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雙法蘭液位變送器的故障淺析(油田現場)

作時間:2016-05-23  來源:中國石油塔裏木油田塔西南公司  作者:
   

摘要:針對雙方液位計遷移量計算錯誤,零點設定不當的問題,本文主要介紹了雙法蘭差壓變送器測量原理以及測量液位時由於遷移量核零點設定不當所產生的故障,並給出了詳細的原因分析及解決方法。

在煉油、石油化工生產、煤化工和煤製油等工業領域,液位是最重要的工藝參數之一,測量液位的儀表種類繁多,如浮力式液位計、雷達液位計、放射性液位計、超聲波液位計、電容式液位計、音叉液位開關和差壓式液位計等。其中雙法蘭差壓液位計以其精度高、穩定性好、測量範圍廣、測量精度高、安裝方便等優點備受化工生產的青睞。
        雙法蘭差壓液位計能對變送器的參數進行修改,可以與具有相同通訊協議的DCS係統或現場通訊控製、設定器進行數據通訊交換。在我廠合成氨生產裝置的各個環節中,我們多處利用雙法蘭差壓變送器測量鍋爐汽包、表麵冷凝器、壓縮機段間分離器、氨冷器以及噴射蒸汽發生器(111~C)的液位。

1差壓變送器原理簡介
        雙法蘭液位變送器由差壓變送器、毛細管和帶密封隔膜的雙法蘭組成。密封隔膜的作用是防止管道中的介質直接進入差壓變送器,它與變送器之間是靠注滿液體的毛細管連接起來,當膜片受壓後產生微小變形,變形位移通過毛細管的液體傳遞給變送器,由變送器處理後轉換輸出4—20mADC 電流信號。
        在對雙法蘭液位變送器的量程和遷移量的匯總核實時,發=現變送器量程存在選擇不當,遷移量設置錯誤的情況,這是造成儀表測量不準的重要原因。如圖a。

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雙法蘭差壓變送器量程的計算公式為:
△P=ρ1Hg(1)
零點遷移量計算公式為:
S=~ρ2gh(2)
        其中△P為雙法蘭液位變送器的量程(單位:KPa);H為被測容器內的液位高度(單位:m);g為重力加速度(單位:9.8m/s2);ρ1為被測介質密度(單位:kg/m3);ρ2為毛細管內填充甲基矽油的密度(單位:kg/m3);S 為零點遷移量(單位:KPa);h 為雙法蘭間距;
        由公式(1)、(2)可得,通過雙法蘭差壓變送器測量液位得到的結果,其準確程度與三暢變送器的安裝位置無關,與被測容器內也為高度H、被測介質的密度ρ1以及毛線管內填充液體密度
ρ2有關,變送器零點必須進行負遷移,遷移零點的原理見圖b

變送器零點遷移示意圖

2故障案例及原因分析
(1)事件過程
2015 年9 月22 日塔西南化肥廠合成氨裝置103~J/JT 跳車。檢查發現段間分離器105~F液位高開關聯鎖動作,雙法蘭液位變送器LT~11指示為零,將機組段間分離器底部導淋打開排出大量的水,經檢查該雙法蘭液位計的遷移量偏差嚴重;量程也和設計嚴重不符,現場安裝使用的三暢變送器量程為62.3Kpa,而設計量程僅為3Kpa。
(2)原因分析
差壓變送器未按設計選型訂購;以及儀表人員對雙法蘭液位計的遷移量計算存在認識上誤區,一般隻注重灌水的調試,並未查看設計資料根據原始數據以及生產需要進行準確遷移。下表c為錦西化工機械廠針對我廠LT~11的設計數據表

錦西化工機械廠液位變送器計算數據


由上表c知;
最大測量範圍(量程)
△Pmax=ρ1Hg=9.81×300=2.94KPa
遷移量△P1=P+~P~=~ρ2gh(3)
=~0.95×9.81×990
=9.226KPa
即當H0→0時,差壓變送器遷移量為△P1=~9.226KPa,這種遷移為“全遷移”。如表c設計液位H0=325mm以上顯示液位,因此差壓變送器需要“回遷”
所以最終遷移量△P1=~9.226+ρ1gH0=~9.226+9.81×0.325=~6.03KPa

        綜上可知變送器的安裝位置的高低對遷移量以及測量結果沒有任何影響,當被測液位為0時,變送器正負壓室的壓差最大(這裏的壓差為正負室壓差的絕對值),變送器的輸出電流為4mA,隨著液位的上升,變送器正負測量室的壓差逐漸減小,變送器的輸出電流為20mA。
        由於變送器毛細管內工作介質和被測液體的密度是已知的,三暢變送器的安裝位置和測量範圍就是確定的,因此隻要知道液位測量的數據H、h、ρ2以及H0,就可以計算出變送器的量程和遷移量,可以準確對變送器進行調校了。
(3)事件過程
        2010年11月,合成氨裝置111~C蒸汽帶水,由於當時處於開工階段,噴射蒸汽放空,導致脫碳溶液隨蒸汽帶出,132~F頂部放空帶出大量堿液。當時LT~20顯示液位偏低為50%,而實際液位接近80%,為了配合工藝調整,儀表運行人員進行了量程的遷移,但待工況穩定後又重新回遷。
(4)原因分析
        事後分析差壓變送器並未故障,由遷移量公式可知,遷移量△P=P+~P~=~ρ2gh+ρ1gH0;對111~C而言ρ1為被測苯菲爾溶液,而雙法蘭間距一定,矽油密度也已知。可見遷移量與111~C內部溶液的密度ρ1息息相關。處於開工階段如果兩塔液泛,就會導致再生氣二氧化碳攜帶大量堿液,從而使111~C溶液的濃度增大,同時溶液的密度也隨之增大,最終結果就是遷移量△P改變,出現差壓變送器指示小於磁翻板液位計指示值狀況,這種情形在日常生產也時有發生,儀表運行人員反複對LT~20進行“正遷”和“負遷”。其實就是溶液密度的變化引起的偏差。
3結語
        雙法蘭差壓變送器是先進的智能儀表在化工生產中應用很廣,在測量使用時,不但選型要與設計符合,而且準確的遷移量也是至關重要的:雙法蘭液位計的調校,通常是用專用法蘭與三暢變送器的法蘭連接,用標準的壓力信號來調校;如果調校前能根據現場的實際,進行計算,並以計算依據為根據進行調校舊很方便。日常生產中工藝是主導,儀表是工藝操作的眼睛,兩者是相輔相成的,儀表指示異常時,首先要從工藝角度進行分析。對於111~C而言,當變送器和磁翻板顯示液位出現較大偏差時,工藝人員必須引起足夠重視,這時可能就是溶液濃度較大變化導致的,需要及時作出調整。

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