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雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí)的相關(guān)問(wèn)題探討
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雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí)的相關(guān)問(wèn)題探討

時(shí)間:2020-09-13 14:24:21

 摘要:雙法蘭差壓變送器以其原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精que度高、現(xiàn)場(chǎng)操作及安裝方便等優(yōu)點(diǎn),在石油化工行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。闡述了雙法蘭差壓變送器應(yīng)用于液位測(cè)量時(shí)的基本原理,以3種安裝方案為例,介紹了負(fù)遷移量的計(jì)算過(guò)程,不論采用哪種方案,其安裝位置都不影響變送器的負(fù)遷移量,實(shí)際應(yīng)用中,tuijian變送器安裝于設(shè)備下管嘴下方的方案。并介紹了一些選型及安裝注意事項(xiàng)。mfv壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
雙法蘭差壓變送器在石油化工行業(yè)中非常廣泛地應(yīng)用于液位測(cè)量,具有原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精que度高、現(xiàn)場(chǎng)操作和安裝方便等優(yōu)點(diǎn),但在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中,一些細(xì)節(jié)很容易被忽視,導(dǎo)致其測(cè)量精度降低、維護(hù)難度增加。正確的雙法蘭差壓變送器選型計(jì)算和安裝,對(duì)提高測(cè)量精度,方便現(xiàn)場(chǎng)操作維護(hù)有著重要意義。
 
1 雙法蘭差壓變送器基本原理
雙法蘭差壓變送器又稱帶遠(yuǎn)傳裝置的差壓變送器,在普通差壓變送器基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)傳密封裝置,主要由法蘭連接件、感壓膜片、帶有隔離液的毛細(xì)管及變送器幾部分組成。其中敏感元件感壓膜片經(jīng)毛細(xì)管與變送器測(cè)量室相通,由感壓元件、毛細(xì)管、測(cè)量室組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有隔離液,一般為硅油。介質(zhì)壓力通過(guò)硅油傳遞到測(cè)量室,工作時(shí),被測(cè)介質(zhì)壓力作用在感壓膜片上,使膜片產(chǎn)生形變,然后通過(guò)毛細(xì)管內(nèi)的硅油將壓力傳遞到敏感元件上,進(jìn)而測(cè)出壓力。毛細(xì)管的外部套有金屬撓性保護(hù)管,長(zhǎng)度可選,省去了引壓管,安裝方便,解決了引壓管腐蝕和堵塞等問(wèn)題。但雙法蘭液位變送器不適用于負(fù)壓測(cè)量,設(shè)備負(fù)壓不在本文討論范圍之內(nèi)。
 
2 雙法蘭變送器安裝方案與遷移量計(jì)算
在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,當(dāng)密閉容器采用雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí),變送器有3種安裝方式:位于設(shè)備上管嘴上方、位于設(shè)備上下管嘴之間、位于設(shè)備下管嘴下方。下面就這3種方式做詳盡的遷移量計(jì)算和分析。
 
2.1 變送器位于設(shè)備上管嘴上方
變送器位于設(shè)備上管嘴上方安裝方案如圖1所示,根據(jù)液體壓強(qiáng)公式,要計(jì)算出設(shè)備的液位高度H,則需要測(cè)量出雙法蘭差壓變送器正負(fù)室兩側(cè)的差壓Δp。
 

變送器位于設(shè)備上管嘴上方安裝方案20200913142630.jpgmfv壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
式中。———液位高度;
p1———變送器正壓室側(cè)壓力;
p2———變送器負(fù)壓室側(cè)壓力;Δp———變送器正負(fù)壓側(cè)差壓;
ρ———硅油密度;ρ介———設(shè)備內(nèi)介質(zhì)密度;
g———重力加速度;p′1———設(shè)備上管嘴壓力;p′2———設(shè)備下管嘴壓力;h1———正壓側(cè)距離下管嘴的垂直距離;
h2———負(fù)壓側(cè)距離上管嘴的垂直距離;
L———設(shè)備上下管嘴法蘭間距(取源間距)。由式(1)~式(3)得出:
20200913142652.jpg
當(dāng)H在零位時(shí),變送器負(fù)壓端受到的壓力為ρgL,所以負(fù)遷移量為ρgL,負(fù)遷移量只與ρ及L有關(guān)。
 
2.2 變送器位于設(shè)備上下管嘴之間
變送器位于設(shè)備上下管嘴之間的安裝方案如圖2所示,當(dāng)變送器位于設(shè)備上下管嘴之間時(shí),通過(guò)液體壓強(qiáng)公式的計(jì)算,得出H的計(jì)算公式同式(5)。當(dāng)H在零位時(shí),變送器負(fù)壓端受到的壓力為ρgL,所以負(fù)遷移量為ρgL,負(fù)遷移量只與ρ及L有關(guān)。
變送器位于設(shè)備上下管嘴之間安裝方案
2.3 變送器位于設(shè)備下管嘴下方
變送器位于設(shè)備下管嘴下方的安裝方案如圖3所示,通過(guò)液體壓強(qiáng)公式的計(jì)算,得出H的計(jì)算公式同式(5)。同2.1節(jié)、2.2節(jié)分析情況一樣,當(dāng)H在零位時(shí),變送器負(fù)壓端受到的壓力為ρgL,同樣需要負(fù)遷移,負(fù)遷移量仍然為ρgL,只與ρ及L有關(guān)。
變送器位于設(shè)備下管嘴下方安裝方案
從上述3種安裝方式的計(jì)算過(guò)程不難發(fā)現(xiàn),無(wú)論雙法蘭差壓變送器采用何種安裝方案,其安裝位置都不會(huì)改變變送器的負(fù)遷移量。同時(shí),一旦變送器硅油密度確定,設(shè)備開(kāi)口法蘭間距確定后,負(fù)遷移量就確定了,不會(huì)隨著安裝方案、介質(zhì)密度或液位高度而改變。
 
3 安裝方案分析及選擇
1)采用變送器位于設(shè)備上管嘴上方的方案
時(shí),變送器正壓側(cè)壓力p1=p′1-ρgh1,當(dāng)h1>p′1/ρg或者0<p′1<ρgh1時(shí),p1<0,此時(shí)變送
器正壓側(cè)膜片就會(huì)承受負(fù)壓。同理,負(fù)壓側(cè)壓力p2=p′2-ρgh2,當(dāng)h2>p′2/ρg或者0<p′2<ρgh2時(shí),p2<0,此時(shí)變送器負(fù)壓側(cè)膜片就會(huì)承受負(fù)壓。該負(fù)壓是毛細(xì)管中的硅油施加給膜片的反方向壓力,若變送器長(zhǎng)期處于負(fù)壓,就會(huì)影響到膜
片的靈敏度和變送器的精度,甚至導(dǎo)致膜片形變。
2)采用變送器位于設(shè)備上下管嘴之間的方案時(shí),變送器正壓側(cè)壓力為p1=p′1-ρgh1,負(fù)壓側(cè)壓力為p2=p′2+ρgh2,跟1)的情況類似,當(dāng)h1>p′1/ρg或者0<p′1<ρgh1時(shí),p1<0,那么變送器膜片就會(huì)承受負(fù)壓,反方向受力,進(jìn)而影響膜片性能。
3)采用變送器位于設(shè)備下管嘴下方的方案時(shí),變送器正壓側(cè)壓力為p1=p′1+ρgh1,負(fù)壓側(cè)壓力為p2=p′2+ρgh2,該安裝方式下,無(wú)論h1和h2是多大,或者p′1和p′2是多少,都不會(huì)在變送器正負(fù)壓側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓,對(duì)膜片也不會(huì)產(chǎn)生反方向的力。
 
綜上所述,當(dāng)采用雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí),#好是將變送器安裝在設(shè)備下管嘴的下方,當(dāng)設(shè)備下方?jīng)]有合適的位置時(shí),也要注意,h1和h2不能過(guò)大,即變送器與上下取壓點(diǎn)之間的距離不能過(guò)大,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,可以根據(jù)工藝提供的操作參數(shù)及條件通過(guò)公式提前核算一下。
 
4材質(zhì)選擇
雙法蘭差壓變送器在選型時(shí),要根據(jù)具體的工作環(huán)境和所接觸介質(zhì)的特性,選擇變送器的外殼材質(zhì)、法蘭材質(zhì)和接液材質(zhì)。變送器的外殼材質(zhì)通常有鋁合金和不銹鋼,考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用性,外殼材質(zhì)一般選擇鋁合金,但當(dāng)工作環(huán)境有一定的腐蝕性時(shí),建議選擇不銹鋼。由于法蘭不接液,建議與設(shè)備法蘭管嘴材質(zhì)一致。
 
變送器的接液部分主要指的是感壓膜片,對(duì)于常規(guī)油品、水等無(wú)腐蝕性介質(zhì),膜片材質(zhì)通常選擇316或者316L不銹鋼,若變送器用于測(cè)量具有腐蝕性介質(zhì)時(shí),需要根據(jù)不同介質(zhì)的物理和化學(xué)特性,選擇合適的感壓膜片材質(zhì)。如:對(duì)于含有低濃度堿液的介質(zhì),建議選擇哈氏合金C;對(duì)于含有硫酸的介質(zhì),可以根據(jù)硫酸的濃度和溫度選擇哈氏合金B、哈氏合金C或者鉭合金材質(zhì);對(duì)于高溫高壓的臨氫工況,膜片可以選擇316L加鍍金等材質(zhì)。
 
當(dāng)雙法蘭差壓變送器配沖洗環(huán)時(shí),要注意沖洗環(huán)也接液,選材時(shí)也要充分考慮所接觸介質(zhì)的特性。對(duì)于腐蝕性非常強(qiáng)的介質(zhì),膜片的使用壽命會(huì)有影響。需要根據(jù)膜片材質(zhì)在特定介質(zhì)中的腐蝕曲線,并結(jié)合工藝、材料專業(yè)和供貨廠家進(jìn)行綜合評(píng)估,#好在智能儀表管理系統(tǒng)中增設(shè)膜片更換預(yù)警。
 
5其他注意事項(xiàng)
1)一般情況下,當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性、易結(jié)晶、黏度大、低凝固等特性時(shí),常選用雙法蘭差壓變送器來(lái)測(cè)量液位。對(duì)于結(jié)晶較為嚴(yán)重或者黏度過(guò)大的介質(zhì),除了選用雙法蘭差壓變送器,還需要對(duì)設(shè)備管嘴和取源閥進(jìn)行保溫伴熱,如果效果仍然不
理想,可以在法蘭連接處加裝沖洗環(huán),接入沖洗液或吹掃蒸汽,定期沖洗,保證感壓膜片的清潔以及法蘭管嘴的通暢。
 
2)雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管中的填充硅油需要根據(jù)介質(zhì)#高操作溫度進(jìn)行選擇,常用的有低溫硅油和高溫硅油,低溫硅油使用范圍為-45~205℃;高溫硅油使用范圍一般為0~315℃。在設(shè)計(jì)時(shí),當(dāng)介質(zhì)溫度高于205℃時(shí),建議使用高溫硅油,但高溫硅油在較低環(huán)境溫度中使用時(shí),其壓力傳遞性能會(huì)受到影響。比如北方的冬天,當(dāng)環(huán)境溫度在零下時(shí),高溫硅油就有凝結(jié)的現(xiàn)象,會(huì)造成測(cè)量失真,這種工況下要做好毛細(xì)管的保溫伴熱工作,但伴熱溫度不宜過(guò)高,20℃左右即可;或者延長(zhǎng)設(shè)備上的取壓管嘴長(zhǎng)度,盡量讓介質(zhì)接觸到硅油時(shí)的溫度低于205℃,這樣就可以選擇低溫硅油,進(jìn)而解決了高溫硅油在低溫環(huán)境需要伴熱的問(wèn)題。
3)選擇毛細(xì)管長(zhǎng)度時(shí),正負(fù)壓側(cè)的毛細(xì)管盡量一樣長(zhǎng),這樣可以有效避免因?yàn)檎?fù)壓側(cè)響應(yīng)時(shí)間的不同,導(dǎo)致的測(cè)量誤差。
 
6結(jié)束語(yǔ)
雙法蘭差壓變送器是一款應(yīng)用非常成熟和廣泛的儀表,但在設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中,容易忽略一些介質(zhì)特性及周邊環(huán)境等細(xì)節(jié),導(dǎo)致測(cè)量效果不理想。通過(guò)分析和總結(jié)雙法蘭差壓變送器在測(cè)量液位時(shí)較常見(jiàn)的安裝選型問(wèn)題,具有很好的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和參考意義。
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