摘要：主要介紹雙法蘭差壓變送器的工作原理、選型、安裝、調(diào)校、以及常見(jiàn)故障及處理方法。

 

0 引言

在石油、化工和石化生產(chǎn)中，對(duì)生產(chǎn)裝置中的塔、罐、反應(yīng)器等密閉容器的液位測(cè)量精度要求越來(lái)越高。雙法蘭差壓變送器基于流體靜力學(xué)原理的測(cè)量?jī)x表，具有可免去取壓導(dǎo)管、免去采用隔離液等環(huán)節(jié)，其安裝方便、便于調(diào)整，以及具有測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，不僅實(shí)現(xiàn)了精度測(cè)量，還可與HART 手操器相互通訊，在線調(diào)整方便等優(yōu)勢(shì)。

 

1 雙法蘭液位計(jì)的工作原理

雙法蘭差壓變送器由差壓變送器、注滿液體( 一般采用硅油) 的毛細(xì)管、以及帶密封隔膜的法蘭組成，如圖1 所示。

雙法蘭差壓變送器的兩個(gè)受力膜盒在受到被測(cè)介質(zhì)壓力，膜片受壓后產(chǎn)生微小變形( 其位移量和壓力差成正比)，變形位移通過(guò)毛細(xì)管內(nèi)的液體( 如硅油) 傳導(dǎo)到變送器高、低壓力室，產(chǎn)生的差壓作用在壓力敏感元件上，再經(jīng)傳感器的電子放大電路，將差壓轉(zhuǎn)換為4～20mA 直流信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，雙法蘭差壓變送器的高壓端法蘭接被測(cè)介質(zhì)的液相，低壓端法蘭接被測(cè)介質(zhì)的氣相，根據(jù)流體靜力學(xué)原理(P=ρgh)，液相處壓強(qiáng)減去氣相處壓強(qiáng)的壓強(qiáng)差(ΔP) 等于介質(zhì)密度(ρ)、當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?g)、以及高、低壓法蘭間距(h) 三者的積。如圖2 所示。

2 雙法蘭液位計(jì)的選型

雙法蘭差壓變送器在選型時(shí)一定要明確生產(chǎn)工況情況，儀表適用范圍，主要考慮以下三方面因素。

 

2.1 確定雙法蘭變送器的型號(hào)

雙法蘭變送器的型號(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 不帶HART 協(xié)議或4～20mA 帶HART 協(xié)議或profibus 等方式)、過(guò)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(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)境溫度低于零下25℃以下，則建議不帶液晶表頭，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 確定法蘭膜片密封件組件的型號(hào)

法蘭膜片密封件組件型號(hào)的確定是指連接法蘭及毛細(xì)管的型號(hào)確認(rèn)。

法蘭的確認(rèn)，其確認(rèn)過(guò)程中需根據(jù)壓力選擇合適的連接方式，法蘭等級(jí)，密封方式等。

膜片密封件的確認(rèn)，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(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)法正常精que測(cè)量。

 

2.3 選型時(shí)需要注意事項(xiàng)

毛細(xì)管不宜過(guò)長(zhǎng)，只要能滿足儀表的測(cè)量范圍就可以，過(guò)長(zhǎng)容易引起壓力傳遞滯后，且造價(jià)成本偏高。負(fù)壓、真空環(huán)境慎重考慮雙法蘭，如膜盒長(zhǎng)時(shí)間在負(fù)壓、真空環(huán)境下工作，易造成膜片損壞。

 

3 雙法蘭液位計(jì)的安裝

雙法蘭差壓變送器安裝質(zhì)量的好壞直接影響到后期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和敏感性，關(guān)系到整臺(tái)儀表的檢測(cè)，安裝時(shí)一定要注意以下事項(xiàng)。

安裝前做好五檢：(1) 檢查變送器、毛細(xì)管，以及法蘭膜片是否有損傷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要立即上報(bào)處理。(2) 打開(kāi)變送器后蓋，檢查密封圈有無(wú)損壞，如有損壞要及時(shí)更換。(3) 檢查電路板及其他元器件是否良好。(4) 檢查變送器接線情況是否良好。(5) 用兆歐表檢查變送器接線端子與外殼間的絕緣電阻，電阻值應(yīng)大于20M。

現(xiàn)場(chǎng)安裝做到以下五點(diǎn)：(1) 變送器的安裝位置，應(yīng)易于維護(hù)，便于觀察，且靠近取壓部件。(2) 低壓側(cè)( 法蘭膜片標(biāo)記的L)安裝在氣相、高壓側(cè)( 法蘭膜片標(biāo)記的H) 安裝在液相，不得相反，并要考慮毛細(xì)管的長(zhǎng)度，其彎曲半徑應(yīng)大于50mm。(3) 緊固連接螺栓時(shí)，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(cè)量和傳遞。(4) 過(guò)長(zhǎng)的毛細(xì)管應(yīng)采取保護(hù)固定，以防因大風(fēng)等外部原因造成毛細(xì)管晃動(dòng)影響壓力測(cè)量和傳遞。(5) 若變送器安裝在室外應(yīng)考慮配套儀表保溫或保護(hù)箱，以滿足儀表防護(hù)要求。

 

4 雙法蘭液位計(jì)的調(diào)試

雙法蘭差壓變送器在安裝前、在投用前期的兩個(gè)階段必須進(jìn)行一次調(diào)試和二次調(diào)試。其中，通過(guò)一次調(diào)�？梢赃M(jìn)一步檢查儀表是否符合各項(xiàng)性能指標(biāo)或在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中有無(wú)損壞；二次調(diào)試也稱為在線調(diào)試，根據(jù)實(shí)際工況情況，對(duì)儀表的上、下限，以及顯示單位，顯示方式等進(jìn)行調(diào)整�，F(xiàn)就羅斯蒙特3501 雙法蘭液位計(jì)為例淺談液位計(jì)的一次調(diào)試和二次調(diào)試，若儀表測(cè)量范圍為0～6kPa, 對(duì)應(yīng)液位0～100%。

 

4.1 液位計(jì)的一次調(diào)試

在一次調(diào)校前，shou先把壓力6kPa 平均分成5 份，即0kPa 對(duì)應(yīng)0%，1.5kPa 對(duì)應(yīng)25%，3kPa 對(duì)應(yīng)50%，4.5kPa 對(duì)應(yīng)75%，6kPa對(duì)應(yīng)100%。然后依照?qǐng)D3 所示，用標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(hào)放生器，模擬壓力信號(hào)對(duì)儀表的零點(diǎn)和量程進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整零點(diǎn)和量程輸出，使其在允許誤差范圍內(nèi)。連續(xù)加壓，用量程0%、25%、50%、75%、100% 的壓力進(jìn)行校驗(yàn)，當(dāng)壓力穩(wěn)定后記錄標(biāo)準(zhǔn)電流表上顯示的電流值并做回程誤差校驗(yàn)。如果校驗(yàn)誤差超過(guò)允許誤差范圍，應(yīng)重新調(diào)整校驗(yàn)。

4.2 液位計(jì)的二次調(diào)試

在實(shí)際生產(chǎn)中，雙法蘭差壓變送器的低壓側(cè)膜片不但受到被測(cè)容器氣相的壓力，還受到毛細(xì)管內(nèi)填充液( 如硅油) 的壓力，如果不消除掉毛細(xì)管的附加壓力，儀表輸出信號(hào)將與實(shí)際液面不成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，液位準(zhǔn)確度也將得不到保證。消除毛細(xì)管的附加壓力，一般通過(guò)計(jì)算對(duì)儀表進(jìn)行負(fù)遷移以確定變送器量程上、下限，而現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算需要知道介質(zhì)的實(shí)際密度、毛細(xì)管填充液的密度、填充液作用于膜片的面積等，給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作帶來(lái)許多不便。現(xiàn)根據(jù)日常工作經(jīng)驗(yàn)，借助手操器對(duì)變送器進(jìn)行在線調(diào)試，確定變送器量程上、下限。該方法不但簡(jiǎn)單，而且調(diào)試結(jié)果準(zhǔn)確、有效。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試如圖4 所示。

現(xiàn)場(chǎng)操作步驟如下：

(1) 如上圖把475 手操器與變送器連接好，可以在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，也可以在DCS 控制室。

(2) 打開(kāi)475 手操器電源，在檢測(cè)菜單中選擇“輪詢檢測(cè)”。

(3) 待檢測(cè)到變送器工位號(hào)后，選擇確定。

(4) 在“變送器主菜單”中，選擇“過(guò)程變量”，并點(diǎn)擊確定，記下過(guò)程變量中的實(shí)時(shí)壓強(qiáng)值( 如0.725kPa), 記下過(guò)程變量中的實(shí)時(shí)百分比( 如40%)。

(5) 這時(shí)就可通過(guò)以下公式求的得變送器量程的下限值。計(jì)算公式如下：

(實(shí)時(shí)壓強(qiáng)值-量程下限值)/量程=百分比已知變送器量程=6kPa，實(shí)時(shí)壓強(qiáng)值=0.725kPa，百分比=40%，將其代入以上公式：

(0.725-量程下限值)/6=40%量程下限值=0.725-2.4=-1.675(kPa)

(6) 在求得變送器量程下限值=-1.675kPa 后，則變送器量程上限值=6kPa-1.675kPa=4.325kPa。

(7) 通過(guò)計(jì)算，求得變送器的量程下限為-1.675kPa，量程上限為4.325kPa。

(8) 在475 手操器菜單中找到“用戶量程”，并選擇“鍵盤輸入”。

(9) 把“用戶量程”的L 值更改為-1.675kPa，H 值更改為4.325kPa，并確認(rèn)。

 

5 雙法蘭差壓液位計(jì)的常見(jiàn)故障及處理方法

(1) 儀表無(wú)輸出，檢查室內(nèi)( 外) 儀表信號(hào)線是否斷開(kāi)或是否把正、負(fù)信號(hào)線接反。

(2) 儀表指示波動(dòng)：①檢查室內(nèi)( 外) 信號(hào)線連接是否緊固；②查儀表規(guī)格說(shuō)明書，看毛細(xì)管填充液的工作溫度是否與工藝要求相匹配，若是使用于感溫設(shè)備，應(yīng)選用耐高溫填充液；③查毛細(xì)管是否有滲漏現(xiàn)象；④查毛細(xì)管現(xiàn)場(chǎng)固定是否牢固，如果有伴熱，還應(yīng)檢查毛細(xì)管是否離伴熱管太緊；⑤儀表阻尼時(shí)間設(shè)置是否過(guò)小。

(3) 儀表輸出滿量程或零及以下：①檢查膜片是否有鼓泡或凹陷；②檢修膜片是否被介質(zhì)覆蓋，致使膜片失去形變。

(4) 儀表指示與就地指示液位計(jì)( 玻璃板液位計(jì)或翻板液位計(jì)) 有偏差：①檢查儀表使用量程，即量程上、下限設(shè)置是否正確；②詢問(wèn)工藝人員，介質(zhì)密度是否有變化。