Мембранный разделитель для измерения давления в промышленных процессах

Промышленные процессы часто требуют измерения давления агрессивных или загрязненных сред. Мембранные разделители надежно защищают чувствительные элементы датчиков давления, позволяя получать точные данные. Давайте разберемся, какие бывают мембранные разделители, где их применяют и как правильно выбрать нужную модель.

Принцип действия мембранных разделителей

Мембранный разделитель представляет собой устройство, которое устанавливается между источником давления (технологическим процессом) и датчиком давления. Он состоит из корпуса с установленной в нем эластичной мембраной, разделяющей внутреннюю полость разделителя на две части. Одна часть заполняется нейтральной разделительной жидкостью и соединяется с датчиком давления. Вторая часть открыта для контакта с измеряемой средой.

При изменении давления технологической среды мембрана деформируется и этим изменением объема передает давление на разделительную жидкость, которая, в свою очередь, воздействует на чувствительный элемент датчика. Таким образом, достигается изоляция среды от датчика и исключается их контакт, но при этом сохраняется возможность точного измерения давления.

В отличие от прямого монтажа датчика в технологическом процессе, применение мембранного разделителя позволяет:

Измерять давление агрессивных или загрязненных сред, не повреждая датчик.
Устанавливать датчик на удалении от неблагоприятных условий (высокая температура, вибрация).
Периодически заменять только мембрану разделителя, не выводя весь датчик из эксплуатации.
Использовать более дешевые датчики общего назначения вместо дорогих специализированных.

Вместе с тем, применение разделителя накладывает определенные ограничения:

Дополнительная погрешность измерения от деформации мембраны.
Сужение диапазона измеряемых давлений.
Ограничения по температуре и химической стойкости материала мембраны.
Необходимость периодического обслуживания и замены мембраны.

Основные типы мембранных разделителей

Существует множество разновидностей мембранных разделителей, отличающихся конструкцией, техническими характеристиками и областями применения.

Разборные и сварные разделители

По конструкции разделители делятся на разборные и сварные. В разборных моделях мембрана зажимается между двумя фланцами с помощью болтов. Это позволяет при необходимости полностью разобрать разделитель и заменить мембрану. Сварные разделители имеют неразборный корпус, поэтому замена мембраны в них невозможна.

Разборные разделители более удобны в обслуживании и ремонте, но менее надежны при высоком давлении. Сварные модели применяются там, где требуется выдерживать давление свыше 250 атмосфер.

Разделители высокого давления

Для измерения очень высоких давлений, до 1000 атмосфер и более, применяются разделители высокого давления. Их корпуса имеют толстые стенки, а крепление мембраны рассчитано на большие усилия. В этих разделителях используются прочные и толстые мембраны.

Разделители специального назначения

Для эксплуатации в неблагоприятных условиях выпускаются разделители специального назначения:

Высокотемпературные - для рабочих температур до 250°С.
Для вязких сред - предотвращают засорение вязкими веществами.
Криостатические - для низких температур до -60°С.
Взрывозащищенные - для применения во взрывоопасных средах.

Выбор разделителя определяется условиями его эксплуатации.

Гигиенические разделители

Гигиенические разделители применяются для измерения давления в пищевой и фармакологической отраслях. Они имеют специальные типы гигиенических подключений, позволяющие проводить чистку и дезинфекцию.

Компактные разделители

В условиях ограниченного пространства используют компактные разделители. Их размеры меньше за счет большой мембраны, занимающей почти весь внутренний объем.

Разделители с открытой мембраной

Разделители с открытой мембраной подходят для сред, склонных к кристаллизации и отложению осадка. Открытая конструкция позволяет избежать засорения разделителя.

Дистанционные разделители

С помощью дистанционных разделителей можно устанавливать датчик давления на расстоянии до 10 метров от точки отбора давления, соединив разделитель с датчиком гибкой капиллярной линией.

Тип разделителя	Давление, атм	Температура, °С
Разборный	До 250	От -30 до +60
Сварной высокого давления	До 1000	От -30 до +200
Для вязких сред	До 60	До 200
Криостатический	До 60	До -60
Гигиенический	До 40	До 100

Таким образом, в зависимости от условий эксплуатации и требований к разделителю можно подобрать оптимальный вариант, обеспечивающий надежные измерения давления.

Материалы для изготовления мембранных разделителей

Материалы мембран и уплотнительных элементов разделителя должны обеспечивать его работоспособность в контакте с конкретной измеряемой средой.

Требования к материалам конструкции

Основные требования к материалам разделителя:

Химическая стойкость к среде измерения
Термостойкость в диапазоне рабочих температур
Достаточная механическая прочность
Низкая ползучесть для долговременной стабильности
Высокая коррозионная стойкость
Совместимость материалов мембраны и уплотнений

Стойкость к агрессивным средам

Для агрессивных газов и жидкостей применяют мембраны из химически стойких материалов:

Нержавеющая сталь 12Х18Н10Т
Тантал
Тефлон
Карбид кремния
Фторопласт

Выбор материала определяется составом среды и пределами концентрации реагентов.

Температурные ограничения

При повышенных температурах применяют:

Высоколегированные стали
Жаростойкие сплавы на никелевой основе

Для криогенных условий используют:

Нержавеющие стали аустенитного класса
Тефлон

Основные материалы мембран

Нержавеющая сталь широко используется благодаря высокой коррозионной стойкости. Например, сталь 12Х18Н10Т применяют для нейтральных и слабоагрессивных сред в диапазоне температур от -40 до +200°С.

Тантал обладает высокой химической стойкостью к большинству минеральных и органических кислот, щелочей, солевых растворов в широком диапазоне концентраций и температур.

Тефлон применяют для высокоагрессивных сред, включая фтористоводородную кислоту. Рабочий диапазон температур составляет от -70 до +250°С.

Прокладочные материалы

Для уплотнений чаще всего используют:

Фторопласт Ф-4
Фторсилоксан
Химостойкий каучук

Выбор прокладок определяется рабочей средой и температурой. Материалы уплотнения и мембраны должны быть совместимы между собой.

Выбор материалов под задачу

Правильный подбор материалов конструкции обеспечивает надежность разделителя в конкретных условиях эксплуатации. Как правило, производители предлагают несколько вариантов исполнения разделителей с различными мембранами и уплотнениями.