在許多工業(yè)應用中，基于衛生原因或者由于被測介質(zhì)具有腐蝕性或危險性，壓力或液位測量裝置必須與工藝過(guò)程隔離。為了提供長(cháng)期的可靠性，必須對測量裝置進(jìn)行保護，以防止因過(guò)程溫度過(guò)高造成損壞。在這些情況下，需要使用化學(xué)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(guò)程變送器的此類(lèi)化學(xué)密封。

　　無(wú)論是在化工和石化工業(yè)，還是在食品飲料和制藥行業(yè)，測量裝置都必須在非?？量痰臈l件下無(wú)故障工作。氣體和液體的壓力測量面臨眾多挑戰，有時(shí)需要使用化學(xué)密封。如果由于過(guò)程介質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)的原因，測量裝置必須與其分離，但是同時(shí)必須確?？煽康膲毫y量時(shí)，則必須使用化學(xué)密封?；瘜W(xué)密封由一個(gè)柔性隔膜組成，隔膜以?shī)A緊或焊接方式固定在兩個(gè)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(guò)程壓力傳遞至測量裝置。

圖1：化學(xué)密封剖視圖

圖1a：安裝在變送器上的化學(xué)密封 - 帶冷卻頸

　　壓力測量所面臨的挑戰

　　如果直接接觸過(guò)程介質(zhì)，膠水、牙膏、污水或原油等粘性或渾濁的過(guò)程液體則會(huì )損壞測量裝置。將化學(xué)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(xué)密封，則可以避免這一影響。當應用于會(huì )在常溫下凝固的過(guò)程液體時(shí)，例如蜂蜜、糖、橡膠或焦油，化學(xué)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(guò)程溫度，相反，如果在外部使用，則需要通過(guò)加熱系統（例如蒸汽回路）才能維持其過(guò)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(guò)程介質(zhì)隔離?；瘜W(xué)密封中接觸過(guò)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(xué)氣體）中，化學(xué)密封在液體與周?chē)h(huán)境之間形成一道附加屏障。

　　在食品加工和制藥過(guò)程中，其主要目的是盡可能多地消除死區，因為這些區域無(wú)法進(jìn)入清潔，并為細菌生長(cháng)提供空間。使用帶衛生型過(guò)程連接的化學(xué)密封或在線(xiàn)密封，可確保就地清洗和就地殺菌（CIP，SIP），從而使得這一問(wèn)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(xué)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(zhù)施加的壓力增大而增大。這同樣適用于壓力傳感器，不過(guò)其容積變化較小?；瘜W(xué)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(xué)密封是否適用于測量裝置時(shí)，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(xué)密封和測量裝置之間管道的長(cháng)度，以及最低和最高環(huán)境溫度和液體溫度。堡盟針對最常見(jiàn)的應用為其所有產(chǎn)品都提供了包含以上因素的兼容性表。

圖2：兼容表

　　適合高溫應用的過(guò)程化學(xué)密封

　　堡盟的D900系列過(guò)程化學(xué)密封專(zhuān)為化工和石化工業(yè)應用而開(kāi)發(fā)。這些裝置的設計壓力范圍為10 mbar（表壓和差壓）或50 mbar（絕對壓力）至最大250 bar，適用于在-40°C至+400°C之間的過(guò)程溫度下測量粘性或腐蝕性介質(zhì)的絕對壓力、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，或者為了最大限度地減少環(huán)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(fēng)閥。毛細管也由不銹鋼制成，并采用白色聚乙烯涂層進(jìn)行保護。D900化學(xué)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?？煽繙y量之外，這些密封還能延長(cháng)測量裝置的使用壽命，提高整個(gè)設備的安全性。

圖3：D900系列化學(xué)密封

　　具體應用的挑戰

　　根據應用和過(guò)程介質(zhì)的不同，必須考慮與化學(xué)密封的規格及安裝有關(guān)的某些限制條件。在涉及氧或氯的應用中，只能在化學(xué)密封中使用碳氟化合物（LRS4）作為傳壓液體，因為它不會(huì )與這兩種物質(zhì)發(fā)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(chǎn)線(xiàn)（尤其是在汽車(chē)行業(yè)）上使用的測量裝置必須不含硅類(lèi)或油類(lèi)產(chǎn)品。對于此類(lèi)應用，填充液體可采用LRS7（甘油和水）。

　　毛細管與化學(xué)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(shí)間會(huì )延遲，并且取決于毛細管的長(cháng)度和直徑、傳壓液體、溫度、壓力和排出量。在使用過(guò)程中，毛細管必須防止振動(dòng)，并避免過(guò)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(huán)境溫度對二者的影響相同。

　　如果化學(xué)密封與壓力測量裝置的安裝高度不同并且二者是通過(guò)毛細管連接，則測量裝置上的壓力讀數必須通過(guò)對應于毛細管液柱高度的壓力進(jìn)行校正。如果測量裝置的安裝低于化學(xué)密封，則必須進(jìn)行負校正;如果高于化學(xué)密封則需要正校正。由于液柱高度可能產(chǎn)生真空，測量裝置的安裝高度不得高于化學(xué)密封6米。如果使用填充液體LRS4，則限值為4米。

圖4：位于氣罐底部帶有兩個(gè)化學(xué)密封的差壓變送器

圖5：應用示例 - 氣罐

　　對于有些應用，測量裝置必須進(jìn)行意外過(guò)壓防護。注塑機的過(guò)程液體可能阻斷和突然流通，因而導致壓力峰值。在此類(lèi)情況下，建議在化學(xué)密封和測量裝置之間安裝限壓器。在可能出現過(guò)壓的精煉廠(chǎng)中，在測量設計壓力時(shí)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(jìn)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(guò)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(guò)壓保護器。

　　為了滿(mǎn)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(yè)中主要標準的要求，堡盟提供了廣泛的衛生型化學(xué)密封。此外，還特別重視隔膜和焊接件的表面狀況?；瘜W(xué)密封符合ATEX 94/9/CE要求和關(guān)于危險區域應用的壓力設備指令97/23/CE。

圖6：來(lái)自堡盟過(guò)程儀表部門(mén)的傳感器