雙法蘭液位變送器在焦化生產中的應用

摘要:在焦化生產過程中，經常需要測量一些設備(如罐、塔、釜、槽等)的液位，通過對設備內介質液位的準確、實時的采集，可以為工藝生產提供重要的數據參數。基于差壓原理的雙法蘭液位變送器在焦化生產中得到了廣泛的應用。主要針對PDS智能型雙法蘭液位變送器的安裝，量程及零點遷移的計算等問題進行分析解釋，并結合工程實例加以說明。
1概述
　　在焦化生產過程中,經常需要測量一些設備(如罐、塔、釜、槽等)的液位，通過對設備內介質液位的準確、實時的采集，可以為工藝生產提供重要的數據參數，核算容器內儲藏介質的儲量，對上、下限液位及時報警，連續的對生產過程進行監控等，控制容器內介質保持要求的高度。這對裝置安全、穩定的運行，生產高質量的焦化產品至關重要。同時也為質量管理和進行經濟核算,提高經濟效益提供重要的可靠數據。
　　隨著科技的不斷發展，針對容器的物位測量的儀表種類出現很多，按其工作原理劃分，有連通式，差壓式、浮子式、電量式、聲波式、光學式等。但在焦化生產過程中，測量的某些介質具有易結晶、高粘稠、極強的腐蝕性、易凝固的特殊性，直接影響測量的準確性。為解決以上特殊介質，基于差壓原理的雙法蘭液位變送器得到了廣泛的應用，如圖1所示。
 
　　其中敏感元器件金屬膜盒3通過鎧裝的毛細管2與變送器1的正、負壓室相連接，在膜盒、毛細管和變送器間充有密封液體(一般為硅油)。有關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安裝在高壓側遠傳法蘭的下方且垂直高度2600mm，以使遠傳封液的落差盡可能的加在變送器本體上。如果因設置條件限制或客觀原因無法實現上述要求時，安裝位置應滿足如下公式要求:
h=[(pc-p0)/(ρ*g)]*10m³(單位:mm),
其中h:高壓側遠傳法蘭距變送器本體的高度(mm);
ρ:遠傳封入液密度(km/m')
g:當地重力加速度
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po和ρ值可以通過查看PDS變送器用戶手冊獲得，當h≤0時，應將變送器安裝在距高壓側遠傳法蘭下方垂直高≥h(絕對值m)的位置:當h≥0時，可將變送器安裝在距高壓側遠傳法蘭上方垂直高<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部工況，在容器內呈負壓工況時，變送器的安裝位置不能高于低壓室法蘭的中心線。
3計算
　　在測量開口容器的液位時，要求變送器高壓側與容器的低端法蘭相連,低壓側直接置于大氣且保證與高壓側法蘭在同一水平面。有關的計算過程比較簡單，環考慮遷移的問題，在此不多贅述。下面主要針對焦化生產過程中的密閉容器(如塔、罐、釜、槽等)，有關液位的測量計算和遷移問題進行分析。
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:容器內介質的實際液位高度
hl;變送器負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:容器內壓力
ρ:容器內介質的密度
ρo:雙法蘭變送器毛細管封入液的密度
變送器的量程△p為
Op=ρgL
零點遷移量A為
變送器正壓室壓力:P.=p+ρgH-ρogh2
變送器負壓室壓力:P-=p+ρoghl
　　當液位最低，即H=0時，零點遷移量A=P+-P-=-ρogh2-ρogh1<0,其中h1+h2為容器高低端法蘭的中心距。通過計算結果可以看出，在變送器滿足安裝要求的情況下，如圖2所示安裝方式，液相介質接正壓室，氣相介質接負壓室，需要對變送器的零點進行負遷移，反之，需要正遷移。且零點遷移量A為高低端法蘭中心距與毛細管封入液密度的乘積，與安裝位置無關。
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低端法蘭下相連接，負壓室與容器的氣相介質高端法蘭相連接。
變送器的量程Op為
△p=ρgL
零點遷移量A為
變送器正壓室壓力:P+=p+ρgH+ρ0gh2
變送器負壓室壓力:P=p+ρ0gh1
當液位最低，即H=0時，零點遷移量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。因為A<0,為負遷移。反之，液相介質接負壓室，氣相介質接正壓室，為正遷移。且零點遷移量A　　為高低端法蘭中心距與毛細管封入液密度的乘積，與安裝位置無關。
4工程經驗實例
　　以上是有關雙法蘭液位變送器的理論計算和定性分析，在變送器安裝完畢后，高低法蘭中心距，毛細管封入液的密度，設計要求的測量范圍等參數是已知的，可以方便的計算出變送器的量程范圍，及零點遷移量。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，具體的設計參數h1=2900mm，h2=1000mm，ρ=950kg/m3，ρo=1070kg/m3，測量范圍L=5000mm，則通過定性計算，變送器的量程△p=ρgL=950*9.8*5=46.55Kpa，零點遷移量A=-ρog(h1+h2)=-1070*9.8*(2.9+1)=-40.8954Kpa，A<0為負遷移。即調整變送器的量程范圍為-40.8954~(-40.8954+46.55)Kpa.
　　在工程安裝和設備調試過程中,變送器的量程需要通過計算獲得，但零點遷移量的理論計算相對比較繁瑣，且計算所得是一個理論值，與現場實際有一定的誤差，簡便且直接的工程經驗方法是，可以將密閉容器(如塔、罐、釜、槽等)的液位計安裝好，根據變送器液晶顯示的壓力值，作為零點遷移量，即量程的零點。采用工程經驗的方法，得到的遷移量的數據更準確，方便。
5結束語
　　通過以上的安裝及定性的理論計算、分析，可以看出雙法蘭液位變送器的量程計算及零點遷移與變送器本身的安裝沒有關系，僅與高低法蘭中心距有直接關系。
針對焦化行業生產過程使用的一些塔、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用，提供了準確的測量參數，降低了維護人員的勞動強度,保證了工藝過程的穩定可靠。