双法兰液位变送器在焦化生产中的应用

摘要:在焦化生产过程中，经常需要测量一些设备(如罐、塔、釜、槽等)的液位，通过对设备内介质液位的准确、实时的采集，可以为工艺生产提供重要的数据参数。基于差压原理的双法兰液位变送器在焦化生产中得到了广泛的应用。主要针对PDS智能型双法兰液位变送器的安装，量程及零点迁移的计算等问题进行分析解释，并结合工程实例加以说明。
1概述
　　在焦化生产过程中,经常需要测量一些设备(如罐、塔、釜、槽等)的液位，通过对设备内介质液位的准确、实时的采集，可以为工艺生产提供重要的数据参数，核算容器内储藏介质的储量，对上、下限液位及时报警，连续的对生产过程进行监控等，控制容器内介质保持要求的高度。这对装置安全、稳定的运行，生产高质量的焦化产品至关重要。同时也为质量管理和进行经济核算,提高经济效益提供重要的可靠数据。
　　随着科技的不断发展，针对容器的物位测量的仪表种类出现很多，按其工作原理划分，有连通式，差压式、浮子式、电量式、声波式、光学式等。但在焦化生产过程中，测量的某些介质具有易结晶、高粘稠、极强的腐蚀性、易凝固的特殊性，直接影响测量的准确性。为解决以上特殊介质，基于差压原理的双法兰液位变送器得到了广泛的应用，如图1所示。
 
　　其中敏感元器件金属膜盒3通过铠装的毛细管2与变送器1的正、负压室相连接，在膜盒、毛细管和变送器间充有密封液体(一般为硅油)。有关差压变送器的原理在此不再赘于。主要是针对PDS型双法兰液位变送，分析变送器安装和迁移的问题，并举实例说明。
2安装
　　在用差压变送器测量液位时,其安装高度不应高于下部取压口，但用双法兰式差压变送器、吹气法及利用低沸点液体气化传递压力的方法测量液位时可不受此限。“
　　针对PDS型双法兰液位变送，原则上要求变送器应安装在高压侧远传法兰的下方且垂直高度2600mm，以使远传封液的落差尽可能的加在变送器本体上。如果因设置条件限制或客观原因无法实现上述要求时，安装位置应满足如下公式要求:
h=[(pc-p0)/(ρ*g)]*10m³(单位:mm),
其中h:高压侧远传法兰距变送器本体的高度(mm);
ρ:远传封入液密度(km/m')
g:当地重力加速度
p:液罐静压(pa)
P0:变送器本体可以使用的最低压力值(pa)
　　有关po和ρ值可以通过查看PDS变送器用户手册获得，当h≤0时，应将变送器安装在距高压侧远传法兰下方垂直高≥h(绝对值m)的位置:当h≥0时，可将变送器安装在距高压侧远传法兰上方垂直高<h(mm)的位置。1]
　　变送器安装的过程中要注意考虑测量容器的内部工况，在容器内呈负压工况时，变送器的安装位置不能高于低压室法兰的中心线。
3计算
　　在测量开口容器的液位时，要求变送器高压侧与容器的低端法兰相连,低压侧直接置于大气且保证与高压侧法兰在同一水平面。有关的计算过程比较简单，环考虑迁移的问题，在此不多赘述。下面主要针对焦化生产过程中的密闭容器(如塔、罐、釜、槽等)，有关液位的测量计算和迁移问题进行分析。
3.1变送器安装位置在容器高低端法兰中心线之间
 
　　其中H:容器内介质的实际液位高度
hl;变送器负压室与容器高端法兰中心线之间的高度
h2:变送器正压室与容器低端法兰中心线之间的高度
L:容器最高液位和最低液位之间的距离
P:容器内压力
ρ:容器内介质的密度
ρo:双法兰变送器毛细管封入液的密度
变送器的量程△p为
Op=ρgL
零点迁移量A为
变送器正压室压力:P.=p+ρgH-ρogh2
变送器负压室压力:P-=p+ρoghl
　　当液位最低，即H=0时，零点迁移量A=P+-P-=-ρogh2-ρogh1<0,其中h1+h2为容器高低端法兰的中心距。通过计算结果可以看出，在变送器满足安装要求的情况下，如图2所示安装方式，液相介质接正压室，气相介质接负压室，需要对变送器的零点进行负迁移，反之，需要正迁移。且零点迁移量A为高低端法兰中心距与毛细管封入液密度的乘积，与安装位置无关。
3.2变送器安装在低端法兰中心线一下
 
　　如图所示，变送器安装在容器下方，且正压室与容器的液相介质低端法兰下相连接，负压室与容器的气相介质高端法兰相连接。
变送器的量程Op为
△p=ρgL
零点迁移量A为
变送器正压室压力:P+=p+ρgH+ρ0gh2
变送器负压室压力:P=p+ρ0gh1
当液位最低，即H=0时，零点迁移量A=P+-P-=pogh2.-ρogh1<0,其中h2与hl的差值为容器高低端法兰的中心距。因为A<0,为负迁移。反之，液相介质接负压室，气相介质接正压室，为正迁移。且零点迁移量A　　为高低端法兰中心距与毛细管封入液密度的乘积，与安装位置无关。
4工程经验实例
　　以上是有关双法兰液位变送器的理论计算和定性分析，在变送器安装完毕后，高低法兰中心距，毛细管封入液的密度，设计要求的测量范围等参数是已知的，可以方便的计算出变送器的量程范围，及零点迁移量。在车间蒸氨塔改造过程中，塔底液位选用的是双法兰液位变送器，变送器的安装如图2所示，具体的设计参数h1=2900mm，h2=1000mm，ρ=950kg/m3，ρo=1070kg/m3，测量范围L=5000mm，则通过定性计算，变送器的量程△p=ρgL=950*9.8*5=46.55Kpa，零点迁移量A=-ρog(h1+h2)=-1070*9.8*(2.9+1)=-40.8954Kpa，A<0为负迁移。即调整变送器的量程范围为-40.8954~(-40.8954+46.55)Kpa.
　　在工程安装和设备调试过程中,变送器的量程需要通过计算获得，但零点迁移量的理论计算相对比较繁琐，且计算所得是一个理论值，与现场实际有一定的误差，简便且直接的工程经验方法是，可以将密闭容器(如塔、罐、釜、槽等)的液位计安装好，根据变送器液晶显示的压力值，作为零点迁移量，即量程的零点。采用工程经验的方法，得到的迁移量的数据更准确，方便。
5结束语
　　通过以上的安装及定性的理论计算、分析，可以看出双法兰液位变送器的量程计算及零点迁移与变送器本身的安装没有关系，仅与高低法兰中心距有直接关系。
针对焦化行业生产过程使用的一些塔、罐、釜、槽等密闭容器，双法兰智能液位变送器得到了广泛的有效应用，提供了准确的测量参数，降低了维护人员的劳动强度,保证了工艺过程的稳定可靠。