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(jiǎn)單、精que度高、現場(chǎng)操作和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但在設計和施工過(guò)程中，一些細節很容易被忽視，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，方便現場(chǎng)操作維護有著(zhù)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(chēng)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內充有隔離液，一般為硅油。介質(zhì)壓力通過(guò)硅油傳遞到測量室，工作時(shí)，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(guò)毛細管內的硅油將壓力傳遞到敏感元件上，進(jìn)而測出壓力。毛細管的外部套有金屬撓性保護管，長(cháng)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(wèn)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。

 

２　雙法蘭變送器安裝方案與遷移量計算

在實(shí)際的設計過(guò)程中，當密閉容器采用雙法蘭差壓變送器測量液位時(shí)，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(shí)，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(guān)。

 

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(shí)，通過(guò)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(shí)，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(guān)。

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(guò)液體壓強公式的計算，得出Ｈ的計算公式同式（５）。同２．１節、２．２節分析情況一樣，當Ｈ在零位時(shí)，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(guān)。

從上述３種安裝方式的計算過(guò)程不難發(fā)現，無(wú)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(huì )改變變送器的負遷移量。同時(shí)，一旦變送器硅油密度確定，設備開(kāi)口法蘭間距確定后，負遷移量就確定了，不會(huì )隨著(zhù)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(shí)，變送器正壓側壓力ｐ１＝ｐ′１－ρｇｈ１，當ｈ１＞ｐ′１／ρｇ或者０＜ｐ′１＜ρｇｈ１時(shí)，ｐ１＜０，此時(shí)變送

器正壓側膜片就會(huì )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(shí)，ｐ２＜０，此時(shí)變送器負壓側膜片就會(huì )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(cháng)期處于負壓，就會(huì )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(shí)，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(lèi)似，當ｈ１＞ｐ′１／ρｇ或者０＜ｐ′１＜ρｇｈ１時(shí)，ｐ１＜０，那么變送器膜片就會(huì )承受負壓，反方向受力，進(jìn)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(shí)，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(wú)論ｈ１和ｈ２是多大，或者ｐ′１和ｐ′２是多少，都不會(huì )在變送器正負壓側產(chǎn)生負壓，對膜片也不會(huì )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(shí)，#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(shí)，也要注意，ｈ１和ｈ２不能過(guò)大，即變送器與上下取壓點(diǎn)之間的距離不能過(guò)大，在設計的過(guò)程中，可以根據工藝提供的操作參數及條件通過(guò)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(shí)，要根據具體的工作環(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(shí)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(shí)，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，對于常規油品、水等無(wú)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(shí)，需要根據不同介質(zhì)的物理和化學(xué)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(shí)，要注意沖洗環(huán)也接液，選材時(shí)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(huì )有影響。需要根據膜片材質(zhì)在特定介質(zhì)中的腐蝕曲線(xiàn)，并結合工藝、材料專(zhuān)業(yè)和供貨廠(chǎng)家進(jìn)行綜合評估，#好在智能儀表管理系統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(shí)，常選用雙法蘭差壓變送器來(lái)測量液位。對于結晶較為嚴重或者黏度過(guò)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(jìn)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介質(zhì)#高操作溫度進(jìn)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(shí)，當介質(zhì)溫度高于２０５℃時(shí)，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(shí)，其壓力傳遞性能會(huì )受到影響。比如北方的冬天，當環(huán)境溫度在零下時(shí)，高溫硅油就有凝結的現象，會(huì )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(guò)高，２０℃左右即可；或者延長(cháng)設備上的取壓管嘴長(cháng)度，盡量讓介質(zhì)接觸到硅油時(shí)的溫度低于２０５℃，這樣就可以選擇低溫硅油，進(jìn)而解決了高溫硅油在低溫環(huán)境需要伴熱的問(wèn)題。

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

 

６結束語(yǔ)

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(guò)程中，容易忽略一些介質(zhì)特性及周邊環(huán)境等細節，導致測量效果不理想。通過(guò)分析和總結雙法蘭差壓變送器在測量液位時(shí)較常見(jiàn)的安裝選型問(wèn)題，具有很好的指導經(jīng)驗和參考意義。