摘要：主要介紹雙法蘭差壓變送器的工作原理、選型、安裝、調校、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，對生產(chǎn)裝置中的塔、罐、反應器等密閉容器的液位測量精度要求越來(lái)越高。雙法蘭差壓變送器基于流體靜力學(xué)原理的測量?jì)x表，具有可免去取壓導管、免去采用隔離液等環(huán)節，其安裝方便、便于調整，以及具有測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，不僅實(shí)現了精度測量，還可與HART 手操器相互通訊，在線(xiàn)調整方便等優(yōu)勢。

 

1 雙法蘭液位計的工作原理

雙法蘭差壓變送器由差壓變送器、注滿(mǎn)液體( 一般采用硅油) 的毛細管、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)毛細管內的液體( 如硅油) 傳導到變送器高、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，將差壓轉換為4～20mA 直流信號輸出，從而實(shí)現液位的測量。在實(shí)際生產(chǎn)應用中，雙法蘭差壓變送器的高壓端法蘭接被測介質(zhì)的液相，低壓端法蘭接被測介質(zhì)的氣相，根據流體靜力學(xué)原理(P=ρgh)，液相處壓強減去氣相處壓強的壓強差(ΔP) 等于介質(zhì)密度(ρ)、當地的重力加速度(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

雙法蘭變送器的型號確定是指測量表頭的型號確認，其確認過(guò)程中需根據測量壓力范圍、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(lèi)型、毛細管連接形式、是否帶液晶表頭等參數進(jìn)行型號選擇。其中是否帶液晶表頭的選擇要根據變送器使用環(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，因為根據現場(chǎng)實(shí)際應用經(jīng)驗，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

法蘭膜片密封件組件型號的確定是指連接法蘭及毛細管的型號確認。

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

膜片密封件的確認，膜片密封件類(lèi)型、密封件位置、毛細管充罐液、毛細管連接長(cháng)度等參數進(jìn)行型號選擇。其中毛細管充罐液要根據測量介質(zhì)的溫度進(jìn)行選擇，若充罐液選擇不當，則可能造成雙法蘭差壓變送器在使用過(guò)程中無(wú)法適應測量介質(zhì)溫度，導致儀表無(wú)法正常精que測量。

 

2.3 選型時(shí)需要注意事項

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

 

3 雙法蘭液位計的安裝

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

安裝前做好五檢：(1) 檢查變送器、毛細管，以及法蘭膜片是否有損傷，發(fā)現問(wèn)題要立即上報處理。(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(xiàn)情況是否良好。(5) 用兆歐表檢查變送器接線(xiàn)端子與外殼間的絕緣電阻，電阻值應大于20M。

現場(chǎng)安裝做到以下五點(diǎn)：(1) 變送器的安裝位置，應易于維護，便于觀(guān)察，且靠近取壓部件。(2) 低壓側( 法蘭膜片標記的L)安裝在氣相、高壓側( 法蘭膜片標記的H) 安裝在液相，不得相反，并要考慮毛細管的長(cháng)度，其彎曲半徑應大于50mm。(3) 緊固連接螺栓時(shí)，法蘭盤(pán)墊片與膜盒之間不能出現擠壓，以免影響壓力正常測量和傳遞。(4) 過(guò)長(cháng)的毛細管應采取保護固定，以防因大風(fēng)等外部原因造成毛細管晃動(dòng)影響壓力測量和傳遞。(5) 若變送器安裝在室外應考慮配套儀表保溫或保護箱，以滿(mǎn)足儀表防護要求。

 

4 雙法蘭液位計的調試

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)行一次調試和二次調試。其中，通過(guò)一次調�？梢赃M(jìn)一步檢查儀表是否符合各項性能指標或在運輸和存儲過(guò)程中有無(wú)損壞；二次調試也稱(chēng)為在線(xiàn)調試，根據實(shí)際工況情況，對儀表的上、下限，以及顯示單位，顯示方式等進(jìn)行調整�，F就羅斯蒙特3501 雙法蘭液位計為例淺談液位計的一次調試和二次調試，若儀表測量范圍為0～6kPa, 對應液位0～100%。

 

4.1 液位計的一次調試

在一次調校前，shou先把壓力6kPa 平均分成5 份，即0kPa 對應0%，1.5kPa 對應25%，3kPa 對應50%，4.5kPa 對應75%，6kPa對應100%。然后依照圖3 所示，用標準壓力信號放生器，模擬壓力信號對儀表的零點(diǎn)和量程進(jìn)行調整，調整零點(diǎn)和量程輸出，使其在允許誤差范圍內。連續加壓，用量程0%、25%、50%、75%、100% 的壓力進(jìn)行校驗，當壓力穩定后記錄標準電流表上顯示的電流值并做回程誤差校驗。如果校驗誤差超過(guò)允許誤差范圍，應重新調整校驗。

4.2 液位計的二次調試

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

現場(chǎng)操作步驟如下：

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

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

(3) 待檢測到變送器工位號后，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。計算公式如下：

(實(shí)時(shí)壓強值-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(hù)量程”，并選擇“鍵盤(pán)輸入”。

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

 

5 雙法蘭差壓液位計的常見(jiàn)故障及處理方法

(1) 儀表無(wú)輸出，檢查室內( 外) 儀表信號線(xiàn)是否斷開(kāi)或是否把正、負信號線(xiàn)接反。

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

(3) 儀表輸出滿(mǎn)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( 玻璃板液位計或翻板液位計) 有偏差：①檢查儀表使用量程，即量程上、下限設置是否正確；②詢(xún)問(wèn)工藝人員，介質(zhì)密度是否有變化。