煤化工行業(yè)新型壓力變送器的應用

　　鍍金膜片及金剛膜片的變送器解決T藝過(guò)程控制中的測至控制難題一目前，煤化工行業(yè)在各類(lèi)塔器及儲罐客器的差壓物位等測量中，多采用差壓式液位變送器。由于煤化工行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，被測物料介質(zhì)中含有多種雜質(zhì)及固態(tài)性介質(zhì)，極易造成引壓管堵塞，對測量產(chǎn)生影響。并且煤化工生產(chǎn)過(guò)程中的介質(zhì)均為高溫高壓及含有大量H2，很容易在壓力.差壓、液位等測量過(guò)程中造成.變送器氫滲情況出現。隨著(zhù)煤化工行業(yè)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)及材料優(yōu)化上都有了質(zhì)的提高，差壓變送器在構成上及膜盒結構上也逐漸推出了新的形式。在現場(chǎng)實(shí)踐應用中，遠傳變送器在差壓測量上規避了引壓管堵塞及引壓過(guò)長(cháng)測量滯后的問(wèn)題。鍍金膜片及金剛膜片的變送器在煤氣化工段的應用上，有效地避免及降低了氫滲對變送器膜片的影響，金剛膜片的應用避免了工藝介質(zhì)中煤灰殘渣對膜片的磨損。
　　隨著(zhù)生產(chǎn)系統對工藝測點(diǎn)監控的需求越來(lái)越精準，壓力變送器的使用在日常工藝中越來(lái)越普遍，各種材質(zhì)及新形式測量壓力變送器應運而生。壓力變送器在共測量上受各方面影響都較多，選型不當不僅測量顯示不準，甚至會(huì )對操作人員造成誤指示，導致操作波動(dòng)。在煤化工行業(yè)中針對變換工段及煤氣化灰水工段等特殊工況，在選型上進(jìn)行了優(yōu)化，分別采用3051SERS電子遠傳差壓變送器及鍍金膜片變送器、金剛膜片變送器，從根本上解決引壓管堵塞、測量滯后、膜片氫滲及煤灰殘渣磨損膜片等故障。
隔膜差壓變送器的應用
　　在煤化工裝置變換工段第一變換爐、第二變換爐、甲醇變換爐進(jìn)出口差壓測量上，常規進(jìn)出口差壓測量采用差壓式變送器，通過(guò)配置很長(cháng)的引壓管來(lái)實(shí)現變換爐進(jìn)出口差壓的測量。另外在10000m³甲醇儲罐及液氨儲罐上液位測量常規采用差壓式測量(普通差壓式變送器或隔膜差壓式變送器)。隨著(zhù)煤化工裝置大型化，?；穬奕萘考案叨仍絹?lái)越高，液位測量的重要性越來(lái)越大。
　　常規差壓變送器應用中，引壓管線(xiàn)的防凍、防凝、防堵成為了日常工作中的重點(diǎn)。 差壓變送器引壓管導致的故障頻繁直接造成人員維修頻繁，對整個(gè)生產(chǎn)工藝帶來(lái)測量不準確的同時(shí)，還帶來(lái)了人員檢修的安全風(fēng)險問(wèn)題，對整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程監控帶來(lái)極大安全事故隱患。
　　在儲罐液位測量中隔膜差壓變送器逐漸替代了普通差壓變送器，同時(shí)解決避免了普通差壓變送器帶來(lái)引壓管堵塞、振動(dòng)、上凍及檢修頻繁等問(wèn)題。但隨著(zhù)煤化工生產(chǎn)裝置的擴大和?；穬σΩ叨鹊脑黾?，導致隔膜差壓變送器毛細管長(cháng)度也變得更長(cháng)，例如在10000m甲醇儲罐上，甲醇儲罐高度達到18m，而在液位測量中其毛細管長(cháng)度將達到20 m,造成在實(shí)際使用中壓力變送器測量明顯滯后，而且也給測量安裝施工中帶來(lái)極大被動(dòng)，對后期維護也帶來(lái)極大不便，出現故障后處理困難，對?；穬抟何话踩O測帶來(lái)隱患。
　　傳統差壓變送器測量差壓傳統差壓變送器現場(chǎng)安裝分引壓管施工、保溫伴熱施工和信號電纜施工，整體施工量較大。在變換爐氣體測量中，一要避免引壓管測量帶液，二是差壓變送器安裝位置必須高于高、低壓測壓日位置;這樣--來(lái)引壓管敷設中需要施工工作量就增大很多。由于差壓變送器安裝位置較高，所以后續保溫伴熱及信號電纜鐓設都存在較大工作量，如圖1所示。
 
　　傳統差壓變送器故障率高，一是由于現場(chǎng)工藝管線(xiàn)及設備振動(dòng)，帶動(dòng)引壓管振動(dòng)，導致引壓管線(xiàn)接頭松動(dòng)或是磨損，引起工藝氣體介質(zhì)泄漏，或測量不準。在北方寒冷季節，引壓管線(xiàn)需要保溫伴熱運行，由于引壓管線(xiàn)較長(cháng)，伴熱管線(xiàn)也相對較長(cháng)，極易導致伴熱回流不暢，使伴熱不熱，引起引壓管線(xiàn)凍堵。給生產(chǎn)操作人員帶來(lái)操作不便的同時(shí)，還對檢維修人員帶來(lái)檢維修安全風(fēng)險，引起工藝事故或檢維修安全事故。
隔膜差壓變送器測量?jì)抟何?br /> 　　隔膜差壓變送器在液位測量中應用越來(lái)越多，其應用效果也相對明顯，對整個(gè)液位測量帶來(lái)極大便利。但隨著(zhù)大型煤化工裝置的建設，甲醇等?；穬奕萘吭絹?lái)越大，其儲罐高度也就越來(lái)越高，此時(shí)隔膜差壓變送器測量液位就顯得不方便，問(wèn)題也就相對較多，同時(shí)對生產(chǎn)監控也帶來(lái)安全隱患，如圖2所示。
 
　　在甲醇儲罐測量液位的應用.中，儲罐高度較高，隔膜羞壓變送器毛細管長(cháng)度增加，導致隔膜差壓變送器在安裝過(guò)程中及測量使用中帶來(lái)-系列問(wèn)題。比如儀.表在10000m³甲醇儲罐上安裝時(shí)隔膜羞壓變送器毛細管固定存在問(wèn)題，由于儲罐高度在18 m, .所以固定施工非常不便:隔膜羞壓變送器安裝后，由于毛細管填充液的重力原因將對變送器產(chǎn)生一個(gè)壓力，這時(shí)帶要對隔膜變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移，再者毛細管過(guò)長(cháng)導致硅油受環(huán)境及外界溫度影響較多，使儀表測B中造成較大測量誤差，同時(shí)對匹配相關(guān)溫度的硅油選型變得更加復雜，一旦工藝溫度預估稍有偏差，很容易造成選型錯誤，進(jìn)而導致整個(gè)測量系統失效:還有就是毛細管長(cháng)度過(guò)長(cháng)后，受南方大風(fēng)影響，毛細管擺動(dòng)幅度較大，發(fā)生大幅度振動(dòng)或擺動(dòng)后，板易引起毛細管硅油泄流，造成檢維修更換困難，對整個(gè)儲罐液位監測帶來(lái)板大安全隱患。
電子遠傳變送器
　　電子遠傳變送器正是為了解決以上問(wèn)題應運而生的理想解決方案，其原理是利用2臺3051S變送器進(jìn)行測量，相當于將1臺雙法蘭隔膜差壓變送器拆分成2部分進(jìn)行安裝，一臺測量變換爐進(jìn)口壓力，一臺測量變換爐出口壓力。2臺3051S變送器直接采用普通雙絞線(xiàn)屏蔽電纜連接，通過(guò)內部相應通信協(xié)議進(jìn)行信號傳輸通信，一臺為主變送器內置同步電路板，另一臺為輔變送器與主變送器保持同步通信，確保兩臺變送器在同一個(gè)時(shí)間采樣點(diǎn)同步采樣。使兩臺變送器成為一個(gè)整體。如圖3所示，下部的3051S變送器作為主表，上部的3051S作為副表，通過(guò)信號通信，由主表同步計算出兩者之間的差壓。
 
　　電子遠傳變送器在變換爐進(jìn)出口差壓上的應用，解決了引壓管過(guò)長(cháng)帶來(lái)的弊端，同時(shí)其壓力信號通過(guò)通信電纜傳輸，極大地提升了信號測量的準確性，還解決了引壓管過(guò)長(cháng)帶來(lái)的測量滯后問(wèn)題。在整個(gè)變送器安裝使用環(huán)節上，安裝維護工作量減少，故障率明顯降低，使儀表測量數據更加準確快速，為生產(chǎn)監控人員提供了準確可靠的測量數據。
　　電子遠傳變送器應用在10000m³甲醇儲罐上，解決了毛細管過(guò)長(cháng)帶來(lái)的弊端和問(wèn)題。還將隔膜直接安裝在儲罐上，通過(guò)電纜進(jìn)行信號傳輸，變送器測量響應速度明顯快于毛細管隔膜變送器。另外3051S ERS電子遠傳變送器可提供每個(gè)壓力變送器讀數的實(shí)時(shí)訪(fǎng)間和液位或體積測量的比例輸出:在DCS后臺系統.上可同時(shí)顯示主表測量壓力值、副表測量壓力值和主副表經(jīng)過(guò)計算后的差壓值。此外羅斯蒙特305ISERS電遠傳變送器可通過(guò)傳感器的自診斷功能和可選配的過(guò)程報警功能，實(shí)現變送器測量回路的主動(dòng)維護和故障排除。該套測量系統最高可以測量法蘭間距高達100m的差壓及液位高度，對于傳統毛細管液位計是完全無(wú)法實(shí)現如此高間距的工況測量，儲罐示意圖如圖4所示。
 
　　測量材質(zhì)的創(chuàng )新傳統不銹鋼隔膜壓力變送器在煤化工行業(yè)中應用較普遍，主要應用在槽罐等液位測量及其他工況測量，隔膜壓力變送器膜片在材質(zhì)選用.上常用的多為316L. 316 或哈氏臺金等材質(zhì)。在煤化工生產(chǎn)工藝.過(guò)程中，以上材質(zhì)的膜片在普通介質(zhì)的測量中使用中，膜片材質(zhì)均可有效保證測埋準確性及測量穩定性，整體膜片在使用中均有較長(cháng)使用年限。
　　隨著(zhù)煤化工行業(yè)氣化爐的產(chǎn)氣量越來(lái)越大，對壓力、液位及流的測數據要求越來(lái)越嚴格,常規材質(zhì)膜片的隔膜壓力變送器在煤氣化工段使用顯得故障卒猛.增。常規316L 材質(zhì)膜片在氣化工況場(chǎng)臺下，不能有效地防止氫滲，使用一段時(shí)間后會(huì )出現膜盒變硬、膜盒鼓泡、測量學(xué)點(diǎn)漂移及輸出.不穩定等多種故障及問(wèn)題。嚴重影響氣化爐運行中關(guān)鍵參數的測量。特別是在黑灰水、冷卻水等.含有煤灰介質(zhì)的工況下，常規隔膜壓力變送器使用壽命周期明顯降低，對整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程工藝監控帶來(lái)極大生產(chǎn)安全隱患，同時(shí)常規膜片材質(zhì)的隔膜壓力變送器故障牢的增加，也增加了檢維修工作人員日常工作量，檢維修的同時(shí)帶來(lái)檢維修事散的發(fā)生。由于關(guān)鍵部位儀表的失效導致連續生戶(hù)時(shí)常被中斷，給整個(gè)生產(chǎn)系統帶來(lái)被動(dòng)，對化工企業(yè)帶來(lái)檢維修安全事故風(fēng)險并造成很大的經(jīng)濟損失。
　　結合常規隔膜壓力變送器膜片故摩進(jìn)行分析，其在煤氣化工段主要受煤氣化介質(zhì)中煤灰的沖刷善損及工藝氣體中氫滲造成膜片故障，鍍金及金剛膜片很好解決了以上的痛點(diǎn)。
鍍金膜片隔膜壓力變送器
　　在氣化工況防氫滲應用中，常用方式一是增加膜片厚度(鍍層法),二是使用低氫滲牢膜片(隔離法)，以此來(lái)延緩氫滲問(wèn)題的發(fā)生。隔高法常采用聚四氟乙烯貼膜，即在316L膜片表面在貼上一層聚四氟乙烯膜片，以此起到.金屬膜片和介質(zhì)隔離。但該解決方案存在如下映點(diǎn):①聚四氟乙.烯隔膜- .般厚度在0.04 mm,安裝.使用中需要利用特制耦臺劑進(jìn)行粘貼，粘貼中還要確保貼膜和膜片直接無(wú)氣泡存在，安裝要求非?？量滩⑶也僮饕幏稑藴薀o(wú)法確.保統-一;②聚四氟乙烯膜片受限于材質(zhì)物理特性，無(wú)法運用在高溫工況，只能用在180 C以?xún)裙r, .否則聚四氟乙烯將失效:③聚四氟乙烯材質(zhì)偏軟，工況中出現顆粒等易磨損因素時(shí)很快會(huì )破損，導致失效;④由于膜片外部貼上聚四氟乙烯膜片，其測量相應會(huì )相對滯后，測量精度稍差。綜上所述聚四氟乙烯的隔高法使用局限性較大，常用于一般常溫、常壓且介質(zhì)干凈無(wú)蘑損顆粒的工況下，對于煤化工領(lǐng)域來(lái)說(shuō)該方案不具備實(shí)際應用價(jià)值。
　　目前在氣化苛刻工況下，逐漸應用了鍍層法，即在儀表基準.膜片上鍍金。金在使用中有很好的致密性、耐蝕性和延展性，膜.片鍍金后，有效防止氣化工況介質(zhì)中H,滲透，又有效解決了膜片氫脆和氫滲對隔膜壓力變送器測量問(wèn)題。
　　隔膜壓力變送器在氣化爐工況中應用非常廣泛，由于其具備了如下優(yōu)點(diǎn):鍍金層非常薄，為微米級厚度，就解決了氫滲問(wèn)題，同時(shí)，由于金具備板.佳的柔韌性對膜片壓力敏感性影響可以忽略不計，在確保測量精度的同時(shí)也確保整套測量系統的實(shí)時(shí)響應性，完美地解決了該類(lèi)工況的難點(diǎn)。為了針對磨損嚴重的工況，羅斯蒙特還有針對性地開(kāi)發(fā)出了兩款不同厚度的鍍金層，以便更加有效和針對性地解決此類(lèi)問(wèn)題。
金剛涂層膜片隔膜壓力變送器
　　金剛涂層膜片隔膜壓力變送器是羅斯蒙特在隔膜壓力變送器膜片材質(zhì)上的一-種技術(shù)優(yōu)化，該金剛膜片在氣化黑灰水.上介質(zhì)中使用，防磨能力是普通不銹鋼膜片的10倍，是加厚不銹鋼膜片的5倍。在氣化介質(zhì)抗氫滲能力上，使用在500 C的過(guò)程溫度條件下，金剛膜片的使用壽命是普通不銹鋼膜片的80倍，其使用溫度范圍在-75~425℃，使用介質(zhì)溫度范圍較廣。在測量精度上，金剛膜片涂層厚度僅為1~2μm，對傳感器測量精度無(wú)任何影響。既防氫滲又抗磨損，是羅斯蒙特金剛膜片最顯著(zhù)的特性。
　　金剛涂層膜片壓力隔膜變送器在現場(chǎng)應用場(chǎng)所主要是煤漿槽液位、磨煤機、氣化爐液位、洗滌塔液位、鎖斗沖洗水槽液位、水煤氣液位及流量測量上。例如測量煤氣化工段中黑灰水洗滌塔工段的液位，其工況溫度在240℃，壓力在6.8MPa左右，且工藝介質(zhì)具有較多的煤灰，介質(zhì)成份復雜，測量過(guò)程易堵塞，膜片容易氫滲、易磨損。該液位的穩定測量在整個(gè)工藝監控中非常關(guān)鍵，同時(shí)還參與安全聯(lián)鎖。常規膜片使用不到一個(gè)月膜片就報廢,導致測量故障。通過(guò)優(yōu)化改進(jìn)，在該工況點(diǎn)測量采用金剛涂層膜片后，解決了氫滲及磨損問(wèn)題，極大地延長(cháng)了隔膜變送器的使用周期，確保了液位計測量準確可靠，減少了檢維修人員更換液位計頻次，降低了資金投入，同時(shí)降低了非計劃停車(chē)帶來(lái)的故障影響，顯著(zhù)提高了生產(chǎn)工藝的穩定性，對于提升企業(yè)經(jīng)濟效益有巖很大的幫助。
金剛涂層膜片的優(yōu)化應用，為煤化工行業(yè)解決了關(guān)鍵性難題，特別是在煤氣化工段解決了氫滲、磨損等造成膜片損壞問(wèn)題，為煤化工企業(yè)在檢測液位及壓力、流量等測量設備上提供了強有力的技術(shù)保證，實(shí)現了大型煤化工長(cháng)周期穩定運行。
結束語(yǔ)
　　隨著(zhù)大型煤化工行業(yè)在不斷地快速發(fā)展，現場(chǎng)工藝控制測量中越來(lái)越多的壓力變送器參與到了聯(lián)鎖或SIS系統中，這對測量?jì)x表的穩定性及使用周期.上都提出了嚴格的要求。壓力變送器生產(chǎn)企業(yè)也隨之不斷地進(jìn)行更新?lián)Q代，變送器的測量形式及測量材質(zhì)也在不斷地推陳出新，告類(lèi)新型式壓力變送器在不斷發(fā)展和創(chuàng )新。通過(guò)運用新的儀表測量技術(shù)和新的測量材質(zhì)，更好地解決工藝過(guò)程控制中遇到的測量控制技術(shù)難題，逐步降低檢維修安全風(fēng)險，逐步提高化工企業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)測量?jì)x表長(cháng)周期穩定運行。