（艾默生过程控制有限公司）
摘要： 本文阐述了罗斯蒙特公司在远传法兰变送器设计、制造、安装、应用上的特点。对远传法兰变送
器在
高温、低真空情况下的应用作了分析，并重点介绍了罗斯蒙特公司新型不对称远传法兰变送器所做的 性能改进和专用计算SOAP 软件。
关键词 远传法兰变送器，不对称远传法兰变送器,SOAP 软件
概述
远传法兰变送器在工业测量中有着大量的应用，它通常使用于下列工况: 1. 在高温应用中(一般超过120℃)，不使用普通引压管路降温的情况下, 将高温介质和变送器隔离。
3. 被测量介质是高粘度或者由于环境、流程、温度变化而容易固化或结晶。
4. 容器液位的测量。
5. 液体的密度或者是液/液界面测量。
6. 工艺上要求被测量容器或者管道尽可能减少死角。
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7. 不希望有进入介质的引压管路。
和压力、差压变送器组成(右上图)。
罗斯蒙特远传法兰变送器系统的特点
1. 测量膜片(Diaphragm）: 1. 压力测量膜片:
罗斯蒙特除了生产常用的304L 、316L 、316Ti、哈氏C-276、哈氏C-22、哈氏B、蒙耐尔400材质膜片以外，还生产一般比较少使用的钛Gr.4、镍201、钽、Inconel600材质的膜片，罗斯蒙特还提供另外三种特殊形式的测量膜片，以满足各种测量应用的需要:
a. 加厚膜片: 为了抗御一些测量介质中固态颗粒高速冲击的破坏, 罗斯蒙特可以提供把普通膜片的厚度增加一倍到150μm(0.15毫米)的加厚膜片。
b. 涂金膜片: 在测量有氢气介质的应用中，因为氢分子有着非常小的体积，它们比较容易穿透一般金
属膜片分子间的空隙(氢穿透)，和膜片后的填充油起化学反应而破坏压力的测量。罗斯蒙特在普通膜片的表面通过多层电镀，形成25μm 厚的纯金致密涂层，能非常完满地阻止氢穿透的发生。
c. 聚四氟乙烯(特弗龙)涂层膜片和保护罩: 罗斯蒙特生产的聚四氟乙烯涂层膜片能比较好地抗御那些粘沾、容易结晶介质对测量膜片的黏附，并保持膜片的对压力变化的敏感性。我们另外可以提供一个聚四氟乙烯材料和测量膜片波纹吻合的保护罩，覆盖在最常使用的2″、3″FFW平面F型法兰的测量膜片上，以有更好的抗腐蚀保护作用。
2. 压力测量膜片的设计和制造:
理、科学设计是关键。罗斯蒙特的特别之处是:
a. 同形背板设计（右图）: 为了使得测量膜片有着线性的弹性，成特殊的波纹状，阴阳吻合的形状，它们之间的空隙只有1mm 左右，这样设计的优点是:
差压变送器
同形背板设计 凹形膜片设计
1. 出的过压保护能力: 当膜片承受过压和压力冲击时，它能紧紧贴靠在背部阴阳吻合的过程连接件
上，从而得到出的过压保护性能。
2.膜片过程、连接件的阴阳吻合的设计大大减少了测量膜片和过程连接件之间的空隙，同样减少了它
们之间的填充油而提高了性能(少的填充油的益处在下面讨论) 。
b. 凹形膜片设计：测量膜片比过程连接件的密封面要向里凹5mm 左右，这样设计的优点是:
1. 在变送器校验、安装时，能一定程度保护脆弱的测量膜片受到意外的碰伤。
2. 杜绝了可能凸出的密封垫片部分对测量膜片的压迫而造成的测量误差。
3.压力测量膜片和过程连接件的焊接:
出于防腐需要，测量膜片常常要选用哈氏合金、蒙耐尔、钽材等比较昂贵的
材质。为了减少成本，不和介质接触的过程连接件一般选择316不锈钢，这样二种
不同材料的焊接就存在问题：
a. 不同材料之间直接焊接将因为它们相互不同的化学活泼性而形成原电池的电
化学腐朽(测量膜片非常薄，不抗电化学腐蚀），从而影响变送器使用的寿命。 多层钎焊技术
b. 时间一长，不同材料内部不同大小的应力作用在测量膜片上将造成测量的误差。
多层钎焊技术：多层逐步从316到使用膜片材料物理、化学特性的过渡材料的钎焊技术使得罗斯蒙特很好地解决了以上的问题。保证了远传法兰变送器长期使用的可靠性和稳定性。
4.膜片直径：对于普通法兰型远传法兰变送器, 罗斯蒙特提供从1″到4″安装直径的测量膜片。
过程压力作用在测量膜片上，测量膜片直径的大小直接影响到推动毛细管中传递压力填充油作用力的
中山大学 bbs大小。压力推动力大，整个的远传法兰变送器的动态响应性能好，在大部分应用中，当测量量程小于10Kpa时，建议尽量使用3″以上的测量膜片，特别是小于5Kpa的测量量程时。
2. 毛细管(Capillary Seal Connection):
罗斯蒙特生产三种不同直径的毛细管：0.03″（0.7mm）、0.04″(1.1mm)、0.07″（1.75mm）供选择。
a.细的毛细管因为内部填充油少，更少受填充油热胀冷缩的影响，有更好的温度稳定性。
b.细的毛细管因为流通面积小，填充油流动阻力大，所以使得远传法兰变送器的动态响应性能变差。
c.粗的毛细管的性能正好相反，动态响应性能好，受填充油热胀冷缩的影响大。
d.
罗斯蒙特标准产品提供最长单旁从0.3米到15米的毛细管，如果有超长毛细管的需要可以联系罗斯蒙特办事处，罗斯蒙特为用户提供过超过20米的毛细管远传法兰变送器。
远传法兰变送器在大部分的应用中多需要有比较快的动态响应性能，从综合性能考虑，在一般情况下，毛细管长度小于6米的可以选择0.03″的直径,6米到10米之间的可以选择0.04″直径，长于10米的应该选择0.075″的毛细管。
下图是不同毛细管直径、长度和不同传感膜片直径的远传法兰压力变送器在25℃和40℃温度情况下产生压力偏移和动态响应时间的变化数据表。（左：压力偏移图，单位是inchH2O，右是动态响应图，单位是秒）
从上图中可以清楚地看到:
a.测量膜片直径大的，因为能得到大的推动力，动态响应性能好。
b.毛细管直径大比直径小的动态性能好。
c.毛细管短的比长的动态性能好。
d.填充油少的远传法兰变送器（膜片直径小，毛细管直径小，毛细管长度短），因为热胀冷缩的体积影响
小，而温度漂移性能好。
3. 过程连接件(Process Connection)：
测量膜片焊接在过程连接件上，过程连接件被安装在工艺管道或者设备上。
除了生产常规的符合ANSI、DIN、JIS标准的各种压力等级的法兰式过程连接
件外，罗斯蒙特还生产其他多种独特的、有很高应用价值的过程连接件，下面
介绍一部分经常使用的形式：
a.PFW三明治夹持型：它是被夹装在二个法兰中间。法兰可以使用国产的产
品，节省了采购成本。
b.EFW膜片凸出型: 测量膜片可以凸出安装法兰深入到设备内部，能更好地
接触被测量介质，凸出长度可以到225毫米。
c.RTW 高压螺纹连接型：1/4″到121″的螺纹连接，耐压可以到10000Psi。
d.UCW 由宁螺纹连接型：2″的有宁式连接方式，非常方便安装、使用。
e.TFS马鞍焊接型：根据工艺要求，可以直接焊接在管道和设备上。
f.VCS在线管道型：膜片和过程连接件被制造成和流通管道一样直径的管路，适用于特别高粘度或者由
于环境、流程、温度变化而容易固化或结晶、不可以有任何流动死角的使用情况。
g.STW卫生型：符合美国3A标准，适用于制药、食品等行业应用。
三明治夹持型 膜片凸出型高压螺纹连接型马鞍焊接型由宁螺纹连接型在线管道型卫生型
4. 下套环(Lower Housing)：
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下套环是被安装在过程连接件法兰和设备法兰之间的一个环,
它主要是起二个作用:
a.在选择使用RFW系列小的安装法兰时(小于2英寸)，在测量一些 过程连接法兰
压力比较小的应用中，因为受压面积偏小，对毛细管中填充油的 下套环
推力可能不够而影响测量性能。内部是喇叭型的下套环被安装
在过程连接件法兰和设备法兰之间后，这样可以在过程连接件
法兰上使用大直径的测量膜片来提高推动力来改善小压力时的测量性能，对于RFW型小尺寸法兰，下套环是标准配置，必须要使用的。
b. 在象FFW这样2英寸以上的大过程连接件法兰中，下套环是可选件，可以根据需要选用。它上面可带
有冲洗孔和排放孔，可以外接阀门和管道，向测量膜片和它附近灌冲液体、气体或排放，满足一些特
殊的工艺要求需要。
5. 填充油(Fill Fluid)：
罗斯蒙特提供7种填充油供选择：
a.DC200 ：一种硅油，综合性能好，最常使用。
b.Syltherm XLT: 一种硅聚合物填充油，适用于温度较低的情况。
c.Inert（Halocarbon）：卤代碳氢化合物，化学稳定性好，不易和其他物质反应，适用于测量氧气等场合。
d.DC704和DC705：一种硅油，适用于高温测量应用。
e.Neobee M-20: 蔬菜油制品，是一种营养品，卫生型填充油。
f.Glycerin and Water: 甘油和水，含50%体积百分比甘油，卫生型填充油。
g.Propylene Glycol and Water: 丙烯乙二醇和水，含30%体积百分比的丙烯乙二醇，卫生型填充油。
下面是部分常用填充油压力/温度特性曲线图，在曲线的左边是它们适用的工艺条件范围。
DC705填充油温度/压力图
DC705填充油温度/压力图 Inter填充油温度/压力图
选择填充油的一般原则:
a.工艺压力/温度工作点必须在所选用填充油温
度/压力工作曲线的左面。
b.DC200 硅油因为有相对比较好的综合性能（温
度膨胀性和运动粘度）是最常用的填充油。
c.DC704 和DC705高温测量应用硅油有着比较大
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的粘度，必须选择最粗的0.07″(1.75mm）毛细
管和它们配合使用。以有可以接受的动态响应
性能。
d.要考虑万一测量膜片破裂，填充油和测量介质
接触后有否不良反应的问题：
1.氧气和普通油品接触可能要反应，在一定
条件下甚至要爆炸。所以测量氧气时，只能选择化学稳定性非常好，不和氧气反应的Inert填充油。
2.在医药、食品等行业，只能选择卫生型的填充油，它们对人体无害。
e. 如果环境温度会出现低于填充油最低适用温度的情况，要考虑使用毛细管伴热保温。尤其是DC704、
DC705，它们最低使用温度多在0℃以上。
远传法兰压力、差压变送器在高真空、高温或者低温环境条件下的应用 在高真空、高温工艺测量条件下，有相当部分的远传法兰压力、差压变送器没有得到满意的应用，不是变送器使用寿命短，就是测量精度差。一些表面没有问题的应用，实际的测量误差是相当大的。所以在高真空、高温工艺条件下如何正确选用、制造和安装远传法兰压力、差压变送器是一个难点。
在高真空、高温或者是低温工艺条件下有以下因素会影响远传法兰变送器的正常工作:
1.现在绝大部分变送器公司生产的远传法兰变送器是通过一根毛细管二端使用螺纹来连接变送器和过程连接件的，螺纹连接的密封性是不够完美的，这二个可能的泄漏点在普通应用中一般不会出现问题，但在高真空、高温的应用条件下很可能会出现以下问题:
a.在高温应用情况中.填充油受热后，体积会膨胀.当填充油的体积膨胀过大，超过一定极限，产生的压力极
大，填充油就可能从螺纹连接处硬挤压出去.泄漏了部分填充油的压力传递肯定是不正确的.测量因此存在一定的误差，甚至可以大到无法接受。
b.在真空应用的情况中，远传法兰压力、差压变送器的传感膜片受到一个向外吸引的力，膜片外突，使变
送器内部填充油也处于负压的真空状态，外面的空气很可能从螺纹连接点上渗透到毛细管中去，从而使毛细管中含有气体，严重影响测量的精度。
2. 填充油的沸点是随着所受压力的降低而降低，在高温应用中，当工艺温度超过填充油在该压力的沸点时，少量填充油会被气化而产生另外的一个压力，这个压力将施加到变送器的传感器上，从而使压力、差压测量产生误差，而且增加了填充油从以上提到的二个泄漏点泄漏的可能.气化压力过大时，会造成测量膜片不可恢复性外凸，使变送器损坏。这是远传法兰压力、差压变送器在真空应用中损坏最主要的原因。
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3.填充油虽然是油性物质，但它或多或少会含有一点溶解的气体，这些溶解的气体在高真空、高温的
应用条件下会释放、膨胀，体积膨胀就会产生了一个压力，这个压力传递到变送器的传感器上而产生测量产生误差。
4.在低温环境（一般是零下10℃以下）应用条件下，毛细管中填充油体积在低温下的收缩会破坏正常的压力传递过程，从而产生测量误差。
罗斯蒙特公司为了解决以上的这些问题，专门为在高真空、高温工艺条件下使用的远传法兰压力，差压变送器制定了新的生产工艺标准.这些新的工艺是:
1. 远传法兰压力、差压变送器的全焊接结构：毛细管和变送器、过程连接件之间的连接全部用焊接方式封死.消灭了可能的泄漏点。
2. 根据应用条件，精确控制填充油的充填量：为了解决填充油在高温情况下膨胀的问题.罗斯蒙特公司将根据用户的应用条件和各种填充油的特性经过精密计算适当减少填充油充填量，以补偿填充油的膨胀的影响。
3. 特殊的填充油除气处理：对填充油进行专门的特殊处理.尽可能减少其中溶解气体的含量。
4. 在低温环境下的应用，将根据具体的应用条件，适当增加填充油的充填量，以弥补填充油体积收缩的影响。
罗斯蒙特公司的远传法兰压力，差压变送器已能适用于绝大部分的高真
空、高温和环境低温的测量应用。但在高真空，高温的测量应用中，远传法兰
压力、差压变送器的安装位置也对变送器能否正常使用起着重要的影响，在
通常的真空应用的情况中，我们建议变送器一定要低于下面的取压口（一般
为1米左右），以尽可能减少气化情况的出现。但要低多少才可以呐?
各个变送器制造商多宣传自己的变送器有高精度、高稳定性，但对于加
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