雙法蘭差壓變送器在化工工業(yè)的應(yīng)用

摘要：本文闡述了雙法蘭差壓變送器的安裝,、調(diào)試、維護(hù),、故障處理等方面的使用經(jīng)驗(yàn)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(yīng)用十分廣泛的液位測(cè)量?jī)x表，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、精度高,、線性好,、便于安裝與維護(hù)、易于組合成控制系統(tǒng),，用于連續(xù)或間歇生產(chǎn)過(guò)程的塔,、罐、槽等容器的液位連續(xù)測(cè)量和界位測(cè)量,。雙法蘭差壓變送器主要用于測(cè)量具有腐蝕性、黏度大,、易結(jié)晶,、低凝固點(diǎn)液位的被測(cè)介質(zhì)。

1設(shè)備簡(jiǎn)介

標(biāo)準(zhǔn)的雙法蘭差壓變送器包括下列部件：法蘭盤(pán),、毛細(xì)管、安裝支架,、測(cè)量表頭,。

1.1法蘭盤(pán)

法蘭盤(pán)用于將儀表與工藝設(shè)備進(jìn)行連接，同時(shí)法蘭盤(pán)膜盒部分用于壓力的測(cè)量,。法蘭盤(pán)有尺寸、壓力等級(jí)要求,，其尺寸與法蘭磅級(jí)應(yīng)與工藝設(shè)備相符,。

1.2毛細(xì)管

毛細(xì)管用于連接法蘭盤(pán)與測(cè)量表頭,，管內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)件,，可以將測(cè)量表頭安裝固定至現(xiàn)場(chǎng)保溫保護(hù)箱或安裝支架。

1.4測(cè)量表頭

電氣連接,、電路板和可選的液晶顯示頭式測(cè)量表頭的組成部分。

(1)電氣連接,。提供1/2NPT的標(biāo)準(zhǔn)電氣接口，用于4～20mA等其它信號(hào)的連接,，大部分的表頭左右各分部1個(gè)連接口,，方便現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝過(guò)程中的位置調(diào)整,。

(2)電路板。電路板位于測(cè)量表頭內(nèi)部,，與測(cè)量表頭使用排線連接，根據(jù)工作需要可進(jìn)行拆卸,。

(3)液晶顯示頭,。用于現(xiàn)場(chǎng)顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值，可根據(jù)實(shí)際需要顯示不同的單位標(biāo)示(使用HART手操器進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)修改),，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中的與工藝就地液位計(jì)進(jìn)行數(shù)值對(duì)比。

2選型注意事項(xiàng)

2.1確定壓力變送器的型號(hào)

壓力變送器的型號(hào)確定是指測(cè)量表頭的型號(hào)確認(rèn),，其確認(rèn)過(guò)程中需根據(jù)測(cè)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(xì)管連接形式,、是否帶液晶表頭等參數(shù)進(jìn)行型號(hào)選擇,。其中是否帶液晶表頭的選擇要根據(jù)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?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，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(hào)

膜片密封件組件型號(hào)確定是指法蘭盤(pán)及毛細(xì)管的型號(hào)確認(rèn)，其確認(rèn)過(guò)程中需根據(jù)膜片密封件類(lèi)型,、密封件位置,、毛細(xì)管充罐液、毛細(xì)管連接長(zhǎng)度等參數(shù)進(jìn)行型號(hào)選擇,。其中毛細(xì)管充罐液要根據(jù)測(cè)量介質(zhì)的溫度進(jìn)行選擇,，若充罐液選擇不當(dāng),，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(yīng)測(cè)量介質(zhì)溫度，導(dǎo)致儀表無(wú)法正常測(cè)量,。

3安裝注意事項(xiàng)

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

(2)雙法蘭差壓變送器安裝要考慮毛細(xì)管長(zhǎng)度的限制。

(3)雙法蘭差壓變送器安裝過(guò)程中毛細(xì)管的彎曲半徑應(yīng)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(xiàn)擠壓,，以免影響壓力正常測(cè)量和傳遞。

(5)雙法蘭差壓變送器的毛細(xì)管應(yīng)采取保護(hù)固定,。懸空部分應(yīng)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(xì)管晃動(dòng)影響壓力測(cè)量和傳遞,。

(6)雙法蘭差壓變送器的毛細(xì)管應(yīng)有絕熱措施,。在選型過(guò)程中為滿足測(cè)量介質(zhì)溫度要求，毛細(xì)管充罐液分為低溫充罐液和高溫充罐液,，因此必須對(duì)毛細(xì)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(xì)管充罐液的相態(tài)導(dǎo)致壓力測(cè)量偏差,。

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

4調(diào)試方法

零點(diǎn)遷移

在使用差壓變送器測(cè)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(dāng)H=0時(shí),，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的,。

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

 

p1=h1ρ2g+Hρ1g+p0(4-2)

p2=h2ρ2g+p0(4-3)

正,、負(fù)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(fù)壓室的壓差；H為被測(cè)液位的高度,；h1為正壓室取壓閥到變送器的高度,；h2為負(fù)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(xiàng),，也就是說(shuō),，當(dāng)H=0是，Δp=-(h2-h1)ρ2g,，對(duì)比無(wú)遷移情況，相當(dāng)于在負(fù)壓室多了一項(xiàng)壓力,，其固定數(shù)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(hào)。在無(wú)遷移時(shí),，當(dāng)H=0,Δp=0,這是變送器的輸出I0=4mA；當(dāng)H=Hmax,，Δp=Δpmax,，這時(shí)變送器輸出I0=20mA.但是有遷移時(shí)，根據(jù)式(4-4)可知,，由于有固定的差壓的存在，當(dāng)H=0時(shí),，變送器的輸入小于0,，其輸出必定小于4mA；當(dāng)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(shù)值,，也就是使物位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對(duì)應(yīng),，必須設(shè)法抵消固定壓差(h2-h1)ρ2g的作用，使得當(dāng)H=0時(shí),，變送器的輸出仍然回到4mA,，而當(dāng)H=Hmax時(shí)，變送器的輸出能為20mA,。根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用零點(diǎn)遷移的方法就能夠達(dá)到此目的,，即通過(guò)HART手操器等標(biāo)準(zhǔn)儀器調(diào)整變送器的測(cè)量下限,，以抵消固定壓差(h2-h1)ρ2g的作用。

這里HART手操器等標(biāo)準(zhǔn)儀器的作用,，其實(shí)質(zhì)是改變變送器的零點(diǎn)。遷移和調(diào)零都是使變送器的起始值與被測(cè)值相對(duì)應(yīng),，只不過(guò)零點(diǎn)調(diào)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(xì)管充罐液選型錯(cuò)誤,，充罐液使用溫度無(wú)法滿足設(shè)備操作溫度。

(2)雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管未固定，造成毛細(xì)管隨意擺動(dòng),。

(3)雙法蘭差壓變送器毛細(xì)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(shè)定過(guò)小。

5.2儀表指示較就地液位計(jì)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(cè)介質(zhì)實(shí)際密度較原設(shè)計(jì)密度偏大(小)。

(3)雙法蘭差壓變送器正(負(fù))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(cè)量具有腐蝕性、粘度大,、易結(jié)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(wěn)定的信號(hào)處理特點(diǎn),，能應(yīng)對(duì)各種過(guò)程條件,。

(3)重復(fù)性好，即使在困難的條件下也能確保液位測(cè)量的可靠性與精度,。

(4)調(diào)試簡(jiǎn)單,，維護(hù)量小,。

7結(jié)語(yǔ)

本文介紹了雙法蘭差壓變送器在化工裝置的應(yīng)用，從儀表選型,、調(diào)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(cè)量物位，使其滿足物位的精確穩(wěn)定測(cè)量的要求,，并能大限度的安全,、經(jīng)濟(jì)及合理的生產(chǎn)。