雙法蘭差壓變送器在化工工業(yè)的應用

摘要：本文闡述了雙法蘭差壓變送器的安裝、調試、維護、故障處理等方面的使用經(jīng)驗其作為物位變送器使用的優(yōu)點(diǎn)。

0引言

雙法蘭差壓變送器是石油、化工和石化生產(chǎn)過(guò)程中應用十分廣泛的液位測量?jì)x表，其特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、精度高、線(xiàn)性好、便于安裝與維護、易于組合成控制系統，用于連續或間歇生產(chǎn)過(guò)程的塔、罐、槽等容器的液位連續測量和界位測量。雙法蘭差壓變送器主要用于測量具有腐蝕性、黏度大、易結晶、低凝固點(diǎn)液位的被測介質(zhì)。

1設備簡(jiǎn)介

標準的雙法蘭差壓變送器包括下列部件：法蘭盤(pán)、毛細管、安裝支架、測量表頭。

1.1法蘭盤(pán)

法蘭盤(pán)用于將儀表與工藝設備進(jìn)行連接，同時(shí)法蘭盤(pán)膜盒部分用于壓力的測量。法蘭盤(pán)有尺寸、壓力等級要求，其尺寸與法蘭磅級應與工藝設備相符。

1.2毛細管

毛細管用于連接法蘭盤(pán)與測量表頭，管內填充硅油，起到壓力傳遞的作用。

1.3安裝支架

安裝支架屬于標準件，可以將測量表頭安裝固定至現場(chǎng)保溫保護箱或安裝支架。

1.4測量表頭

電氣連接、電路板和可選的液晶顯示頭式測量表頭的組成部分。

(1)電氣連接。提供1/2NPT的標準電氣接口，用于4～20mA等其它信號的連接，大部分的表頭左右各分部1個(gè)連接口，方便現場(chǎng)實(shí)際安裝過(guò)程中的位置調整。

(2)電路板。電路板位于測量表頭內部，與測量表頭使用排線(xiàn)連接，根據工作需要可進(jìn)行拆卸。

(3)液晶顯示頭。用于現場(chǎng)顯示實(shí)時(shí)測量值，可根據實(shí)際需要顯示不同的單位標示(使用HART手操器進(jìn)行內部參數修改)，便于現場(chǎng)調試過(guò)程中的與工藝就地液位計進(jìn)行數值對比。

2選型注意事項

2.1確定壓力變送器的型號

壓力變送器的型號確定是指測量表頭的型號確認，其確認過(guò)程中需根據測量壓力范圍、輸出方式(4～20mA帶HART協(xié)議或Profibus等方式)、過(guò)程法蘭類(lèi)型、毛細管連接形式、是否帶液晶表頭等參數進(jìn)行型號選擇。其中是否帶液晶表頭的選擇要根據變送器使用環(huán)境溫度，若使用環(huán)境溫度過(guò)低(零下25℃以下)，則不建議帶液晶表頭，因為根據現場(chǎng)實(shí)際應用經(jīng)驗，環(huán)境溫度過(guò)低則液晶顯示屏將無(wú)法顯示。

2.2確定膜片密封件組件型號

膜片密封件組件型號確定是指法蘭盤(pán)及毛細管的型號確認，其確認過(guò)程中需根據膜片密封件類(lèi)型、密封件位置、毛細管充罐液、毛細管連接長(cháng)度等參數進(jìn)行型號選擇。其中毛細管充罐液要根據測量介質(zhì)的溫度進(jìn)行選擇，若充罐液選擇不當，則可能造成雙法蘭差壓變送器在使用過(guò)程中無(wú)法適應測量介質(zhì)溫度，導致儀表無(wú)法正常測量。

3安裝注意事項

(1)雙法蘭差壓變送器安裝位置應易于維護，便于觀(guān)察，且靠近取壓部件。

(2)雙法蘭差壓變送器安裝要考慮毛細管長(cháng)度的限制。

(3)雙法蘭差壓變送器安裝過(guò)程中毛細管的彎曲半徑應大于50mm。

(4)雙法蘭差壓變送器安裝過(guò)程中要注意法蘭盤(pán)墊片與膜盒之間不能出現擠壓，以免影響壓力正常測量和傳遞。

(5)雙法蘭差壓變送器的毛細管應采取保護固定。懸空部分應使用40(或50)角鋼進(jìn)行固定，防止因大風(fēng)等外部環(huán)境造成毛細管晃動(dòng)影響壓力測量和傳遞。

(6)雙法蘭差壓變送器的毛細管應有絕熱措施。在選型過(guò)程中為滿(mǎn)足測量介質(zhì)溫度要求，毛細管充罐液分為低溫充罐液和高溫充罐液，因此必須對毛細管采取一定的絕熱措施，防止因外部環(huán)境溫度的變化影響毛細管充罐液的相態(tài)導致壓力測量偏差。

(7)雙法蘭差壓變送器若安裝在室外應考慮配套儀表保溫保護箱，將變送器測量表頭安裝至保溫保護箱內，保證測量表頭電路板及液晶顯示屏的使用溫度要求并滿(mǎn)足儀表防護要求。

4調試方法

零點(diǎn)遷移

在使用差壓變送器測量液位時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，其壓差Δp與液位高度H之間有如下關(guān)系

Δp=Hρg(4-1)

這就屬于一般的“無(wú)遷移”情況。當H=0時(shí)，作用在正、負壓室的壓力是相等的。

但是雙法蘭差壓變送器在實(shí)際應用中，往往H和Δp之間的對應關(guān)系不那么簡(jiǎn)單。例如圖1所示，雙法蘭差壓變送器測量密閉容器物位。若被測介質(zhì)密度為ρ1，雙法蘭差壓變送器毛細管充罐液密度為ρ2(通常ρ2>ρ1)，這時(shí)正、負壓室的壓力分別為

 

p1=h1ρ2g+Hρ1g+p0(4-2)

p2=h2ρ2g+p0(4-3)

正、負壓室間的壓差為

p1-p2=h1ρ2g+Hρ1g-h2ρ2g

即Δp=Hρ1g-(h2-h1)ρ2g(4-4)

式中;Δp為變送器正、負壓室的壓差；H為被測液位的高度；h1為正壓室取壓閥到變送器的高度；h2為負壓室取壓閥到變送器的高度。

將式(4-4)與式(4-1)相比較，就知道這是差壓減少了(h2-h1)ρ2g一項，也就是說(shuō)，當H=0是，Δp=-(h2-h1)ρ2g，對比無(wú)遷移情況，相當于在負壓室多了一項壓力，其固定數值為(h2-h1)ρ2g。假定采用的是DDZ-Ⅲ型差壓變送器，其輸出范圍為4～20mA的電流信號。在無(wú)遷移時(shí)，當H=0,Δp=0,這是變送器的輸出I0=4mA；當H=Hmax，Δp=Δpmax，這時(shí)變送器輸出I0=20mA.但是有遷移時(shí)，根據式(4-4)可知，由于有固定的差壓的存在，當H=0時(shí)，變送器的輸入小于0，其輸出必定小于4mA；當H=Hmax時(shí)，變送器的輸入小于Δpmax，其輸出必定小于20mA。為了使儀表的輸出能正確反映出物位的數值，也就是使物位的零值與滿(mǎn)量程能與變送器輸出的上、下限值相對應，必須設法抵消固定壓差(h2-h1)ρ2g的作用，使得當H=0時(shí)，變送器的輸出仍然回到4mA，而當H=Hmax時(shí)，變送器的輸出能為20mA。根據工程實(shí)際經(jīng)驗，采用零點(diǎn)遷移的方法就能夠達到此目的，即通過(guò)HART手操器等標準儀器調整變送器的測量下限，以抵消固定壓差(h2-h1)ρ2g的作用。

這里HART手操器等標準儀器的作用，其實(shí)質(zhì)是改變變送器的零點(diǎn)。遷移和調零都是使變送器的起始值與被測值相對應，只不過(guò)零點(diǎn)調整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。

5常見(jiàn)故障及處理方法

5.1儀表指示波動(dòng)

(1)雙法蘭差壓變送器毛細管充罐液選型錯誤，充罐液使用溫度無(wú)法滿(mǎn)足設備操作溫度。

(2)雙法蘭差壓變送器毛細管未固定，造成毛細管隨意擺動(dòng)。

(3)雙法蘭差壓變送器毛細管未做絕熱措施，受環(huán)境溫度影響較大。

(4)雙法蘭差壓變送器阻尼時(shí)間設定過(guò)小。

5.2儀表指示較就地液位計偏大(偏小)

(1)雙法蘭差壓變送器下(上)法蘭盤(pán)在固定過(guò)程中墊片與法蘭膜盒面產(chǎn)生擠壓，造成膜盒自由狀態(tài)下受力，將法蘭盤(pán)拆除更換墊片重新緊固。

(2)被測介質(zhì)實(shí)際密度較原設計密度偏大(小)。

(3)雙法蘭差壓變送器正(負)壓室取壓閥有異物或凍堵。

(4)雙法蘭差壓變送器零點(diǎn)漂移。

6雙法蘭差壓變送器的優(yōu)點(diǎn)

(1)可測量具有腐蝕性、粘度大、易結晶、低凝固點(diǎn)特性介質(zhì)的物位。

(2)具有較高的靈敏度與穩定的信號處理特點(diǎn)，能應對各種過(guò)程條件。

(3)重復性好，即使在困難的條件下也能確保液位測量的可靠性與精度。

(4)調試簡(jiǎn)單，維護量小。

7結語(yǔ)

本文介紹了雙法蘭差壓變送器在化工裝置的應用，從儀表選型、調試及故障處理等方面進(jìn)行了分析，期望有助于化工裝置如何選用雙法蘭差壓變送器測量物位，使其滿(mǎn)足物位的精確穩定測量的要求，并能大限度的安全、經(jīng)濟及合理的生產(chǎn)。