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)及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(guò)程中應(yīng)用十分廣泛的液位測(cè)量?jī)x表，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確度高、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(guò)程的塔、罐、槽等容器的液位連續(xù)測(cè)量和界位測(cè)量。雙法蘭差壓變送器主要用于測(cè)量具有腐蝕性、黏度大、易結(jié)晶、低凝固點(diǎn)液位的被測(cè)介質(zhì)。
1 設(shè)備簡(jiǎn)介
標(biāo)準(zhǔn)的雙法蘭差壓變送器包括下列部件 ：法蘭盤(pán)、毛細(xì)管、安裝支架、測(cè)量表頭
1.1 法蘭盤(pán)
法蘭盤(pán)用于將儀表與工藝設(shè)備進(jìn)行連接，同時(shí)法蘭盤(pán)膜盒部分用于壓力的測(cè)量。法蘭盤(pán)有尺寸、壓力等級(jí)要求，其尺寸與法蘭磅級(jí)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(pán)與測(cè)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(cè)量表頭安裝固定至現(xiàn)場(chǎng)保溫保護(hù)箱或安裝支架。
1.4 測(cè)量表頭
電氣連接、電路板和可選的液晶顯示頭式測(cè)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(hào)的連接，大部分的表頭左右各分部1 個(gè)連接口，方便現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝過(guò)程中的位置調(diào)整。(2) 電路板。 電路板位于測(cè)量表頭內(nèi)部，與測(cè)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(chǎng)顯示實(shí)時(shí)測(cè)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(chǎng)調(diào)試過(guò)程中的與工藝就地液位計(jì)進(jìn)行數(shù)值對(duì)比。
2 選型注意事項(xiàng)
2.1 確定壓力變送器的型號(hào)
壓力變送器的型號(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 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)境溫度過(guò)低( 零下25℃以下)，則不建議帶液晶表頭，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 確定膜片密封件組件型號(hào)
膜片密封件組件型號(hào)確定是指法蘭盤(pán)及毛細(xì)管的型號(hào)確認(rèn)，其確認(rèn)過(guò)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(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)法正常精確測(cè)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(zhǎng)度的限制。(3) 雙法蘭差壓變送器安裝過(guò)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(guò)程中要注意法蘭盤(pán)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。(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(dòng)影響壓力測(cè)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(guò)程中為滿足測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)量表頭安裝至保溫保護(hù)箱內(nèi)，保證測(cè)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(cè)量液位時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，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(wú)遷移”情況。當(dāng)H=0 時(shí)，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(duì)應(yīng)關(guān)系不那么簡(jiǎn)單。例如圖1 所示， 雙法蘭差壓變送器測(cè)量密閉容器物位。若被測(cè)介質(zhì)密度為ρ 1 ，雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管充罐液密度為ρ 2 ( 通常ρ 2 >ρ 1 )，這時(shí)正、負(fù)壓室的壓力分別為
p 1=h1 ρ 2 g+Hρ 1 g+p 0 (4-2)
p 2=h2 ρ 2 g+ p 0 (4-3)
正、負(fù)壓室間的壓差為
p 1-p2 = h 1 ρ 2 g+Hρ 1 g- h 2 ρ 2g
即 Δp= Hρ 1 g-(h 2 - h 1)ρ2 g(4-4)
式中;Δp 為變送器正、負(fù)壓室的壓差 ；H 為被測(cè)液位的高度 ；h 1 為正壓室取壓閥到變送器的高度 ；h 2 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 - h 1)ρ2 g 一項(xiàng)，也就是說(shuō)，當(dāng)H=0 是，Δp=-(h 2 - h 1)ρ2 g，對(duì)比無(wú)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 - h 1)ρ2 g。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(hào)。
在無(wú)遷移時(shí)，當(dāng)H=0,Δp=0, 這是變送器的輸出I 0 =4mA ；當(dāng)H=H max ，Δp=Δp max ，這時(shí)變送器輸出I 0 =20mA. 但是有遷移時(shí)，根據(jù)式(4-4) 可知，由于有固定的差壓的存在，當(dāng)H=0 時(shí)，變送器的輸入小于0，其輸出必定小于4mA ；當(dāng)H=H max 時(shí)，變送器的輸入小于Δp max ，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(duì)應(yīng)，必須設(shè)法抵消固定壓差(h 2 - h 1)ρ2 g 的作用，使得當(dāng)H=0 時(shí)，變送器的輸出仍然回到4mA，而當(dāng)H=H max 時(shí)，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(guò)HART 手操器等標(biāo)準(zhǔn)儀器調(diào)整變送器的測(cè)量下限，以抵消固定壓差(h 2 - h 1)ρ2 g 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(cè)值相對(duì)應(yīng)，只不過(guò)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(jiàn)故障及處理方法
5.1 儀表指示波動(dòng)
(1) 雙法蘭差壓變送器毛細(xì)管充罐液選型錯(cuò)誤，充罐液使用溫度無(wú)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(dòng)。(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(shí)間設(shè)定過(guò)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(pán)在固定過(guò)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(pán)拆除更換墊片重新緊固。(2) 被測(cè)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(cè)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(hào)處理特點(diǎn)，能應(yīng)對(duì)各種過(guò)程條件。(3) 重復(fù)性好，即使在最困難的條件下也能確保液位測(cè)量的可靠性與精度。(4) 調(diào)試簡(jiǎn)單，維護(hù)量小。
7 結(jié)語(yǔ)
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(cè)量物位，使其滿足物位的精確穩(wěn)定測(cè)量的要求，并能最大限度的安全、經(jīng)濟(jì)及合理的生產(chǎn)。
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