雙法蘭差壓變送器由于其特殊性,與其它像單法蘭差變送器有所不同。雙法蘭差壓變送器用于連續或間歇生產過程的塔、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、低凝固點液位的被測介質。下面用通俗易懂的語言解析雙法蘭差壓變送器在化工石油生產中的一些典型應用。
一、雙法蘭差壓變送器在化工石油選型注意點
1 確定雙法蘭差壓力變送器的型號
壓力變送器的型號確定是指測量表頭的型號確認,其確認過程中需根據測量壓力范圍、輸出方式(4~20mA 帶HART協議方式)、過程法蘭類型、毛細管連接形式、是否帶液晶表頭等參數進行型號選擇。其中是否帶液晶表頭的選擇要根據變送器使用環境溫度,若使用環境溫度過低( 零下25℃以下),則不建議帶液晶表頭,因為根據現場實際應用經驗,環境溫度過低則液晶顯示屏將無法顯示。
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管的型號確認,其確認過程中需根據膜片密封件類型、密封件位置、毛細管充罐液、毛細管連接長度等參數進行型號選擇。其中毛細管充罐液要根據測量介質的溫度進行選擇,若充罐液選擇不當,則可能造成MDSDP150系列雙法蘭差壓變送器在使用過程中無法適應測量介質溫度,導致儀表無法正常精確測量。
二、變送器安裝注意事項
(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度的限制。
(3) 雙法蘭差壓變送器安裝過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程中要注意法蘭盤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) 角鋼進行固定,防止因大風等外部環境造成毛細管晃動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。在選型過程中為滿足測量介質溫度要求,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,防止因外部環境溫度的變化影響毛細管充罐液的相態導致壓力測量偏差。
(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足儀表防護要求。
三、變送器調試方法
零點遷移
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 之間有如下關系
Δp=Hρg(4-1)
這就屬于一般的“無遷移”情況。當H=0 時,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際應用中,往往H 和Δp 之間的對應關系不那么簡單。
雙法蘭差壓變送器測量密閉容器物位。若被測介質密度為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,當H=0 是,Δp=-(h2- h1)ρ2g,對比無遷移情況,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。在無遷移時,當H=0,Δp=0, 這是變送器的輸出I0=4mA ;當H=Hmax,Δp=Δpmax,這時變送器輸出I0=20mA. 但是有遷移時,根據式(4-4) 可知,由于有固定的差壓的存在,當H=0 時,變送器的輸入小于0,其輸出必定小于4mA ;當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,必須設法抵消固定壓差(h2- h1)ρ2g 的作用,使得當H=0 時,變送器的輸出仍然回到4mA,而當H=Hmax 時,變送器的輸出能為20mA。根據工程實際經驗,采用零點遷移的方法就能夠達到此目的,即通過表頭上按鍵或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,其實質是改變變送器的零點。遷移和調零都是使變送器的起始值與被測值相對應,只不過零點調整量通常較小,而零點遷移量則比較大。
四、變送器常見故障及處理方法
4.1 儀表指示波動
(1) 雙法蘭差壓變送器毛細管充罐液選型錯誤,充罐液使用溫度無法滿足設備操作溫度。(2) 雙法蘭差壓變送器毛細管未固定,造成毛細管隨意擺動。
(3) 雙法蘭差壓變送器毛細管未做絕熱措施,受環境溫度影響較大。
(4) 雙法蘭差壓變送器阻尼時間設定過小。
4.2 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) 法蘭盤在固定過程中墊片與法蘭膜盒面產生擠壓,造成膜盒自由狀態下受力,將法蘭盤拆除更換墊片重新緊固。
(2) 被測介質實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漂移。
五、雙法蘭差壓變送器的優點
(1) 可測量具有腐蝕性、粘度大、易結晶、低凝固點特性介質的物位。
(2) 具有較高的靈敏度與穩定的信號處理特點,能應對各種過程條件。
(3) 重復性好,即使在最困難的條件下也能確保液位測量的可靠性與精度。
(4) 調試簡單,維護量小。
六、雙法蘭差壓變送器也適用于以下工況
(1)較高的罐和塔
如蒸餾塔、發酵罐等高設備,上下取壓間距比較大,如6m以上,采用ERS系統可以有效消除長毛細管的測量誤差,縮短響應時間,提高整體測量性能。
(2)差壓大而靜壓小的工況ERS通過測量壓力計算得到差壓,要保證差壓信號的精度,靜壓SP與差壓DP的比值不能超過變送器的最小精度要求,即(SP+DP): DP<100:1,若在30:1以內效果更好一些。
(3)較大的環境溫差或需伴熱的場合ERS不需要導壓管或毛細管,從根本上消除了環境溫度對測量的影響。
(3)安裝比較復雜的工況ERS只需單獨固定兩臺變送器,然后連接通訊電纜即可,安裝簡單,維護方便。ERS制造廠提供3種標準長度的通訊電纜:15m、30m、45m,選型時應根據實際安裝位置進行選擇。訂貨時需向制造廠提供3個量程:主表需要提供差壓及壓力量程,副表只需提供壓力量程。兩臺表的壓力量程推薦統一(差壓加靜壓),以便現場高低壓側互換。