浅析双法兰差压液位变送器在化工工业的选型、安装及调试方法

 　　0 引言

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双法兰差压液位变送器是石油、化工和石化生产过程中应用十分**的液位测量仪表，其特点是结构简单、精确度高、线性好、便于安装与维护、易于组合成控制系统，用于连续或间歇生产过程的塔、罐、槽等容器的液位连续测量和界位测量。双法兰差压变送器主要用于测量具有腐蚀性、黏度大、易结晶、低凝固点液位的被测介质。本文阐述了双法兰差压液位变送器的安装、调试、维护、故障处理等方面的使用经验及其作为物位变送器使用的优点。

　　1 设备简介

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　　标准的双法兰差压液位变送器包括下列部件：法兰盘、毛细管、安装支架、测量表头
　　1.1 法兰盘法兰盘用于将仪表与工艺设备进行连接，同时法兰盘膜盒部分用于压力的测量。法兰盘有尺寸、压力等级要求，其尺寸与法兰磅级应与工艺设备相符。
　　1.2 毛细管毛细管用于连接法兰盘与测量表头，管内填充硅油，起到压力传递的作用。
　　1.3 安装支架安装支架属于标准件，可以将测量表头安装固定至现场保温保护箱或安装支架。
　　1.4 测量表头电气连接、电路板和可选的液晶显示头式测量表头的组成部分。(1) 电气连接。 提供1/2NPT 的标准电气接口，用于4 ～20mA 等其它信号的连接，大部分的表头左右各分部1 个连接口，方便现场实际安装过程中的位置调整。(2) 电路板。 电路板位于测量表头内部，与测量表头使用排线连接，根据工作需要可进行拆卸。(3) 液晶显示头。用于现场显示实时测量值，可根据实际需要显示不同的单位标示( 使用HART 手操器进行内部参数修改)，便于现场调试过程中的与工艺就地液位计进行数值对比。

　　2 选型注意事项

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　　2.1 确定压力液位变送器的型号
　　压力变送器的型号确定是指测量表头的型号确认，其确认过程中需根据测量压力范围、输出方式(4 ～20mA 带HART协议或Profibus 等方式)、过程法兰类型、毛细管连接形式、是否带液晶表头等参数进行型号选择。其中是否带液晶表头的选择要根据变送器使用环境温度，若使用环境温度过低( 零下25℃以下)，则不建议带液晶表头，因为根据现场实际应用经验，环境温度过低则液晶显示屏将无法显示。
　　2.2 确定膜片密封件组件型号
　　膜片密封件组件型号确定是指法兰盘及毛细管的型号确认，其确认过程中需根据膜片密封件类型、密封件位置、毛细管充罐液、毛细管连接长度等参数进行型号选择。其中毛细管充罐液要根据测量介质的温度进行选择，若充罐液选择不当，则可能造成双法兰差压变送器在使用过程中无法适应测量介质温度，导致仪表无法正常精确测量。

　　3 安装注意事项

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　　(1) 双法兰差压液位变送器安装位置应易于维护，便于观察，且靠近取压部件。
　　(2) 双法兰差压液位变送器安装要考虑毛细管长度的限制。
　　(3) 双法兰差压液位变送器安装过程中毛细管的弯曲半径应大于50mm。
　　(4) 双法兰差压液位变送器安装过程中要注意法兰盘垫片与膜盒之间不能出现挤压，以免影响压力正常测量和传递。
　　(5) 双法兰差压液位变送器的毛细管应采取保护固定。悬空部分应使用40( 或50) 角钢进行固定，防止因大风等外部环境造成毛细管晃动影响压力测量和传递。
　　(6) 双法兰差压变送器的毛细管应有绝热措施。在选型过程中为满足测量介质温度要求，毛细管充罐液分为低温充罐液和高温充罐液，因此必须对毛细管采取一定的绝热措施，防止因外部环境温度的变化影响毛细管充罐液的相态导致压力测量偏差。
　　(7) 双法兰差压变送器若安装在室外应考虑配套仪表保温保护箱，将变送器测量表头安装至保温保护箱内，保证测量表头电路板及液晶显示屏的使用温度要求并满足仪表防护要求。

　　4 调试方法

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　　零点迁移
　　在使用差压变送器测量液位时，一般来说，其压差Δp 与液位高度H 之间有如下关系
　　Δp=Hρg(4-1)
　　这就属于一般的“无迁移”情况。当H=0 时，作用在正、负压室的压力是相等的。但是双法兰差压变送器在实际应用中，往往H 和Δp 之间的对应关系不那么简单。例如图1 所示，双法兰差压变送器测量密闭容器物位。若被测介质密度为ρ1，双法兰差压变送器毛细管充罐液密度为ρ2( 通常ρ2>ρ1)，这时正、负压室的压力分别为
　　p1=h1ρ2g+Hρ1g+p0(4-2)
　　p2=h2ρ2g+ p0(4-3)正、负压室间的压差为
　　p1-p2= h1ρ2g+Hρ1g- h2ρ2g
　　即 Δp= Hρ1g-(h2- h1)ρ2g(4-4)
　　式中;Δp 为变送器正、负压室的压差；H 为被测液位的高度；h1 为正压室取压阀到变送器的高度；h2 为负压室取压阀到变送器的高度。
　　将式(4-4) 与式(4-1) 相比较，就知道这是差压减少了(h2- h1)ρ2g 一项，也就是说，当H=0 是，Δp=-(h2- h1)ρ2g，对比无迁移情况，相当于在负压室多了一项压力，其固定数值为(h2- h1)ρ2g。假定采用的是DDZ- Ⅲ型差压变送器，其输出范围为4 ～20mA 的电流信号。在无迁移时，当H=0,Δp=0, 这是变送器的输出I0=4mA ；当H=Hmax，Δp=Δpmax，这时变送器输出I0=20mA. 但是有迁移时，根据式(4-4) 可知，由于有固定的差压的存在，当H=0 时，变送器的输入小于0，其输出必定小于4mA ；当H=Hmax 时，变送器的输入小于Δpmax，其输出必定小于20mA。为了使仪表的输出能正确反映出物位的数值，也就是使物位的零值与满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，必须设法抵消固定压差(h2- h1)ρ2g 的作用，使得当H=0 时，变送器的输出仍然回到4mA，而当H=Hmax 时，变送器的输出能为20mA。根据工程实际经验，采用零点迁移的方法就能够达到此目的，即通过HART 手操器等标准仪器调整变送器的测量下限，以抵消固定压差(h2- h1)ρ2g 的作用。这里HART 手操器等标准仪器的作用，其实质是改变变送器的零点。迁移和调零都是使变送器的起始值与被测值相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。

　　5 常见故障及处理方法

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　　5.1 仪表指示波动
　　(1) 双法兰差压变送器毛细管充罐液选型错误，充罐液使用温度无法满足设备操作温度。(2) 双法兰差压变送器毛细管未固定，造成毛细管随意摆动。(3) 双法兰差压变送器毛细管未做绝热措施，受环境温度影响较大。(4) 双法兰差压变送器阻尼时间设定过小。
　　5.2 仪表指示较就地液位计偏大(偏小)
　　(1) 双法兰差压变送器下( 上) 法兰盘在固定过程中垫片与法兰膜盒面产生挤压，造成膜盒自由状态下受力，将法兰盘拆除更换垫片重新紧固。
　　(2) 被测介质实际密度较原设计密度偏大( 小)。
　　(3) 双法兰差压变送器正( 负) 压室取压阀有异物或冻堵。
　　(4) 双法兰差压变送器零点漂移。

　　6 双法兰差压液位变送器的优点

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　　(1) 可测量具有腐蚀性、粘度大、易结晶、低凝固点特性介质的物位。
　　(2) 具有较高的灵敏度与稳定的信号处理特点，能应对各种过程条件。
　　(3) 重复性好，即使在困难的条件下也能确保液位测量的可靠性与精度。
　　(4) 调试简单，维护量小。

　　7 结语

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      本文介绍了双法兰差压液位变送器在化工装置的应用，从仪表选型、调试及故障处理等方面进行了分析，期望有助于化工装置如何选用双法兰差压液位变送器测量物位，使其满足物位的精确稳定测量的要求，并能大限度的安全、经济及合理的生产。