介绍了原料气过滤分离器液位采用双法兰差压变送器测量在生产过程中数据经常出现波动的现象, 从测量原理、设备安装、仪表校验、工艺运行等多个方面分别进行了分析, 鉴于过滤器介质密度的不确定性并处于高静压, 建议选用导波雷达液位计或远传磁翻板液位计测量过滤器液位。
 
双法兰差压变送器,测量原理,波动,分析
 
中石化普光天然气净化厂三个联合装置于2009年10月相继投产运行, 脱硫装置原料气过滤分离器设有远传双法兰差压式液位计和磁浮子液位计, 变送器的测量范围为0 ～ 4.43 KPa, 测量间距为500 mm。在一联合投产调试过程中, 发现三个过滤分离器的液位计工作不正常, 测量数据波动特别大, 甚至无法检测到实际液位, 但没有引起重视。在二联合投产后, 这三个过滤器的液位检测也出现相同的问题, 因此引起了高度关注。
 
在三联合投产前的调试过程中, 对这三个过滤分离器进行了常压下液位建立。在0 %、25%、50 %、75 %、100 %五点参照磁浮子液位计对远传液位计进行了调试, 并反复对两种液位计进行了比较, 两种液位计检测的结果相吻合。但在三联合投产后, 三个过滤分离器的液位检测出现了和一、二联合一样的现象。净化厂有多个塔和罐都用双法兰差压式变送器来检测液位, 但这些变送器能正常的工作, 准确的检测到实际的液位, 针对此问题对测量波动原因进行分析。
 
　　1　原因分析
　　1.1　双法兰差压式液位变送器在三种情况下输出值稳定　　
　　(1)将一台现场波动特别大的变送器121 -LT-10210拆下, 用FLUKE744 及压力模块在常压下进行了校验, 校验数据见表1:此表的大误差为0.016, 满足精度要求。

 

　　对另一台新的双法兰差压式液位变送器进行校验, 校验数据见表2

新表的大误差为0.010, 符合精度要求。从这两台变送器在常压下的校验来看, 变送器的精度是符合要求的。随后将校验后的新表安装在121 -LT-10210的位置。
 
　　(2)在新表投运前在常压下建立液位与现场的另一台双法兰液位变送器和磁翻板液位计进行观察, 观察的数据见表3:
 

　　现场进行液位比较, 是以远传磁翻板液位计标准, 会产生一定的视角误差, 但从以上的数据来看, 液位变送器的输出值还是准确的。(3)在过滤器投运前, 加水建立液位在8 MPa的静压下进行观察, 每建立一个液位就进行稳压半小时的观察, 得出数据见表4:

在稳压下观察两液位变送器虽然输出不一致, 但变送器的输出值是稳定的, 没有出现波动现象。
 
　　1.2　双法兰差压式液位计的输出不稳定
　　将121 -SR101B原料气过滤分离器在生产工况下投入使用, 发现过滤器上部和下部的现场磁翻板液位比较稳定, 而四台远传液位计输出值波动比较大, 见表5:
 

从观察到的数据看, 这些双法兰液位变送器的输出值波动很大, 与现场液位极不吻合, 无法检测到真的液位, 给工艺操作带来不便。
 
　　1.3　从差压式液位计的测量原理上分析[ 1]
　　双法兰隔膜系统变送器是由膜片密封系统、毛细管及填充液、差压变送器组合而成, 适合于因任何原因需要把变送器与工艺处理过程进行隔离的场合, 在石油化工行业多用于检测密闭容器内的液位。测量原理是基于差压与介质的液位和密度之间都存在如下关系:
　　ΔP =ρgh
　　式中:ρ———为介质的密度;
　　g———为重力加速度;
　　h———低液位至高液位之间的距离。
这个公式成立的一个重要条件就是ρ是定位,■P就是变送器的量程值。但是净化厂的过滤器设计介质的密度为85.966 ～ 990.9 kg/m3 , 是一个无法确定的值。也就是说, 在这样的条件之下,■P和h3是线性关系, 选用差压式变送器来测量这样的液位是不合理的, 也是无法测量到真实的液位的。
 
　　1.4　同一取样点测量值出现不一致的原因分析
　　在同一取压点安装两台液位变送器, 它们的测量值出现不一致的现象。究其原因有两点:
　　(1)在安装双法兰时, 施工单位缺乏保护双法兰正负压膜片的意识, 使得膜片变形受损。因正负压膜片变形不一致, 在同一个稳定的压力状态下, 正负膜片弹性形变也不会一致, 两台变送器就会检测到不同的差压值。图1是拆下变形的双法兰变送器的膜片。
 

 
　　(2)现场虽然同一点安装了两台变送器, 但是安装人员在安装时不规范, 两台变送器的上、下法兰不在同一水平面上, 这样变送器的量程就会发生变化。在现场测量到上、下法兰相差大5 cm, 根据公式:
　　ΔP=ρgh
　　ΔP=9.8· 990.9· (0.5 +0.05)
　　ΔP=5340.95 Pa
　　ΔP=5.34 KPa
　　h———上下法兰的高度差, 设计为0.5 M;
　　g———为重力加速度9.8 m3 /s2 ;
　　ρ———为介质密度　大为990.9 Kg/m3
由于上下法兰安装的误差, 可选或测量值比设计值4.85 KPa高出0.485 KPa, 相对误差达10%。即使同一取压点, 由于法兰安装位置不在同一水平面, 两台变送器输出值误差就更大了。
 
　　2　建　议
在生产中, 鉴于过滤器介质密度的不确定性, 以及在高静压下不适使用微差压双法兰液位变送器检测液位, 建议进行改进, 选用导波雷达液位计或远传磁翻板液位计。
 
　　(1)因为导波雷达液位计的工作原理是导波雷达发出的高频微波脉冲沿着探测组件(钢缆或钢棒)传播, 遇到被测介质, 由于介电常数突变, 引起反射, 一部分脉冲能量被反射回来。发射脉冲与反射脉冲的时间间隔与发射点到被测介质的距离成正比。
　　关系式如下:
　　D=CT/2
　　式中:D———雷达液位计到液面的距离;
　　C———光速;
　　T———电磁波运行时间
雷达液位计记录脉冲波经历的时间, 而电磁波的传输速度为常数, 则可算出液面到雷达发射点的距离, 从而知道液面的液位。
 
(2) 远传磁翻板液位计是以磁浮子为测量元件, 经磁系统耦合将受压或敝口容器中的被测介质液位传递至指示器的液位或界位测量仪表;其工作原理也与介质密度无关。
 
　　3　结　语
　　无论是雷达液位计还是远传磁浮子液位计都能准确地检测到净化厂SR-101A/B/C过滤器的液位。雷达液位计精度高, 测量, 但价格昂贵, 一台雷达液位计要2-3万人民币。远传磁翻板液位计具有结构简单, 检测功能齐全、读数直观、醒目, 尤其适用强腐蚀性、易燃易爆等场合优点, 价格便宜。因其性价比高, 所以选择远传磁翻板液位计。