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)過程中應(yīng)用十分廣泛的液位測量儀表，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、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)過程的塔、罐、槽等容器的液位連續(xù)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(jié)晶、低凝固點(diǎn)液位的被測介質(zhì)。

1設(shè)備簡介

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

1.1法蘭盤

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

1.2毛細(xì)管

毛細(xì)管用于連接法蘭盤與測量表頭，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，可以將測量表頭安裝固定至現(xiàn)場保溫保護(hù)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(biāo)準(zhǔn)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個連接口，方便現(xiàn)場實(shí)際安裝過程中的位置調(diào)整。

(2)電路板。電路板位于測量表頭內(nèi)部，與測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)場顯示實(shí)時測量值，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)場調(diào)試過程中的與工藝就地液位計(jì)進(jìn)行數(shù)值對比。

2選型注意事項(xiàng)

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(rèn)，其確認(rèn)過程中需根據(jù)測量壓力范圍、輸出方式(4～20mA帶HART協(xié)議或Profibus等方式)、過程法蘭類型、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)境溫度過低(零下25℃以下)，則不建議帶液晶表頭，因?yàn)楦鶕?jù)現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，環(huán)境溫度過低則液晶顯示屏將無法顯示。

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及毛細(xì)管的型號確認(rèn)，其確認(rèn)過程中需根據(jù)膜片密封件類型、密封件位置、毛細(xì)管充罐液、毛細(xì)管連接長度等參數(shù)進(jìn)行型號選擇。其中毛細(xì)管充罐液要根據(jù)測量介質(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程中無法適應(yīng)測量介質(zhì)溫度，導(dǎo)致儀表無法正常測量。

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)管長度的限制。

(3)雙法蘭差壓變送器安裝過程中毛細(xì)管的彎曲半徑應(yīng)大于50mm。

(4)雙法蘭差壓變送器安裝過程中要注意法蘭盤墊片與膜盒之間不能出現(xiàn)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(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)管晃動影響壓力測量和傳遞。

(6)雙法蘭差壓變送器的毛細(xì)管應(yīng)有絕熱措施。在選型過程中為滿足測量介質(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，將變送器測量表頭安裝至保溫保護(hù)箱內(nèi)，保證測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量液位時，一般來說，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“無遷移”情況。當(dāng)H=0時，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之間的對應(yīng)關(guān)系不那么簡單。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(xì)管充罐液密度為ρ2(通常ρ2>ρ1)，這時正、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，當(dāng)H=0是，Δp=-(h2-h1)ρ2g，對比無遷移情況，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。在無遷移時，當(dāng)H=0,Δp=0,這是變送器的輸出I0=4mA；當(dāng)H=Hmax，Δp=Δpmax，這時變送器輸出I0=20mA.但是有遷移時，根據(jù)式(4-4)可知，由于有固定的差壓的存在，當(dāng)H=0時，變送器的輸入小于0，其輸出必定小于4mA；當(dāng)H=Hmax時，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，變送器的輸出仍然回到4mA，而當(dāng)H=Hmax時，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HART手操器等標(biāo)準(zhǔn)儀器調(diào)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(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值相對應(yīng)，只不過零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。

5常見故障及處理方法

5.1儀表指示波動

(1)雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管充罐液選型錯誤，充罐液使用溫度無法滿足設(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。

(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間設(shè)定過小。

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)法蘭盤在固定過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，將法蘭盤拆除更換墊片重新緊固。

(2)被測介質(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)定的信號處理特點(diǎn)，能應(yīng)對各種過程條件。

(3)重復(fù)性好，即使在困難的條件下也能確保液位測量的可靠性與精度。

(4)調(diào)試簡單，維護(hù)量小。

7結(jié)語

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量物位，使其滿足物位的精確穩(wěn)定測量的要求，并能大限度的安全、經(jīng)濟(jì)及合理的生產(chǎn)。