介紹了原料氣過濾分離器液位采用雙法蘭差壓變送器測量在生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)波動的現(xiàn)象, 從測量原理、設(shè)備安裝、儀表校驗(yàn)、工藝運(yùn)行等多個(gè)方面分別進(jìn)行了分析, 鑒于過濾器介質(zhì)密度的不確定性并處于高靜壓, 建議選用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)或遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)測量過濾器液位。
雙法蘭差壓變送器,測量原理,波動,分析
中石化普光天然氣凈化廠三個(gè)聯(lián)合裝置于2009年10月相繼投產(chǎn)運(yùn)行, 脫硫裝置原料氣過濾分離器設(shè)有遠(yuǎn)傳雙法蘭差壓式液位計(jì)和磁浮子液位計(jì), 變送器的測量范圍為0 ～ 4.43 kpa, 測量間距為500 mm。在一聯(lián)合投產(chǎn)調(diào)試過程中, 發(fā)現(xiàn)三個(gè)過濾分離器的液位計(jì)工作不正常, 測量數(shù)據(jù)波動特別大, 甚至無法檢測到實(shí)際液位, 但沒有引起重視。在二聯(lián)合投產(chǎn)后, 這三個(gè)過濾器的液位檢測也出現(xiàn)相同的問題, 因此引起了高度關(guān)注。
在三聯(lián)合投產(chǎn)前的調(diào)試過程中, 對這三個(gè)過濾分離器進(jìn)行了常壓下液位建立。在0 %、25%、50 %、75 %、100 %五點(diǎn)參照磁浮子液位計(jì)對遠(yuǎn)傳液位計(jì)進(jìn)行了調(diào)試, 并反復(fù)對兩種液位計(jì)進(jìn)行了比較, 兩種液位計(jì)檢測的結(jié)果相吻合。但在三聯(lián)合投產(chǎn)后, 三個(gè)過濾分離器的液位檢測出現(xiàn)了和一、二聯(lián)合一樣的現(xiàn)象。凈化廠有多個(gè)塔和罐都用雙法蘭差壓式變送器來檢測液位, 但這些變送器能正常的工作, 準(zhǔn)確的檢測到實(shí)際的液位, 針對此問題對測量波動原因進(jìn)行分析。
1 原因分析
1.1 雙法蘭差壓式液位變送器在三種情況下輸出值穩(wěn)定
(1)將一臺現(xiàn)場波動特別大的變送器121 -lt-10210拆下, 用fluke744 及壓力模塊在常壓下進(jìn)行了校驗(yàn), 校驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1:此表的大誤差為0.016, 滿足精度要求。
對另一臺新的雙法蘭差壓式液位變送器進(jìn)行校驗(yàn), 校驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2
新表的大誤差為0.010, 符合精度要求。從這兩臺變送器在常壓下的校驗(yàn)來看, 變送器的精度是符合要求的。隨后將校驗(yàn)后的新表安裝在121 -lt-10210的位置。
(2)在新表投運(yùn)前在常壓下建立液位與現(xiàn)場的另一臺雙法蘭液位變送器和磁翻板液位計(jì)進(jìn)行觀察, 觀察的數(shù)據(jù)見表3:
現(xiàn)場進(jìn)行液位比較, 是以遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)標(biāo)準(zhǔn), 會產(chǎn)生一定的視角誤差, 但從以上的數(shù)據(jù)來看, 液位變送器的輸出值還是準(zhǔn)確的。(3)在過濾器投運(yùn)前, 加水建立液位在8 mpa的靜壓下進(jìn)行觀察, 每建立一個(gè)液位就進(jìn)行穩(wěn)壓半小時(shí)的觀察, 得出數(shù)據(jù)見表4:
在穩(wěn)壓下觀察兩液位變送器雖然輸出不一致, 但變送器的輸出值是穩(wěn)定的, 沒有出現(xiàn)波動現(xiàn)象。
1.2 雙法蘭差壓式液位計(jì)的輸出不穩(wěn)定
將121 -sr101b原料氣過濾分離器在生產(chǎn)工況下投入使用, 發(fā)現(xiàn)過濾器上部和下部的現(xiàn)場磁翻板液位比較穩(wěn)定, 而四臺遠(yuǎn)傳液位計(jì)輸出值波動比較大, 見表5:
從觀察到的數(shù)據(jù)看, 這些雙法蘭液位變送器的輸出值波動很大, 與現(xiàn)場液位極不吻合, 無法檢測到真的液位, 給工藝操作帶來不便。
1.3 從差壓式液位計(jì)的測量原理上分析[ 1]
雙法蘭隔膜系統(tǒng)變送器是由膜片密封系統(tǒng)、毛細(xì)管及填充液、差壓變送器組合而成, 適合于因任何原因需要把變送器與工藝處理過程進(jìn)行隔離的場合, 在石油化工行業(yè)多用于檢測密閉容器內(nèi)的液位。測量原理是基于差壓與介質(zhì)的液位和密度之間都存在如下關(guān)系:
δp =ρgh
式中:ρ———為介質(zhì)的密度;
g———為重力加速度;
h———低液位至高液位之間的距離。
這個(gè)公式成立的一個(gè)重要條件就是ρ是定位,■p就是變送器的量程值。但是凈化廠的過濾器設(shè)計(jì)介質(zhì)的密度為85.966 ～ 990.9 kg/m3 , 是一個(gè)無法確定的值。也就是說, 在這樣的條件之下,■p和h3是線性關(guān)系, 選用差壓式變送器來測量這樣的液位是不合理的, 也是無法測量到真實(shí)的液位的。
1.4 同一取樣點(diǎn)測量值出現(xiàn)不一致的原因分析
在同一取壓點(diǎn)安裝兩臺液位變送器, 它們的測量值出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。究其原因有兩點(diǎn):
(1)在安裝雙法蘭時(shí), 施工單位缺乏保護(hù)雙法蘭正負(fù)壓膜片的意識, 使得膜片變形受損。因正負(fù)壓膜片變形不一致, 在同一個(gè)穩(wěn)定的壓力狀態(tài)下, 正負(fù)膜片彈性形變也不會一致, 兩臺變送器就會檢測到不同的差壓值。圖1是拆下變形的雙法蘭變送器的膜片。
(2)現(xiàn)場雖然同一點(diǎn)安裝了兩臺變送器, 但是安裝人員在安裝時(shí)不規(guī)范, 兩臺變送器的上、下法蘭不在同一水平面上, 這樣變送器的量程就會發(fā)生變化。在現(xiàn)場測量到上、下法蘭相差大5 cm, 根據(jù)公式:
δp=ρgh
δp=9.8· 990.9· (0.5 +0.05)
δp=5340.95 pa
δp=5.34 kpa
h———上下法蘭的高度差, 設(shè)計(jì)為0.5 m;
g———為重力加速度9.8 m3 /s2 ;
ρ———為介質(zhì)密度 大為990.9 kg/m3
由于上下法蘭安裝的誤差, 可選或測量值比設(shè)計(jì)值4.85 kpa高出0.485 kpa, 相對誤差達(dá)10%。即使同一取壓點(diǎn), 由于法蘭安裝位置不在同一水平面, 兩臺變送器輸出值誤差就更大了。
2 建 議
在生產(chǎn)中, 鑒于過濾器介質(zhì)密度的不確定性, 以及在高靜壓下不適使用微差壓雙法蘭液位變送器檢測液位, 建議進(jìn)行改進(jìn), 選用導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)或遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)。
(1)因?yàn)閷?dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的工作原理是導(dǎo)波雷達(dá)發(fā)出的高頻微波脈沖沿著探測組件(鋼纜或鋼棒)傳播, 遇到被測介質(zhì), 由于介電常數(shù)突變, 引起反射, 一部分脈沖能量被反射回來。發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間間隔與發(fā)射點(diǎn)到被測介質(zhì)的距離成正比。
關(guān)系式如下:
d=ct/2
式中:d———雷達(dá)液位計(jì)到液面的距離;
c———光速;
t———電磁波運(yùn)行時(shí)間
雷達(dá)液位計(jì)記錄脈沖波經(jīng)歷的時(shí)間, 而電磁波的傳輸速度為常數(shù), 則可算出液面到雷達(dá)發(fā)射點(diǎn)的距離, 從而知道液面的液位。
(2) 遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)是以磁浮子為測量元件, 經(jīng)磁系統(tǒng)耦合將受壓或敝口容器中的被測介質(zhì)液位傳遞至指示器的液位或界位測量儀表;其工作原理也與介質(zhì)密度無關(guān)。
3 結(jié) 語
無論是雷達(dá)液位計(jì)還是遠(yuǎn)傳磁浮子液位計(jì)都能準(zhǔn)確地檢測到凈化廠sr-101a/b/c過濾器的液位。雷達(dá)液位計(jì)精度高, 測量, 但價(jià)格昂貴, 一臺雷達(dá)液位計(jì)要2-3萬人民幣。遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單, 檢測功能齊全、讀數(shù)直觀、醒目, 尤其適用強(qiáng)腐蝕性、易燃易爆等場合優(yōu)點(diǎn), 價(jià)格便宜。因其性價(jià)比高, 所以選擇遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)。