雙法蘭液位變送器在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要:在焦化生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要測量一些設(shè)備(如罐、塔、釜、槽等)的液位，通過對設(shè)備內(nèi)介質(zhì)液位的準(zhǔn)確、實(shí)時的采集，可以為工藝生產(chǎn)提供重要的數(shù)據(jù)參數(shù)。基于差壓原理的雙法蘭液位變送器在焦化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。主要針對PDS智能型雙法蘭液位變送器的安裝，量程及零點(diǎn)遷移的計(jì)算等問題進(jìn)行分析解釋，并結(jié)合工程實(shí)例加以說明。
1概述
　　在焦化生產(chǎn)過程中,經(jīng)常需要測量一些設(shè)備(如罐、塔、釜、槽等)的液位，通過對設(shè)備內(nèi)介質(zhì)液位的準(zhǔn)確、實(shí)時的采集，可以為工藝生產(chǎn)提供重要的數(shù)據(jù)參數(shù)，核算容器內(nèi)儲藏介質(zhì)的儲量，對上、下限液位及時報警，連續(xù)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控等，控制容器內(nèi)介質(zhì)保持要求的高度。這對裝置安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，生產(chǎn)高質(zhì)量的焦化產(chǎn)品至關(guān)重要。同時也為質(zhì)量管理和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算,提高經(jīng)濟(jì)效益提供重要的可靠數(shù)據(jù)。
　　隨著科技的不斷發(fā)展，針對容器的物位測量的儀表種類出現(xiàn)很多，按其工作原理劃分，有連通式，差壓式、浮子式、電量式、聲波式、光學(xué)式等。但在焦化生產(chǎn)過程中，測量的某些介質(zhì)具有易結(jié)晶、高粘稠、極強(qiáng)的腐蝕性、易凝固的特殊性，直接影響測量的準(zhǔn)確性。為解決以上特殊介質(zhì)，基于差壓原理的雙法蘭液位變送器得到了廣泛的應(yīng)用，如圖1所示。
 
　　其中敏感元器件金屬膜盒3通過鎧裝的毛細(xì)管2與變送器1的正、負(fù)壓室相連接，在膜盒、毛細(xì)管和變送器間充有密封液體(一般為硅油)。有關(guān)差壓變送器的原理在此不再贅于。主要是針對PDS型雙法蘭液位變送，分析變送器安裝和遷移的問題，并舉實(shí)例說明。
2安裝
　　在用差壓變送器測量液位時,其安裝高度不應(yīng)高于下部取壓口，但用雙法蘭式差壓變送器、吹氣法及利用低沸點(diǎn)液體氣化傳遞壓力的方法測量液位時可不受此限。“
　　針對PDS型雙法蘭液位變送，原則上要求變送器應(yīng)安裝在高壓側(cè)遠(yuǎn)傳法蘭的下方且垂直高度2600mm，以使遠(yuǎn)傳封液的落差盡可能的加在變送器本體上。如果因設(shè)置條件限制或客觀原因無法實(shí)現(xiàn)上述要求時，安裝位置應(yīng)滿足如下公式要求:
h=[(pc-p0)/(ρ*g)]*10m³(單位:mm),
其中h:高壓側(cè)遠(yuǎn)傳法蘭距變送器本體的高度(mm);
ρ:遠(yuǎn)傳封入液密度(km/m')
g:當(dāng)?shù)刂亓铀俣?br /> p:液罐靜壓(pa)
P0:變送器本體可以使用的最低壓力值(pa)
　　有關(guān)po和ρ值可以通過查看PDS變送器用戶手冊獲得，當(dāng)h≤0時，應(yīng)將變送器安裝在距高壓側(cè)遠(yuǎn)傳法蘭下方垂直高≥h(絕對值m)的位置:當(dāng)h≥0時，可將變送器安裝在距高壓側(cè)遠(yuǎn)傳法蘭上方垂直高<h(mm)的位置。1]
　　變送器安裝的過程中要注意考慮測量容器的內(nèi)部工況，在容器內(nèi)呈負(fù)壓工況時，變送器的安裝位置不能高于低壓室法蘭的中心線。
3計(jì)算
　　在測量開口容器的液位時，要求變送器高壓側(cè)與容器的低端法蘭相連,低壓側(cè)直接置于大氣且保證與高壓側(cè)法蘭在同一水平面。有關(guān)的計(jì)算過程比較簡單，環(huán)考慮遷移的問題，在此不多贅述。下面主要針對焦化生產(chǎn)過程中的密閉容器(如塔、罐、釜、槽等)，有關(guān)液位的測量計(jì)算和遷移問題進(jìn)行分析。
3.1變送器安裝位置在容器高低端法蘭中心線之間
 
　　其中H:容器內(nèi)介質(zhì)的實(shí)際液位高度
hl;變送器負(fù)壓室與容器高端法蘭中心線之間的高度
h2:變送器正壓室與容器低端法蘭中心線之間的高度
L:容器最高液位和最低液位之間的距離
P:容器內(nèi)壓力
ρ:容器內(nèi)介質(zhì)的密度
ρo:雙法蘭變送器毛細(xì)管封入液的密度
變送器的量程△p為
Op=ρgL
零點(diǎn)遷移量A為
變送器正壓室壓力:P.=p+ρgH-ρogh2
變送器負(fù)壓室壓力:P-=p+ρoghl
　　當(dāng)液位最低，即H=0時，零點(diǎn)遷移量A=P+-P-=-ρogh2-ρogh1<0,其中h1+h2為容器高低端法蘭的中心距。通過計(jì)算結(jié)果可以看出，在變送器滿足安裝要求的情況下，如圖2所示安裝方式，液相介質(zhì)接正壓室，氣相介質(zhì)接負(fù)壓室，需要對變送器的零點(diǎn)進(jìn)行負(fù)遷移，反之，需要正遷移。且零點(diǎn)遷移量A為高低端法蘭中心距與毛細(xì)管封入液密度的乘積，與安裝位置無關(guān)。
3.2變送器安裝在低端法蘭中心線一下
 
　　如圖所示，變送器安裝在容器下方，且正壓室與容器的液相介質(zhì)低端法蘭下相連接，負(fù)壓室與容器的氣相介質(zhì)高端法蘭相連接。
變送器的量程Op為
△p=ρgL
零點(diǎn)遷移量A為
變送器正壓室壓力:P+=p+ρgH+ρ0gh2
變送器負(fù)壓室壓力:P=p+ρ0gh1
當(dāng)液位最低，即H=0時，零點(diǎn)遷移量A=P+-P-=pogh2.-ρogh1<0,其中h2與hl的差值為容器高低端法蘭的中心距。因?yàn)锳<0,為負(fù)遷移。反之，液相介質(zhì)接負(fù)壓室，氣相介質(zhì)接正壓室，為正遷移。且零點(diǎn)遷移量A　　為高低端法蘭中心距與毛細(xì)管封入液密度的乘積，與安裝位置無關(guān)。
4工程經(jīng)驗(yàn)實(shí)例
　　以上是有關(guān)雙法蘭液位變送器的理論計(jì)算和定性分析，在變送器安裝完畢后，高低法蘭中心距，毛細(xì)管封入液的密度，設(shè)計(jì)要求的測量范圍等參數(shù)是已知的，可以方便的計(jì)算出變送器的量程范圍，及零點(diǎn)遷移量。在車間蒸氨塔改造過程中，塔底液位選用的是雙法蘭液位變送器，變送器的安裝如圖2所示，具體的設(shè)計(jì)參數(shù)h1=2900mm，h2=1000mm，ρ=950kg/m3，ρo=1070kg/m3，測量范圍L=5000mm，則通過定性計(jì)算，變送器的量程△p=ρgL=950*9.8*5=46.55Kpa，零點(diǎn)遷移量A=-ρog(h1+h2)=-1070*9.8*(2.9+1)=-40.8954Kpa，A<0為負(fù)遷移。即調(diào)整變送器的量程范圍為-40.8954~(-40.8954+46.55)Kpa.
　　在工程安裝和設(shè)備調(diào)試過程中,變送器的量程需要通過計(jì)算獲得，但零點(diǎn)遷移量的理論計(jì)算相對比較繁瑣，且計(jì)算所得是一個理論值，與現(xiàn)場實(shí)際有一定的誤差，簡便且直接的工程經(jīng)驗(yàn)方法是，可以將密閉容器(如塔、罐、釜、槽等)的液位計(jì)安裝好，根據(jù)變送器液晶顯示的壓力值，作為零點(diǎn)遷移量，即量程的零點(diǎn)。采用工程經(jīng)驗(yàn)的方法，得到的遷移量的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，方便。
5結(jié)束語
　　通過以上的安裝及定性的理論計(jì)算、分析，可以看出雙法蘭液位變送器的量程計(jì)算及零點(diǎn)遷移與變送器本身的安裝沒有關(guān)系，僅與高低法蘭中心距有直接關(guān)系。
針對焦化行業(yè)生產(chǎn)過程使用的一些塔、罐、釜、槽等密閉容器，雙法蘭智能液位變送器得到了廣泛的有效應(yīng)用，提供了準(zhǔn)確的測量參數(shù)，降低了維護(hù)人員的勞動強(qiáng)度,保證了工藝過程的穩(wěn)定可靠。