雙法蘭差壓變送器在石油化工行業(yè)中非常廣泛地應用于液位測量，具有原理和結構簡單、精que度高、現(xiàn)場操作和安裝方便等優(yōu)點，但在設計和施工過程中，一些細節(jié)很容易被忽視，導致其測量精度降低、維護難度增加。正確的雙法蘭差壓變送器選型計算和安裝，對提高測量精度，方便現(xiàn)場操作維護有著重要意義。

 

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傳裝置的差壓變送器，在普通差壓變送器基礎上增加了遠傳密封裝置，主要由法蘭連接件、感壓膜片、帶有隔離液的毛細管及變送器幾部分組成。其中敏感元件感壓膜片經(jīng)毛細管與變送器測量室相通，由感壓元件、毛細管、測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)壓力通過硅油傳遞到測量室，工作時，被測介質(zhì)壓力作用在感壓膜片上，使膜片產(chǎn)生形變，然后通過毛細管內(nèi)的硅油將壓力傳遞到敏感元件上，進而測出壓力。毛細管的外部套有金屬撓性保護管，長度可選，省去了引壓管，安裝方便，解決了引壓管腐蝕和堵塞等問題。但雙法蘭液位變送器不適用于負壓測量，設備負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算

在實際的設計過程中，當密閉容器采用雙法蘭差壓變送器測量液位時，變送器有３種安裝方式：位于設備上管嘴上方、位于設備上下管嘴之間、位于設備下管嘴下方。下面就這３種方式做詳盡的遷移量計算和分析。

 

２．１　變送器位于設備上管嘴上方

變送器位于設備上管嘴上方安裝方案如圖１所示，根據(jù)液體壓強公式，要計算出設備的液位高度Ｈ，則需要測量出雙法蘭差壓變送器正負室兩側的差壓Δｐ。

 

 

式中�。�———液位高度；

ｐ１———變送器正壓室側壓力；

ｐ２———變送器負壓室側壓力；Δｐ———變送器正負壓側差壓；

ρ———硅油密度；ρ介———設備內(nèi)介質(zhì)密度；

ｇ———重力加速度；ｐ′１———設備上管嘴壓力；ｐ′２———設備下管嘴壓力；ｈ１———正壓側距離下管嘴的垂直距離；

ｈ２———負壓側距離上管嘴的垂直距離；

Ｌ———設備上下管嘴法蘭間距（取源間距）。由式（１）～式（３）得出：

當Ｈ在零位時，變送器負壓端受到的壓力為ρｇＬ，所以負遷移量為ρｇＬ，負遷移量只與ρ及Ｌ有關。

 

２．２　變送器位于設備上下管嘴之間

變送器位于設備上下管嘴之間的安裝方案如圖２所示，當變送器位于設備上下管嘴之間時，通過液體壓強公式的計算，得出Ｈ的計算公式同式（５）。當Ｈ在零位時，變送器負壓端受到的壓力為ρｇＬ，所以負遷移量為ρｇＬ，負遷移量只與ρ及Ｌ有關。

２．３　變送器位于設備下管嘴下方

變送器位于設備下管嘴下方的安裝方案如圖３所示，通過液體壓強公式的計算，得出Ｈ的計算公式同式（５）。同２．１節(jié)、２．２節(jié)分析情況一樣，當Ｈ在零位時，變送器負壓端受到的壓力為ρｇＬ，同樣需要負遷移，負遷移量仍然為ρｇＬ，只與ρ及Ｌ有關。

從上述３種安裝方式的計算過程不難發(fā)現(xiàn)，無論雙法蘭差壓變送器采用何種安裝方案，其安裝位置都不會改變變送器的負遷移量。同時，一旦變送器硅油密度確定，設備開口法蘭間距確定后，負遷移量就確定了，不會隨著安裝方案、介質(zhì)密度或液位高度而改變。

 

３　安裝方案分析及選擇

１）采用變送器位于設備上管嘴上方的方案

時，變送器正壓側壓力ｐ１＝ｐ′１－ρｇｈ１，當ｈ１＞ｐ′１／ρｇ或者０＜ｐ′１＜ρｇｈ１時，ｐ１＜０，此時變送

器正壓側膜片就會承受負壓。同理，負壓側壓力ｐ２＝ｐ′２－ρｇｈ２，當ｈ２＞ｐ′２／ρｇ或者０＜ｐ′２＜ρｇｈ２時，ｐ２＜０，此時變送器負壓側膜片就會承受負壓。該負壓是毛細管中的硅油施加給膜片的反方向壓力，若變送器長期處于負壓，就會影響到膜

片的靈敏度和變送器的精度，甚至導致膜片形變。

２）采用變送器位于設備上下管嘴之間的方案時，變送器正壓側壓力為ｐ１＝ｐ′１－ρｇｈ１，負壓側壓力為ｐ２＝ｐ′２＋ρｇｈ２，跟１）的情況類似，當ｈ１＞ｐ′１／ρｇ或者０＜ｐ′１＜ρｇｈ１時，ｐ１＜０，那么變送器膜片就會承受負壓，反方向受力，進而影響膜片性能。

３）采用變送器位于設備下管嘴下方的方案時，變送器正壓側壓力為ｐ１＝ｐ′１＋ρｇｈ１，負壓側壓力為ｐ２＝ｐ′２＋ρｇｈ２，該安裝方式下，無論ｈ１和ｈ２是多大，或者ｐ′１和ｐ′２是多少，都不會在變送器正負壓側產(chǎn)生負壓，對膜片也不會產(chǎn)生反方向的力。

 

綜上所述，當采用雙法蘭差壓變送器測量液位時，#好是將變送器安裝在設備下管嘴的下方，當設備下方?jīng)]有合適的位置時，也要注意，ｈ１和ｈ２不能過大，即變送器與上下取壓點之間的距離不能過大，在設計的過程中，可以根據(jù)工藝提供的操作參數(shù)及條件通過公式提前核算一下。

 

４材質(zhì)選擇

雙法蘭差壓變送器在選型時，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)濟實用性，外殼材質(zhì)一般選擇鋁合金，但當工作環(huán)境有一定的腐蝕性時，建議選擇不銹鋼。由于法蘭不接液，建議與設備法蘭管嘴材質(zhì)一致。

 

變送器的接液部分主要指的是感壓膜片，對于常規(guī)油品、水等無腐蝕性介質(zhì)，膜片材質(zhì)通常選擇３１６或者３１６Ｌ不銹鋼，若變送器用于測量具有腐蝕性介質(zhì)時，需要根據(jù)不同介質(zhì)的物理和化學特性，選擇合適的感壓膜片材質(zhì)。如：對于含有低濃度堿液的介質(zhì)，建議選擇哈氏合金Ｃ；對于含有硫酸的介質(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)。

 

當雙法蘭差壓變送器配沖洗環(huán)時，要注意沖洗環(huán)也接液，選材時也要充分考慮所接觸介質(zhì)的特性。對于腐蝕性非常強的介質(zhì)，膜片的使用壽命會有影響。需要根據(jù)膜片材質(zhì)在特定介質(zhì)中的腐蝕曲線，并結合工藝、材料專業(yè)和供貨廠家進行綜合評估，#好在智能儀表管理系統(tǒng)中增設膜片更換預警。

 

５其他注意事項

１）一般情況下，當介質(zhì)具有腐蝕性、易結晶、黏度大、低凝固等特性時，常選用雙法蘭差壓變送器來測量液位。對于結晶較為嚴重或者黏度過大的介質(zhì)，除了選用雙法蘭差壓變送器，還需要對設備管嘴和取源閥進行保溫伴熱，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管中的填充硅油需要根據(jù)介質(zhì)#高操作溫度進行選擇，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℃。在設計時，當介質(zhì)溫度高于２０５℃時，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，其壓力傳遞性能會受到影響。比如北方的冬天，當環(huán)境溫度在零下時，高溫硅油就有凝結的現(xiàn)象，會造成測量失真，這種工況下要做好毛細管的保溫伴熱工作，但伴熱溫度不宜過高，２０℃左右即可；或者延長設備上的取壓管嘴長度，盡量讓介質(zhì)接觸到硅油時的溫度低于２０５℃，這樣就可以選擇低溫硅油，進而解決了高溫硅油在低溫環(huán)境需要伴熱的問題。

３）選擇毛細管長度時，正負壓側的毛細管盡量一樣長，這樣可以有效避免因為正負壓側響應時間的不同，導致的測量誤差。

 

６結束語

雙法蘭差壓變送器是一款應用非常成熟和廣泛的儀表，但在設計和安裝過程中，容易忽略一些介質(zhì)特性及周邊環(huán)境等細節(jié)，導致測量效果不理想。通過分析和總結雙法蘭差壓變送器在測量液位時較常見的安裝選型問題，具有很好的指導經(jīng)驗和參考意義。