双法兰液位计(变送器）故障分析及新型安装方式介绍

本文背景：
双法兰液位计（变送器）用于密封罐体的液位测量相当普遍，是种测量精度和稳定性非常好的仪器，在安装使用过程中非常有讲究，本文总结的一种新型的双法兰液位计（变送器）安装方式相比于传统的安装，可以保证仪表的运行稳定，同时延长仪表的使用寿命。
此案例的使用地点在中粮生化能源有限公司，公司建厂之初投产采用玉米浆蒸发器，容器的进料方式为顶部进料，物料带有一定压力，切线方式进入。当初设计时采用的液位计是双法兰平膜片式差压式液位计，紧贴罐壁焊接法兰安装，使用过程中，常常发生双法兰液位计（变送器）的上部膜片破损故障，一仅增加了维修费用，也严重影响工艺运行的稳定。因为液位计显示不对，导致蒸发器自动进料阀失控，致使实际液位显示偏高，溢出物料，堵塞蒸发器。问题一直找不到好的方法，对生产造成相当大的困扰。经过长期研究和总结，目前将液位计的安装方式进行改革，将紧贴罐壁的法兰用DN80的钢管两端焊接DN80的法兰，进行延长过渡，同时在钢管内部焊接了筛网，这样改造之后，已经使用3年，未发生双法兰膜片损坏故障，彻底解决故障。
　　　
　　1 双法兰液位计检测原理
液位自动检测装置是采用双法兰液位计（变送器）进行检测的，其检测原理为：双法兰差压液位计一般只用于测密闭式容器的液位，双法兰液位计主要应用U形管原理，即上法兰和气相空间相通，下法兰和液相空间相通，这样液位计的液位和容器的液位永远相同，因为有两个法兰，所以称为双法兰液位计。利用液体的重力作用会对罐壁产生压力的大小，来检测罐内液位的高低，符合公式P=ρ×g×h，这里的ρ是指罐内的液体的密度大小，g是指重力加速度，所以压力的大小完全取决于罐内液体高度的大小，因为双法兰液位计的两个法兰是用毛细管密闭相连的，毛细管内充满了氟油，同时上下法兰之间的密闭液体的重力作用因为液位计的智能自动平衡，完全可以忽略不计。


 
　　2 双法兰液位计安装方式
初笔者设计人员采取的安装方式为，在蒸发器的上下罐壁开口，直接焊接液位计的安装法兰，这样的安装方式很简便，节约资金、节省工时，但是随着使用时间的延长，因为蒸发器里面是负压环境，而且经常超出60～80 kPa，同时酸性较强，并且液位计的安装法兰的开口位置正好是物料的切线进入方向，并且每次损坏的均为上面的进料口处的法兰，多次检查时候均发现膜片向外凸起，用手摸着很软，明显和原来新的时候不一样，并且在物料里面经常发现金属异物。经过长时间的观察和液位计的损坏现象进行总结，笔者认为液位计的损坏原因是膜片受到腐蚀变薄，异物碰撞导致上部膜片破裂，下面对此进行具体分析。
 
从图1厂家给出的正确的安装方式也是用钢管引出一段距离，而不是直接将法兰焊接在罐壁，据此来看应该是尽量避免液位计的膜片直接与流动的物料接触，并且防止摩擦损坏才是正确的安装方法。笔者公司初时候所采取的緊贴罐壁的安装方式，本身就存在缺陷。同时，蒸发器的切线进料口和双法兰液位计的引压法兰低压端接口处正好重合，这样就给物料对法兰膜片的磨损和碰撞带来可能，事实正好验证了这一点，因为每次损坏的膜片都是低压侧法兰的膜片，高压侧的法兰因为远离进料口，并且下部高压侧法兰基本上处在玉米浆介质内，所以完好无损。同时损坏的液位计基本上全都是物料切线方式进入的那几台蒸发器，包括二效、三效、四效、五效，这里面的一效和三效半因为进料方式不同，从未发生过此类故障。对于碰撞这点也有着验证结论，系统里面初时候的金属物质去除设备的工作性能很好，所以初时候并未发生设备故障，但是随着使用周期的加长，附属设备的性能降低，多次发生蒸发器里面有螺丝帽、螺栓、铁丝头等金属异物堵塞自动阀和离心泵叶轮故障，所以这些金属异物同样也会对液位计的法兰膜片造成损坏。
 
液位计法兰膜片的具体安装方式是：将聚四氟乙烯膜片通过机械机构卡接在法兰底座上，出厂时标明膜片的厚度为0.3 mm，膜片腔内部添加氟油，用来传导压力到智能变送器的转换器，通过计算得出液位的高低，然而损坏的膜片拆下后经过检测厚度不足0.2 mm，足以说明膜片经过摩擦以后厚度变薄。膜片上面的波浪花纹已经几乎磨平。并且和新的膜片的凸起度不一样，新的膜片凸起约1 mm，损坏以后的膜片凸起达到2 mm以上。用手按压新的膜片有弹性，损坏的膜片发软，机械弹性几乎没有，经过对以上故障现象的分析总结，笔者认为让液位计的法兰膜片避免摩擦腐蚀和金属异物碰撞，才是解决问题的根本办法。
 
　　3 故障改造
　　该故障笔者是经过两次摸索改造才完成的，*先是把液位计的安装法兰进行加长，让液位计安装法兰的接口离开罐壁200 mm，达到减少摩擦损坏的目的。具体做法是DN200法兰两块，中间焊接DN80钢管。低压端过渡法兰的接口和液位计法兰接口一致，保证引压管路的通畅，期间还考虑了加装过度法兰以后会不会造成引压钢管堵塞故障，如果堵塞的话还可以将引压管路的钢管改成向下倾斜一定角度，后来经过使用验证并没有发生管路堵塞故障。经过详细咨询恒河EJA智能变送器设备厂家技术人员，并且在厂家技术人员的现场查看和指导下，将法兰接口位置的密封垫和法兰的密封压合部位做的严格一致，避免过大或者过小，以免对法兰膜片造成机械应力。此种改造方法2013年4月份车间大修期间进行的彻底改造，经过6个月的使用，在十月份大修时，发现液位计的故障现象明显减少，以往平均一两个月就会发生一起膜片损坏故障，不管是返厂维修回来的液位计还是新买的液位计，都有此种故障，以上改造虽然减少损坏次数，但还是发生了一起损坏故障。
 
　　此种现象更加坚定了笔者的信心，笔者决定将过度法兰的DN80的钢管的中间位置焊接筛网，并且筛网的筛孔直径小于3 mm，彻底的防止物料里面的金属异物碰撞液位计的法兰膜片，减少颗粒物对膜片的摩擦损坏。经过以上彻底的改造后，自2013年10月至今，从未发生一起液位计膜片损坏破裂故障，液位计的返厂维修频率和购买数量已经明显降低，原来每年大约维修10多台，购买两三台，2013年10月至今每年购买数量为两台左右，这里面还包括使用时间较长的超差损坏，同时工艺生产也稳定下来，明顯降低维修费用，降低工艺操作人员的劳动强度，同时也降低仪表维修人员的劳动强度。
 
　　4 结语
　　在对与液位计的分析改造，笔者以为，对设备的工作原理一定要熟悉，特别要明白工艺设备的工作过程、工作原理、管道物料的流向和介质的性质，遇到问题要详细分析故障现象，细致总结，遇到问题多想办法，没有解决不了的问题，只有想不到的办法。只要用心去做，办法总比困难多。

上一条：涡轮流量计厂家详解测量对于介质粘度的要求及安装要点
下一条：关于电磁流量计的常规的6种分类方法