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浅析为何用其他材料替换汞填充差压变送器的原因

作者: 来源: 发布日期:2019-12-02
    Dynisco差压变送器
    将能量从一种形式转换为另一种形式的电子设备称为换能器。使用Dynisco差压变送器时,过程流体会在差压变送器顶部的可弯曲金属薄膜上施加压力。随后,这将应力施加在称为应变计的小型传感设备上。
此后,应变仪将压力应力转换为低电平毫伏信号。这可以进一步适应其他信号种类。

    差压变送器设计中的应变计
    由于多种原因,在设计差压变送器时,最好确保应变仪尽​​可能接近过程流体。另一方面,在挤出应用中聚合物熔体的高温推动该灵敏应变计超过其测量能力的情况下,应变计的性能可能会受到损害。

    为了使应变计的性能最大化,同时又不损害其功能能力,传感元件应放置在较远的位置,以使其与有害的高温隔离。

    现在的困难是在不损害压力可靠性的情况下将过程压力传递到应变计。为了解决这个问题,重要的是使用一种变速箱油,该变速箱油将最有效地复制一段距离内的压力过程。流体具有执行任务所需的物理特性至关重要。

    充满液体的组件由与高温处理材料接触的隔膜,与应变计结合的上部传感隔膜以及连接两个隔膜的充满液体的毛细管组成。填充材料可以具有有用的优点以及不希望的折衷。选择液体填充介质时,必须考虑三个因素:

    填充材料的可压缩性与最高压力范围相关
    与温度变化有关的压力漂移相关的热膨胀系数
    与填充物降解或沸腾之前的最高温度相关的正常工作温度范围

    汞作为传播媒介
    汞(Hg)是在聚合物熔化并形成的高温塑料加工应用中使用最广泛的传输介质。汞的密度意味着它极耐压缩,因此将精确表示超过30,000 psi的过程压力。

    另外,汞在受热时通常对热膨胀不敏感。在从冰点以下到350°C的极端温度下,水银还能够保持其液体特性,抵抗凝固,沸腾或汽化,在该温度下会影响其他液态金属和填充材料。目前,还没有其他材料能够与汞的性能相匹配。
 


    使用汞的一个缺点是其被归类为有毒物质。在1990年代初,美国制定了《清洁空气法》,旨在解决燃煤电厂的汞排放问题。在美国和其他国家,随之而来的进一步法规已经制定了旨在将所有应用中的汞使用控制在最大可能水平的程序。

    尽管确实存在用于压力感测的其他填充材料,但在聚合物熔体应用中,没有一种材料可以令人满意地替代汞。替代填充介质包括:

    NaK被美国食品药品监督管理局(USFDA)归类为无毒的,通常被认为是安全的(GRAS),并且具有高温限制。但是,它不能用于FM防爆区域,因为NaK与空气接触时会迅速氧化(点燃)。

    除此之外,与汞相比,NaK的压缩性较差,这意味着高端压力范围限制为10,000 psi,并且距可放置应变计差压变送器的过程的距离也受到限制。Dynisco提供NaK作为替代填充。

     油也被美国食品药品管理局(USFDA)归类为无毒且通常被视为安全(GRAS),但作为有机化合物,油在较高温度下会降解,从而导致有限的生命周期和温度极限。Dynisco提供油作为食品和医疗应用的替代填料。

     已经使用了其他填充材料,但收效甚微。例如,加里斯坦(液态金属镓,铟和锡)被归类为无毒的,但与汞不同,加里斯坦会粘附并引起其他金属(例如毛细管)的腐蚀,即使涂覆了这些金属也是如此。在较高温度下,该问题更加严重。Dynisco调查了加里斯坦,但未提供其替代品。

    6英寸刚性单元中的Hg体积约为0.0016立方英寸。对于Flex配置,附加体积为0.00095立方英寸/英尺(即6/18的总体积为〜0.003立方英寸)。对于精确,可重复,高温和宽范围的压力传感应用,水星是最有效的技术替代方案。此外,Dynisco支持回收计划,可重新利用返回差压变送器中的汞。

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