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新聞詳情

探討雙法蘭液位計在實際現(xiàn)場應(yīng)用中不容忽視的問題

來源:上海自動化儀表作者:上海自動化儀表網(wǎng)址:http://

上海自動化儀表雙法蘭液位計以其測量穩(wěn)定可靠、安裝維護(hù)方便的優(yōu)勢在石油石化工藝上應(yīng)用極為廣泛,尤其為腐蝕性、易結(jié)晶、粘度高時更具優(yōu)勢。結(jié)合雙法蘭液位的結(jié)構(gòu)及工作原理,從工藝現(xiàn)場實際應(yīng)用出發(fā),并針對典型案例分析對雙法蘭液位計測量穩(wěn)定性忽視的影響因素。


引言

在化工工藝中,各種儲罐、容器的液位測量、控制、報警對生產(chǎn)安全運行有至關(guān)重要的作用。差壓式液位計以其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、調(diào)整靈活、信可靠等一系列優(yōu)勢使它在石油石化行業(yè)液位測量中應(yīng)用極為廣泛,尤其對于腐蝕性、易結(jié)晶、高粘度介質(zhì)容器液位的測量優(yōu)勢更加顯著。但是,再可靠的影響其測量穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度的因素。這就需要儀表維護(hù)人員在應(yīng)用差壓液位計時能夠正確判斷、分析出現(xiàn)的問題,并能根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理找到產(chǎn)生問修正或者避免問題。


1 雙法蘭液位計結(jié)構(gòu)組成和測量原理

了解雙法蘭液位計的結(jié)構(gòu)組成和工作原理,是分析應(yīng)用問題的前提。雙法蘭液位計,它是基于流體靜力學(xué)原理測量液位的,主要由法蘭式測量頭、毛送器。法蘭處密封隔離膜片能夠防止容器中的介質(zhì)直接進(jìn)入差壓變送器,它與變送器之間是靠充滿隔油) 的毛細(xì)管連接起來的,當(dāng)膜片受壓后產(chǎn)生微小變形,變形位移通過隔離液傳遞給變送器,由變送器處理后轉(zhuǎn)換成輸出信號[1]。根據(jù)流體靜力學(xué)原理可得,差壓變送器輸入的差壓信號與液位成正比,而差壓信號與輸出輸電流成線性對應(yīng)關(guān)系,表達(dá)式如下:

pH=p+Hρ1g+h1 ρ1g

pL=p+h2 ρ2 g

Δp=pH-pL=Hρ1g-(h2-h1)ρ2 g

可見,當(dāng)容器液位H=0 時,變送器輸入差壓信號Δp=-(h2- h1)ρ2g,雙法蘭液位變送器在對密閉容器液shou先要對其測量范圍進(jìn)行負(fù)遷移。而遷移量對應(yīng)的高度差h2-h1 即為兩個法蘭安裝端面中心線之間的距離,因此,雙法蘭差壓液位計在兩個法蘭安裝后,就可以根據(jù)公式計算出其負(fù)遷移量,再由遷移機(jī)構(gòu)或者手操器對差壓變送器實施負(fù)遷移。


2 實際應(yīng)用中不容忽視的問題

為了保證雙法蘭液位計液位測量的準(zhǔn)確性,必須shou先保證容器內(nèi)氣相、液相介質(zhì)對差壓變送器高、低壓側(cè)作用壓力傳遞的準(zhǔn)確性,從壓力作用的據(jù)雙法蘭液位計的組成部分和工作原理來分析應(yīng)用中出現(xiàn)的問題,是工藝中常用的分析應(yīng)用問題的方法。


2.1 保持法蘭測量頭隔離膜片的完整和清潔

由于法蘭測量頭隔離膜片的隔離作用,使被測介質(zhì)不能與差壓變送器直接接觸,不會腐蝕或者堵塞儀表,使得雙法蘭液位計在腐蝕性、易結(jié)晶、高粘測量中優(yōu)勢明顯。但是,法蘭隔離膜片材料的耐腐蝕可靠性會隨著使用時間的推移降低,并且法蘭隔離膜片的清潔度也會影響壓力傳感,具體表現(xiàn)為:


(1) 當(dāng)法蘭測量頭長期與容器內(nèi)腐蝕性介質(zhì)氣相或者液相接觸時,可能對膜片造成一定腐蝕進(jìn)而出現(xiàn)隔離液漏液現(xiàn)象,使液位測量不準(zhǔn)。膜片腐蝕漏位不準(zhǔn)是雙法蘭液位計在應(yīng)用過程中常見的故障現(xiàn)象,如果膜片出現(xiàn)腐蝕,一定要及時更換法蘭。


(2) 當(dāng)其長期接觸易結(jié)晶、高粘度介質(zhì)時,容易導(dǎo)致介質(zhì)結(jié)晶或者粘附在膜片上,或者當(dāng)容器底部有雜質(zhì)淤積在法蘭膜片處時,導(dǎo)致法蘭膜片壓力傳液位變化而儀表輸出不變。因此,法蘭測量頭要定期拆開清洗,確保感壓靈敏度、傳壓響應(yīng)速度。


2.2 保持毛細(xì)引壓管的順暢不能有折

毛細(xì)管內(nèi)充有硅油,一方面用于隔離容器內(nèi)的腐蝕性或者結(jié)晶介質(zhì),另一方面用于傳遞法蘭測量頭感受到的容器底部的介質(zhì)壓力,引壓管不需要豎直度的毛細(xì)引壓管可以卷起來固定,但要保證隔離液流動的順暢,毛細(xì)管不能有折[2],如果打折,就阻礙了壓力的傳遞。


2.3 高溫、高壓容器內(nèi)介質(zhì)密度變化大,不容忽視

一般差壓式液位計在使用中忽略了液體密度的變化,在常溫常壓下這種忽略問題不大,但在高溫高壓條件下這種忽略將造成很大測量誤差。這是由于件下液體的密度波動很大。因此,在測量時需結(jié)合容器內(nèi)的實際壓力和溫度,修正介質(zhì)的密度,從而得到更加準(zhǔn)確的液位高度值。


2.4 溫度對隔離液密度有影響

當(dāng)容器介質(zhì)為高溫時,靠近容器部分的毛細(xì)管內(nèi)的硅油受熱大,膨脹系數(shù)大,而院秒容器部分的毛細(xì)管內(nèi)的硅油膨脹系數(shù)小,當(dāng)環(huán)境溫度很低時,耐溫時間響應(yīng)慢,壓力傳遞不均衡,易造成液位測量的不穩(wěn)定。


(1) 需要考慮環(huán)境高溫對硅油膨脹系數(shù)的影響。夏天環(huán)境溫度高,陽光能直接照射到?jīng)]有保溫系統(tǒng)的法蘭毛細(xì)管,使毛細(xì)管溫度急劇上升。如果儀表過關(guān),在向膜盒內(nèi)充裝硅油前沒有將內(nèi)部空氣清除干凈( 或充裝硅油膨脹系數(shù)過大),導(dǎo)致氣體受熱膨脹,膜盒內(nèi)壓力升高,儀表指示出現(xiàn)偏差。暫時可以管等陽光直射部分加裝保溫層來減小影響,長遠(yuǎn)打算的話要更換雙法蘭。


(2) 需要考慮低溫對硅油密度的影響。對于北方( 尤其是東北地區(qū)) 環(huán)境來說,冬季溫度達(dá)到零度以下( 甚至零下幾十度),應(yīng)用雙法蘭液位計時shou先耐溫范圍進(jìn)行優(yōu)選,此外,為了可靠還需要對毛細(xì)管有保溫措施如用電伴熱的方式減小環(huán)境溫度對硅油密度的影響。國外也有公司使用雙填充液( 耐高溫解決容器內(nèi)外溫度差異對壓力傳遞響應(yīng)速度造成影響的問題。


2.5 負(fù)壓容器液位測量偏差大

雙法蘭變送器的工作壓力一般要求在大氣壓以上,如果需要在大氣壓以下( 負(fù)壓) 工作,工作溫度不能太高。雙法蘭液位計在負(fù)壓理論上是能夠正常在負(fù)壓下工作時,法蘭膜盒中的膜片因受真空而向外鼓包,于是毛細(xì)引壓管內(nèi)壓力降低,填充液的粘度也逐漸下降,并開始蒸發(fā)。當(dāng)填充液內(nèi)出現(xiàn)氣體時便會減慢,造成儀表測量滯后[3]。再就是,因為隔離液填充前需對毛細(xì)管抽真空,而這個過程往往會不可避免的產(chǎn)生一些微小的氣泡,在容器負(fù)壓下,負(fù)壓下會膨大,一些雜質(zhì)如水分會汽化形成氣泡,會影響壓力傳遞的穩(wěn)定性。因此,負(fù)壓下工作對雙法蘭液位計的質(zhì)量要求很高。要么選用高質(zhì)量的變送采用。


3 典型案例分析

工況描述:冬季,某北方公司工藝上使用雙法蘭液位計測量密閉儲罐液位,毛細(xì)管內(nèi)硅油是D 型,防凍零下45℃的。介質(zhì)溫度為10℃左右,罐外環(huán)零下20℃左右,白天零下15℃左右。上下法蘭及毛細(xì)管無伴熱,表頭( 變送器) 及多余的毛細(xì)管在保溫箱內(nèi)且保溫箱內(nèi)有電伴熱。故障現(xiàn)象:連續(xù)幾天控顯示雙法蘭液位計遠(yuǎn)傳波動較大,但有一定規(guī)律。( 地衣天觀察發(fā)現(xiàn):從早上8% 開始慢慢上升,到中午達(dá)到100%,下午又降到40% 多,實際現(xiàn)場翻板第二天觀察發(fā)現(xiàn):從中午的41% 上升到下午三點的50%,夜間十點發(fā)現(xiàn)又降到43% 了,次日早上八點又變到60%)故障分析與排查:


(1) 確認(rèn)工藝是否有波動,可通過放空磁翻板液位計來確認(rèn)是否存在虛假液位。排除虛假液位后,進(jìn)一步排查儀表故障。


(2) 液位不穩(wěn),也就是差壓不穩(wěn),shou先考慮法蘭測量頭膜片是否有漏液。如果是負(fù)壓側(cè)法蘭漏液,會導(dǎo)致測量結(jié)果變大;正壓側(cè)法蘭漏液,會導(dǎo)致小。經(jīng)檢查,上法蘭負(fù)壓室滲漏,毛細(xì)管內(nèi)硅油滲漏,導(dǎo)致液位計遠(yuǎn)傳值偏高。


(3)差壓有升有降,還要考慮到隔離液受環(huán)境溫度的影響[2]。由于是冬季,溫度低且晝夜溫差大,耐低溫硅油的密度在低溫時變化也較大。負(fù)遷移量h1)ρ2g,硅油熱脹冷縮,溫度升高時,硅油密度降低,負(fù)遷移量變小,對應(yīng)輸入差壓增大,輸出電流增大,所測液位變大;反之,溫度下降時,硅油密負(fù)遷移量變大,對應(yīng)輸入差壓信號變小,輸出電流也變小,所測液位偏低。由于差壓變送器與毛細(xì)管局部在儀表箱內(nèi)( 儀表箱內(nèi)有電伴熱受熱),負(fù)壓側(cè)裸要大于正壓側(cè),儀表箱外處于環(huán)境溫度下的毛細(xì)管受熱不均,也會導(dǎo)致壓力不穩(wěn)?;谝陨戏治?,可對雙法蘭連接處和裸露在外的毛細(xì)管增加同樣的保溫。


4 結(jié)語

雙法蘭液位計以其好特的優(yōu)勢在工藝上得到廣泛的應(yīng)用,但是在使用過程中其測量準(zhǔn)確性還是難免會受到一些因素的影響,上海自動化儀表需要結(jié)合工藝、環(huán)境溫度成去分析出現(xiàn)的問題現(xiàn)象,及時調(diào)整和修正,才能更大程度的減小液位測量誤差和不穩(wěn)定性,服務(wù)于工藝生產(chǎn)自動化控制。