Что такое мембранный датчик давления?

Что такое мембранное уплотнение?

Мембранный разделитель представляет собой тонкий гофрированный диск, используемый для изоляции измеряемой среды от прибора измерения давления. Пространство между мембраной и манометром, датчиком процесса или реле давления заполнено системной жидкостью, которая гидравлически передает давление от гибкой мембраны. Благодаря гофрированной структуре диафрагмы площадь контакта между средой и диафрагмой относительно велика, что обеспечивает более точные измерения давления, особенно при чрезвычайно низких давлениях (менее или равных 8,7 бар/600 мбар).

Предотвращая прямой контакт между средой и элементом измерения давления, мембранный разделитель также:

Устраняет засорение и кристаллизацию в измерительном приборе.

Минимизирует коррозию

Защищает чувствительный элемент от экстремальных температур.

При использовании с мембранным разделителем измерительный прибор можно использовать в диапазоне температур от -130 до +750 градусов F (от -90 до +399 градусов) и в агрессивных, высоковязких или токсичных средах. Для требовательных промышленных применений, таких как производство биоэтанола, производство удобрений и фильтрация сточных вод, доступны различные конструкции мембранных разделителей, материалы и перекачивающие жидкости.

Зачем использовать мембранные разделители?

Хорошо спроектированная-мембранная разделительная диафрагма может обеспечить эффективную защиту, сводя при этом к минимуму влияние на точность. Таким образом, мембранные разделители могут продлить срок службы приборов измерения давления, экономя пользователям значительное время и затраты в долгосрочной перспективе.

Мембранные разделители также поддерживают дистанционную установку из напорного патрубка через капиллярную трубку,-специально разработанную для конкретных условий применения. Кроме того, благодаря широкому спектру технологических присоединений, материалов и аксессуаров мембранные разделители соответствуют многочисленным отраслевым стандартам.

Мембранные-датчики давления с герметичным уплотнением представляют собой датчики давления фланцевого-типа. Эти датчики давления измеряют давление, перепад давления, уровень и расход путем установки мембранного разделителя.

Принцип измерения мембранных датчиков давления

В некоторых химических или санитарных приложениях необходимо изолировать измерительный прибор от давления технологической жидкости.

Разделительная диафрагма действует как защитный интерфейс между измерительным блоком и технологической средой.

Мембрана и контактные части изготовлены из материала, устойчивого к технологической жидкости-и приварены к нижней части измерительного блока.

Капиллярная трубка или соединительная муфта используются для соединения разделительной диафрагмы и датчика внутри измерительного блока.

Этот зазор необходимо дегазировать под вакуумом, затем заполнить подходящим маслом и загерметизировать.

Измеренное давление оказывает силу на внешнюю поверхность диафрагмы.

Когда диафрагма изгибается внутрь, она пытается сжать наполняющую жидкость внутри инструмента.

Эта заполняющая жидкость несжимаема, поэтому усилие передается непосредственно на измерительный блок.

Весь принцип работы мембранного преобразователя давления основан на принципе Паскаля.

Этот принцип гласит, что давление, действующее на жидкость, передается во всех направлениях без потерь.

Чтобы этот процесс работал правильно, сила, необходимая для перемещения диафрагмы, должна быть больше, чем сила, необходимая для перемещения чувствительного элемента внутри измерительного блока.

На практике это означает, что чем меньше силы требуется для перемещения измерительного элемента, тем проще построить точную систему уплотнения.

Как выбрать мембранный датчик давления?

Надежная и прочная конструкция

Надежная конструкция сборки

Полностью-сварная конструкция, безрезьбовые соединения

100% протестировано гелием, что гарантирует отсутствие утечек

Изогнутая конструкция диафрагмы защищает целостность разделительной диафрагмы.

Несколько вариантов подключения к процессу

Мы предлагаем широкий выбор мембранных разделителей, отвечающих различным требованиям установки и применения:

Фланцевые мембранные разделители от DN40 до DN100 с промывной мембраной, подходят для общего применения.

Мембранные разделители с удлинителями (от 50 до 200 мм), подходят для вязких жидкостей, -способных к засорению, или устанавливаются заподлицо- со стенками резервуара для предотвращения засорения технологического процесса.

Мембранные разделители с фланцевыми переходниками, приварными или резьбовыми соединениями, подходят для технологических соединений небольшого-диаметра с повышенными характеристиками.

Мембранные разделители с соединениями DIN, SMS или зажимного типа-, безопасными для пищевых продуктов, подходят для санитарных применений

Варианты монтажа адаптера позволяют мембранным разделителям адаптироваться к специальным соединениям, что особенно повышает чувствительность датчика в особых условиях.

Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения конкретной информации о мембранном разделителе.

Жесткий монтаж

Если температура не превышает 150 градусов, датчики давления с мембранными разделителями могут быть установлены жестко или непосредственно.

Капиллярная сборка

Использование капилляра может ограничить влияние температуры процесса на точность прибора.

Капилляр длиной 500 мм может снизить температуру прибора до комнатной.

Длина капилляра должна быть как можно короче, так как она влияет на точность измерения и время отклика.

Длина капилляров варьируется от 0,5 м до 15 м и снабжена защитными рукавами из ПВХ (от -10 до +80 градусов) или нержавеющей стали (от -40 до 350 градусов).

Внутренний диаметр составляет 1 мм для стандартного применения и 2 мм для специального применения.

Изменения температуры по длине капилляра влияют на точность прибора.

Длина капилляра подходит как для стороны низкого-давления, так и для стороны высокого-давления балансировочной системы.

При жестком монтаже капилляр можно устанавливать только на стороне низкого-давления; для выносных систем с одинарным-мембранным разделителем капилляр можно устанавливать только на стороне высокого-давления. Температурная компенсация должна быть выполнена на заводе для обеспечения точности.

Материалы диафрагмы

Для применений, связанных с агрессивными жидкостями, мембранные разделители доступны из различных -стойких к коррозии материалов (нержавеющая сталь, сплав Hastelloy C, монель, тантал, титан, цирконий, никель и т. д.).

Поверхностная обработка

Для гигиенических и очистительных задач (очистка на месте-) качество поверхности диафрагмы и компонентов,-контактирующих с жидкостью, имеет решающее значение.

Чтобы предотвратить загрязнение остатками продукта или микроорганизмами, необходимо проверить качество поверхности.

Для диафрагменных разделителей доступны различные средние значения шероховатости: Ra от 0,4 до 0,8 мкм для гладких поверхностей и Ra менее 1,6 мкм вблизи сварных швов.

Толщина диафрагмы и материалы

Диафрагма представляет собой гибкий металлический измерительный элемент.

Для оптимальной гибкости и чувствительности толщина диафрагмы должна быть как можно больше.

Он доступен в различных материалах (нержавеющая сталь, Hastelloy C, монель, тантал и т. д.) и может быть покрыт покрытием (PFA, PVDF, золото и т. д.), чтобы противостоять химическому воздействию измеряемой жидкости.

Толщина варьируется в зависимости от материала. Мембрана приварена к разделителю диафрагмы, и для проверки уплотнения мы используем тестирование гелием.

Уплотнительная жидкость

Используемая заполняющая жидкость должна соответствовать температурному диапазону применения.

Необходимо учитывать минимальную и максимальную температуру испытуемой жидкости, а также температуру окружающей среды.

Кроме того, заполняющая жидкость должна быть совместима с испытуемой жидкостью, особенно с такими жидкостями, как кислород.

В пищевой промышленности можно использовать минеральное заполняющее масло для предотвращения загрязнения тестируемой жидкости в случае разрыва диафрагмы.

Промывочное кольцо

Промывочные кольца доступны в качестве опции для систем мембранного уплотнения и изготавливаются из различных материалов.

Промывочное кольцо устанавливается между мембранным разделителем и технологическим фланцевым соединением.

Это компонент, контактирующий с жидкостью.

Кольцо имеет одно или два отверстия для промывки и очистки поверхности мембраны.

Его также можно использовать в качестве калибровочного кольца, прикладывая давление через эти отверстия.

Технические данные

Точность: ±0,1 при 20 градусах

Эти значения необходимо добавить к классу точности датчика давления: ±0,065% для дифференциального и относительного давления и 0,2% для абсолютного давления.

Однако не может быть гарантировано, что точность вакуума стандартных моделей превысит 20 Торр (27 мбар абс.).

Это связано с тем, что большинство затворных жидкостей содержат следовые количества захваченного воздуха или газа, который значительно расширяется вблизи абсолютного нуля.

Это расширение влияет на измерительную единицу прибора.

Температура технологической жидкости: минимум -90 градусов, максимум +400 градусов, в зависимости от типа используемой уплотнительной жидкости и материала диафрагмы.

Влияние температуры

Датчики давления с диафрагмой-герметизацией состоят из мембранного разделителя (с капилляром или без него) и блока измерения давления.

Прибор заполнен уплотнительной жидкостью при определенной температуре (обычно +20 ±2 градуса), называемой эталонной температурой.

Изменения температуры окружающей среды или температуры измеряемой жидкости вызовут пропорциональное изменение объема затворной жидкости. Это повлияет на внутреннее давление измерительной системы, что приведет к возникновению ошибок.

Чтобы минимизировать эту ошибку, необходимо компенсировать изменения объема, вызванные температурой.

Диафрагмы малого-диаметра могут компенсировать лишь небольшие изменения объема.

Поэтому мы рекомендуем использовать мембранный разделитель максимально возможного диаметра, в зависимости от условий процесса.

Если температура процесса находится в диапазоне от +150 градусов до +250 градусов, между разделительной диафрагмой и измерительной ячейкой необходимо использовать радиатор, чтобы предотвратить диффузию температуры.

При температуре выше 250 градусов необходимо использовать капиллярное мембранное уплотнение для защиты прибора от воздействия высоко-температурных процессов.

Это снизит температуру измерительной ячейки почти до температуры окружающей среды.

Чтобы свести к минимуму влияние температуры:

Используйте подходящую заполняющую жидкость;

Выберите максимально возможный диаметр диафрагмы;

Максимально минимизируйте внутренний объем инструмента;

Используйте капиллярные сборки или радиаторы, чтобы уменьшить влияние температуры на датчик;

Изолируйте датчик и капилляр от температуры окружающей среды и/или используйте индикаторный капилляр;

Запросите заводскую компенсацию давления и температуры.

Каковы преимущества датчиков давления с мембранной-герметизацией?

Функция разделительной диафрагмы заключается в изоляции прибора измерения давления от технологической среды. Он обычно используется в самых сложных измерительных задачах. Ниже приведены некоторые основные преимущества датчиков давления с мембранным-герметизмом:

(а) Минимальное влияние на точность. Хорошо спроектированная диафрагма-может обеспечить эффективную защиту, сводя при этом к минимуму влияние на точность. Таким образом, мембранные разделители могут продлить срок службы приборов измерения давления, экономя пользователям значительное время и деньги в долгосрочной перспективе.

(б) Несколько вариантов подключения к процессу. Мембранные разделители также поддерживают дистанционную установку из порта давления через специальную капиллярную трубку, которую можно настроить в соответствии с вашим конкретным применением. Кроме того, благодаря наличию нескольких вариантов присоединения к процессу (фланец, резьба и т. д.) он может соответствовать многим отраслевым стандартам.

(c) Подходит для широкого спектра агрессивных измерительных сред: при использовании мембранных разделителей измерительные приборы можно использовать в диапазоне температур от -130 до +750 градусов F (-90 до +399 градусов) и можно использовать с коррозионными, высоковязкими или токсичными средами. Для измерения высоких температур в определенных ситуациях преобразователям давления может потребоваться конденсатор.

(г) Точное измерение при сверх-низком давлении. Преимущество мембранных разделителей заключается в относительно большой «поверхности контакта» между рабочей средой и диафрагмой. Таким образом, обеспечиваются точные измерения давления, особенно при крайне низких давлениях (< 600 mbar). Furthermore, low-pressure transmitters are easy to disassemble, for example, for cleaning or calibration. More importantly, the relatively large contact area between the medium and the diaphragm ensures even more accurate pressure measurements.

Каково промышленное применение мембранных разделителей?

Мембранные разделители обычно используются для защиты датчиков давления от одного или нескольких вредных факторов в технологической среде. Системы с разделительной диафрагмой подходят для измерения уровня, плотности, расхода и давления и используются в следующих сценариях:

Чрезвычайно высокие или низкие температуры жидкости;

Коррозионные жидкости, которые могут разъедать материалы, с которыми они вступают в контакт;

Жидкости под давлением, которые могут засорить соединение с датчиком, препятствуя попаданию давления в измерительный блок обычного датчика давления;

Вязкие жидкости или жидкости, подверженные риску затвердевания (высыхания или полимеризации) в соединении с датчиком, препятствующие попаданию давления в измерительный блок или приводящие к неподвижности диафрагмы обычного датчика давления;

Жидкости, которые могут замерзнуть при понижении температуры;

Используется в приложениях с высокими гигиеническими требованиями, требующими особых условий поверхности для предотвращения роста бактерий;

Используется при проникновении водорода: когда ионы водорода (H+) присутствуют и могут проникать через диафрагму;

При работе с вакуумом датчики вакуумного давления с мембраной-герметизацией устанавливаются под портом высокого-давления, чтобы уменьшить влияние вакуума на наполняющую жидкость датчика. Минимальная длина капилляра зависит от расстояния между местом установки преобразователя и портом низкого-давления. Все полости внутри узла заполнены маслом, включая диафрагму, капилляр и мембранный-корпус датчика давления с уплотнением. Хотя производственный процесс помогает обеспечить высококачественное-заполнение маслом, температурные-ошибки остаются неотъемлемым ограничением систем с диафрагменным-герметизмом.

Датчик перепада давления капиллярного типа можно использовать для измерения уровня. Определите минимальную и максимальную разницу давления, которую необходимо измерить.

Минимальный уровень жидкости:

PMin=(SGp xa) – (SGf xd)

То есть: Минимальное измеряемое давление (LRV), когда давление на дне резервуара высокое.

То есть: Максимальное измеряемое давление (-URV), когда давление на дне резервуара низкое.

PМакс=(SGp xb) – (SGf xd)

То есть: Максимальное измеряемое давление (URV), когда давление на дне резервуара высокое.

То есть: Максимальное измеряемое давление (-LRV), когда давление на дне резервуара низкое.

Где:

Самый низкий уровень жидкости при токе 4 мА

Самый высокий уровень жидкости при токе 20 мА

a=Расстояние между нижней точкой измерения и самым низким уровнем жидкости

b=Расстояние между нижней точкой измерения и самым высоким уровнем жидкости