在許多工業(yè)應(yīng)用中，基于衛(wèi)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(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程變送器的此類化學(xué)密封。
無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常苛刻的條件下無故障工作。氣體和液體的壓力測量面臨眾多挑戰(zhàn)，有時需要使用化學(xué)密封。如果由于過程介質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)的原因，測量裝置必須與其分離，但是同時必須確保可靠的壓力測量時，則必須使用化學(xué)密封。化學(xué)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。
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(zhàn)
如果直接接觸過程介質(zhì)，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(xué)密封安裝在帶有尺寸適當(dāng)?shù)妮斎攵丝诘姆ㄌm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(dāng)應(yīng)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(xué)密封可以防止管道阻塞。當(dāng)安裝在隔熱系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)（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(yīng)用中，例如海水或酸性液體，測量裝置也必須與過程介質(zhì)隔離。化學(xué)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(yīng)用（如氯液、溶劑和化學(xué)氣體）中，化學(xué)密封在液體與周圍環(huán)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(qū)，因為這些區(qū)域無法進入清潔，并為細(xì)菌生長提供空間。使用帶衛(wèi)生型過程連接的化學(xué)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(xué)密封
隔膜可以傳輸?shù)膫鲏阂后w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(xué)密封的隔膜必須補償感應(yīng)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，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(qū)、化學(xué)密封和測量裝置之間管道的長度，以及最低和最高環(huán)境溫度和液體溫度。堡盟針對最常見的應(yīng)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(yīng)用的過程化學(xué)密封
堡盟的D900系列過程化學(xué)密封專為化工和石化工業(yè)應(yīng)用而開發(fā)。這些裝置的設(shè)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(jù)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(yīng)用中，可選用金制隔膜涂層。對于低溫應(yīng)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(xì)管。法蘭帶有蒸汽伴熱減壓閥、排泄閥和通風(fēng)閥。毛細(xì)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(xué)密封提供符合ISO和ANSI標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備的安全性。
圖3：D900系列化學(xué)密封
具體應(yīng)用的挑戰(zhàn)
根據(jù)應(yīng)用和過程介質(zhì)的不同，必須考慮與化學(xué)密封的規(guī)格及安裝有關(guān)的某些限制條件。在涉及氧或氯的應(yīng)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，因為它不會與這兩種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。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（尤其是在汽車行業(yè)）上使用的測量裝置必須不含硅類或油類產(chǎn)品。對于此類應(yīng)用，填充液體可采用LRS7（甘油和水）。
毛細(xì)管與化學(xué)密封配合使用將導(dǎo)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(yīng)時間會延遲，并且取決于毛細(xì)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(xì)管必須防止振動，并避免過度彎曲。為了使差壓測量系統(tǒng)中的溫度效應(yīng)盡可能低，兩根毛細(xì)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毛細(xì)管連接，則測量裝置上的壓力讀數(shù)必須通過對應(yīng)于毛細(xì)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(xué)密封，則必須進行負(fù)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化學(xué)密封的差壓變送器
圖5：應(yīng)用示例 - 氣罐
對于有些應(yīng)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(dǎo)致壓力峰值。在此類情況下，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(xiàn)過壓的精煉廠中，在測量設(shè)計壓力時也應(yīng)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(shè)計為耐受50 bar的高壓。這樣可以頻繁檢查設(shè)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(yīng)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(wèi)生工程設(shè)計集團（EHEDG）、3A以及食品與制藥業(yè)中主要標(biāo)準(zhǔn)的要求，堡盟提供了廣泛的衛(wèi)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(qū)域應(yīng)用的壓力設(shè)備指令97/23/CE。
圖6：來自堡盟過程儀表部門的傳感器
