摘要：雙法蘭差壓變送器以其原理和結(jié)構(gòu)簡單、精que度高、現(xiàn)場操作及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在石油化工行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。闡述了雙法蘭差壓變送器應(yīng)用于液位測量時(shí)的基本原理，以３種安裝方案為例，介紹了負(fù)遷移量的計(jì)算過程，不論采用哪種方案，其安裝位置都不影響變送器的負(fù)遷移量，實(shí)際應(yīng)用中，tuijian變送器安裝于設(shè)備下管嘴下方的方案。并介紹了一些選型及安裝注意事項(xiàng)。
雙法蘭差壓變送器在石油化工行業(yè)中非常廣泛地應(yīng)用于液位測量，具有原理和結(jié)構(gòu)簡單、精que度高、現(xiàn)場操作和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)和施工過程中，一些細(xì)節(jié)很容易被忽視，導(dǎo)致其測量精度降低、維護(hù)難度增加。正確的雙法蘭差壓變送器選型計(jì)算和安裝，對提高測量精度，方便現(xiàn)場操作維護(hù)有著重要意義。
１ 雙法蘭差壓變送器基本原理
雙法蘭差壓變送器又稱帶遠(yuǎn)傳裝置的差壓變送器，在普通差壓變送器基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)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(xì)管及變送器幾部分組成。其中敏感元件感壓膜片經(jīng)毛細(xì)管與變送器測量室相通，由感壓元件、毛細(xì)管、測量室組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)充有隔離液，一般為硅油。介質(zhì)壓力通過硅油傳遞到測量室，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，然后通過毛細(xì)管內(nèi)的硅油將壓力傳遞到敏感元件上，進(jìn)而測出壓力。毛細(xì)管的外部套有金屬撓性保護(hù)管，長度可選，省去了引壓管，安裝方便，解決了引壓管腐蝕和堵塞等問題。但雙法蘭液位變送器不適用于負(fù)壓測量，設(shè)備負(fù)壓不在本文討論范圍之內(nèi)。
２ 雙法蘭變送器安裝方案與遷移量計(jì)算
在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)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(shè)備上管嘴上方、位于設(shè)備上下管嘴之間、位于設(shè)備下管嘴下方。下面就這３種方式做詳盡的遷移量計(jì)算和分析。
２．１ 變送器位于設(shè)備上管嘴上方
變送器位于設(shè)備上管嘴上方安裝方案如圖１所示，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式，要計(jì)算出設(shè)備的液位高度Ｈ，則需要測量出雙法蘭差壓變送器正負(fù)室兩側(cè)的差壓Δｐ。
式中�。�———液位高度；
ｐ１———變送器正壓室側(cè)壓力；
ｐ２———變送器負(fù)壓室側(cè)壓力；Δｐ———變送器正負(fù)壓側(cè)差壓；
ρ———硅油密度；ρ介———設(shè)備內(nèi)介質(zhì)密度；
ｇ———重力加速度；ｐ′１———設(shè)備上管嘴壓力；ｐ′２———設(shè)備下管嘴壓力；ｈ１———正壓側(cè)距離下管嘴的垂直距離；
ｈ２———負(fù)壓側(cè)距離上管嘴的垂直距離；
Ｌ———設(shè)備上下管嘴法蘭間距（取源間距）。由式（１）～式（３）得出：
當(dāng)Ｈ在零位時(shí)，變送器負(fù)壓端受到的壓力為ρｇＬ，所以負(fù)遷移量為ρｇＬ，負(fù)遷移量只與ρ及Ｌ有關(guān)。
２．２ 變送器位于設(shè)備上下管嘴之間
變送器位于設(shè)備上下管嘴之間的安裝方案如圖２所示，當(dāng)變送器位于設(shè)備上下管嘴之間時(shí)，通過液體壓強(qiáng)公式的計(jì)算，得出Ｈ的計(jì)算公式同式（５）。當(dāng)Ｈ在零位時(shí)，變送器負(fù)壓端受到的壓力為ρｇＬ，所以負(fù)遷移量為ρｇＬ，負(fù)遷移量只與ρ及Ｌ有關(guān)。
２．３ 變送器位于設(shè)備下管嘴下方
變送器位于設(shè)備下管嘴下方的安裝方案如圖３所示，通過液體壓強(qiáng)公式的計(jì)算，得出Ｈ的計(jì)算公式同式（５）。同２．１節(jié)、２．２節(jié)分析情況一樣，當(dāng)Ｈ在零位時(shí)，變送器負(fù)壓端受到的壓力為ρｇＬ，同樣需要負(fù)遷移，負(fù)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(jì)算過程不難發(fā)現(xiàn)，無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(fù)遷移量。同時(shí)，一旦變送器硅油密度確定，設(shè)備開口法蘭間距確定后，負(fù)遷移量就確定了，不會(huì)隨著安裝方案、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(shè)備上管嘴上方的方案
時(shí)，變送器正壓側(cè)壓力ｐ１＝ｐ′１－ρｇｈ１，當(dāng)ｈ１＞ｐ′１／ρｇ或者０＜ｐ′１＜ρｇｈ１時(shí)，ｐ１＜０，此時(shí)變送
器正壓側(cè)膜片就會(huì)承受負(fù)壓。同理，負(fù)壓側(cè)壓力ｐ２＝ｐ′２－ρｇｈ２，當(dāng)ｈ２＞ｐ′２／ρｇ或者０＜ｐ′２＜ρｇｈ２時(shí)，ｐ２＜０，此時(shí)變送器負(fù)壓側(cè)膜片就會(huì)承受負(fù)壓。該負(fù)壓是毛細(xì)管中的硅油施加給膜片的反方向壓力，若變送器長期處于負(fù)壓，就會(huì)影響到膜
片的靈敏度和變送器的精度，甚至導(dǎo)致膜片形變。
２）采用變送器位于設(shè)備上下管嘴之間的方案時(shí)，變送器正壓側(cè)壓力為ｐ１＝ｐ′１－ρｇｈ１，負(fù)壓側(cè)壓力為ｐ２＝ｐ′２＋ρｇｈ２，跟１）的情況類似，當(dāng)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(fù)壓，反方向受力，進(jìn)而影響膜片性能。
３）采用變送器位于設(shè)備下管嘴下方的方案時(shí)，變送器正壓側(cè)壓力為ｐ１＝ｐ′１＋ρｇｈ１，負(fù)壓側(cè)壓力為ｐ２＝ｐ′２＋ρｇｈ２，該安裝方式下，無論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(fù)壓側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓，對膜片也不會(huì)產(chǎn)生反方向的力。
綜上所述，當(dāng)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(shè)備下管嘴的下方，當(dāng)設(shè)備下方?jīng)]有合適的位置時(shí)，也要注意，ｈ１和ｈ２不能過大，即變送器與上下取壓點(diǎn)之間的距離不能過大，在設(shè)計(jì)的過程中，可以根據(jù)工藝提供的操作參數(shù)及條件通過公式提前核算一下。
４材質(zhì)選擇
雙法蘭差壓變送器在選型時(shí)，要根據(jù)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(jì)實(shí)用性，外殼材質(zhì)一般選擇鋁合金，但當(dāng)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(shè)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(guī)油品、水等無腐蝕性介質(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(jù)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(jù)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(dāng)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(qiáng)的介質(zhì)，膜片的使用壽命會(huì)有影響。需要根據(jù)膜片材質(zhì)在特定介質(zhì)中的腐蝕曲線，并結(jié)合工藝、材料專業(yè)和供貨廠家進(jìn)行綜合評估，#好在智能儀表管理系統(tǒng)中增設(shè)膜片更換預(yù)警。
５其他注意事項(xiàng)
１）一般情況下，當(dāng)介質(zhì)具有腐蝕性、易結(jié)晶、黏度大、低凝固等特性時(shí)，常選用雙法蘭差壓變送器來測量液位。對于結(jié)晶較為嚴(yán)重或者黏度過大的介質(zhì)，除了選用雙法蘭差壓變送器，還需要對設(shè)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(xì)管中的填充硅油需要根據(jù)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(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)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(dāng)環(huán)境溫度在零下時(shí)，高溫硅油就有凝結(jié)的現(xiàn)象，會(huì)造成測量失真，這種工況下要做好毛細(xì)管的保溫伴熱工作，但伴熱溫度不宜過高，２０℃左右即可；或者延長設(shè)備上的取壓管嘴長度，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)境需要伴熱的問題。
３）選擇毛細(xì)管長度時(shí)，正負(fù)壓側(cè)的毛細(xì)管盡量一樣長，這樣可以有效避免因?yàn)檎?fù)壓側(cè)響應(yīng)時(shí)間的不同，導(dǎo)致的測量誤差。
６結(jié)束語
雙法蘭差壓變送器是一款應(yīng)用非常成熟和廣泛的儀表，但在設(shè)計(jì)和安裝過程中，容易忽略一些介質(zhì)特性及周邊環(huán)境等細(xì)節(jié)，導(dǎo)致測量效果不理想。通過分析和總結(jié)雙法蘭差壓變送器在測量液位時(shí)較常見的安裝選型問題，具有很好的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和參考意義。
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