного манометра требует тщательного анализа конкретных условий технологического процесса, требований к химической совместимости и эксплуатационных характеристик. Учитывая разнообразие вариантов материалов и конфигураций, процесс выбора может быть сложным и критически важным для безопасности и надежности вашего процесса.

Наши специалисты по измерению давления имеют большой опыт применения мембранных манометров в различных средах химической переработки и могут помочь вам:

✅ Проанализируем характеристики вашей технологической среды и порекомендуем совместимые материалы мембраны
✅ Оцените требования к температуре и давлению для выбора подходящих трансмиссионных жидкостей
✅ Разработка индивидуальных конфигураций диафрагменной камеры для сложных условий монтажа
✅ Предоставьте подробные характеристики совместимости материалов и коррозионной стойкости
✅ Предоставляйте руководство по установке и техническую поддержку на протяжении всего жизненного цикла вашего проекта

Не рискуйте простоями технологического процесса или проблемами безопасности из-за неправильного выбора манометра. Свяжитесь с нашими техническими специалистами сегодня, чтобы получить комплексную оценку ваших требований к мембранному манометру.

Обратитесь к нашим специалистам по измерению давления сегодня, чтобы получить бесплатную консультацию и индивидуальные рекомендации для вашего конкретного применения химической обработки.

[Получить консультацию эксперта →]