摘要：主要介紹雙法蘭差壓變送器的工作原理、選型、安裝、調校、以及常見故障及處理方法。

 

0 引言

在石油、化工和石化生產中，對生產裝置中的塔、罐、反應器等密閉容器的液位測量精度要求越來越高。雙法蘭差壓變送器基于流體靜力學原理的測量儀表，具有可免去取壓導管、免去采用隔離液等環節，其安裝方便、便于調整，以及具有測量精度高等優點，不僅實現了精度測量，還可與HART 手操器相互通訊，在線調整方便等優勢。

 

1 雙法蘭液位計的工作原理

雙法蘭差壓變送器由差壓變送器、注滿液體( 一般采用硅油) 的毛細管、以及帶密封隔膜的法蘭組成，如圖1 所示。

雙法蘭差壓變送器的兩個受力膜盒在受到被測介質壓力，膜片受壓后產生微小變形( 其位移量和壓力差成正比)，變形位移通過毛細管內的液體( 如硅油) 傳導到變送器高、低壓力室，產生的差壓作用在壓力敏感元件上，再經傳感器的電子放大電路，將差壓轉換為4～20mA 直流信號輸出，從而實現液位的測量。在實際生產應用中，雙法蘭差壓變送器的高壓端法蘭接被測介質的液相，低壓端法蘭接被測介質的氣相，根據流體靜力學原理(P=ρgh)，液相處壓強減去氣相處壓強的壓強差(ΔP) 等于介質密度(ρ)、當地的重力加速度(g)、以及高、低壓法蘭間距(h) 三者的積。如圖2 所示。

2 雙法蘭液位計的選型

雙法蘭差壓變送器在選型時一定要明確生產工況情況，儀表適用范圍，主要考慮以下三方面因素。

 

2.1 確定雙法蘭變送器的型號

雙法蘭變送器的型號確定是指測量表頭的型號確認，其確認過程中需根據測量壓力范圍、輸出方式(4～20mA 不帶HART 協議或4～20mA 帶HART 協議或profibus 等方式)、過程法蘭類型、毛細管連接形式、是否帶液晶表頭等參數進行型號選擇。其中是否帶液晶表頭的選擇要根據變送器使用環境溫度，若使用環境溫度低于零下25℃以下，則建議不帶液晶表頭，因為根據現場實際應用經驗，環境溫度過低則液晶顯示屏將無法顯示。

 

2.2 確定法蘭膜片密封件組件的型號

法蘭膜片密封件組件型號的確定是指連接法蘭及毛細管的型號確認。

法蘭的確認，其確認過程中需根據壓力選擇合適的連接方式，法蘭等級，密封方式等。

膜片密封件的確認，膜片密封件類型、密封件位置、毛細管充罐液、毛細管連接長度等參數進行型號選擇。其中毛細管充罐液要根據測量介質的溫度進行選擇，若充罐液選擇不當，則可能造成雙法蘭差壓變送器在使用過程中無法適應測量介質溫度，導致儀表無法正常精que測量。

 

2.3 選型時需要注意事項

毛細管不宜過長，只要能滿足儀表的測量范圍就可以，過長容易引起壓力傳遞滯后，且造價成本偏高。負壓、真空環境慎重考慮雙法蘭，如膜盒長時間在負壓、真空環境下工作，易造成膜片損壞。

 

3 雙法蘭液位計的安裝

雙法蘭差壓變送器安裝質量的好壞直接影響到后期數據的準確性和敏感性，關系到整臺儀表的檢測，安裝時一定要注意以下事項。

安裝前做好五檢：(1) 檢查變送器、毛細管，以及法蘭膜片是否有損傷，發現問題要立即上報處理。(2) 打開變送器后蓋，檢查密封圈有無損壞，如有損壞要及時更換。(3) 檢查電路板及其他元器件是否良好。(4) 檢查變送器接線情況是否良好。(5) 用兆歐表檢查變送器接線端子與外殼間的絕緣電阻，電阻值應大于20M。

現場安裝做到以下五點：(1) 變送器的安裝位置，應易于維護，便于觀察，且靠近取壓部件。(2) 低壓側( 法蘭膜片標記的L)安裝在氣相、高壓側( 法蘭膜片標記的H) 安裝在液相，不得相反，并要考慮毛細管的長度，其彎曲半徑應大于50mm。(3) 緊固連接螺栓時，法蘭盤墊片與膜盒之間不能出現擠壓，以免影響壓力正常測量和傳遞。(4) 過長的毛細管應采取保護固定，以防因大風等外部原因造成毛細管晃動影響壓力測量和傳遞。(5) 若變送器安裝在室外應考慮配套儀表保溫或保護箱，以滿足儀表防護要求。

 

4 雙法蘭液位計的調試

雙法蘭差壓變送器在安裝前、在投用前期的兩個階段必須進行一次調試和二次調試。其中，通過一次調校可以進一步檢查儀表是否符合各項性能指標或在運輸和存儲過程中有無損壞；二次調試也稱為在線調試，根據實際工況情況，對儀表的上、下限，以及顯示單位，顯示方式等進行調整。現就羅斯蒙特3501 雙法蘭液位計為例淺談液位計的一次調試和二次調試，若儀表測量范圍為0～6kPa, 對應液位0～100%。

 

4.1 液位計的一次調試

在一次調校前，shou先把壓力6kPa 平均分成5 份，即0kPa 對應0%，1.5kPa 對應25%，3kPa 對應50%，4.5kPa 對應75%，6kPa對應100%。然后依照圖3 所示，用標準壓力信號放生器，模擬壓力信號對儀表的零點和量程進行調整，調整零點和量程輸出，使其在允許誤差范圍內。連續加壓，用量程0%、25%、50%、75%、100% 的壓力進行校驗，當壓力穩定后記錄標準電流表上顯示的電流值并做回程誤差校驗。如果校驗誤差超過允許誤差范圍，應重新調整校驗。

4.2 液位計的二次調試

在實際生產中，雙法蘭差壓變送器的低壓側膜片不但受到被測容器氣相的壓力，還受到毛細管內填充液( 如硅油) 的壓力，如果不消除掉毛細管的附加壓力，儀表輸出信號將與實際液面不成一一對應關系，液位準確度也將得不到保證。消除毛細管的附加壓力，一般通過計算對儀表進行負遷移以確定變送器量程上、下限，而現場計算需要知道介質的實際密度、毛細管填充液的密度、填充液作用于膜片的面積等，給現場調試工作帶來許多不便。現根據日常工作經驗，借助手操器對變送器進行在線調試，確定變送器量程上、下限。該方法不但簡單，而且調試結果準確、有效。現場調試如圖4 所示。

現場操作步驟如下：

(1) 如上圖把475 手操器與變送器連接好，可以在設備現場，也可以在DCS 控制室。

(2) 打開475 手操器電源，在檢測菜單中選擇“輪詢檢測”。

(3) 待檢測到變送器工位號后，選擇確定。

(4) 在“變送器主菜單”中，選擇“過程變量”，并點擊確定，記下過程變量中的實時壓強值( 如0.725kPa), 記下過程變量中的實時百分比( 如40%)。

(5) 這時就可通過以下公式求的得變送器量程的下限值。計算公式如下：

(實時壓強值-量程下限值)/量程=百分比已知變送器量程=6kPa，實時壓強值=0.725kPa，百分比=40%，將其代入以上公式：

(0.725-量程下限值)/6=40%量程下限值=0.725-2.4=-1.675(kPa)

(6) 在求得變送器量程下限值=-1.675kPa 后，則變送器量程上限值=6kPa-1.675kPa=4.325kPa。

(7) 通過計算，求得變送器的量程下限為-1.675kPa，量程上限為4.325kPa。

(8) 在475 手操器菜單中找到“用戶量程”，并選擇“鍵盤輸入”。

(9) 把“用戶量程”的L 值更改為-1.675kPa，H 值更改為4.325kPa，并確認。

 

5 雙法蘭差壓液位計的常見故障及處理方法

(1) 儀表無輸出，檢查室內( 外) 儀表信號線是否斷開或是否把正、負信號線接反。

(2) 儀表指示波動：①檢查室內( 外) 信號線連接是否緊固；②查儀表規格說明書，看毛細管填充液的工作溫度是否與工藝要求相匹配，若是使用于感溫設備，應選用耐高溫填充液；③查毛細管是否有滲漏現象；④查毛細管現場固定是否牢固，如果有伴熱，還應檢查毛細管是否離伴熱管太緊；⑤儀表阻尼時間設置是否過小。

(3) 儀表輸出滿量程或零及以下：①檢查膜片是否有鼓泡或凹陷；②檢修膜片是否被介質覆蓋，致使膜片失去形變。

(4) 儀表指示與就地指示液位計( 玻璃板液位計或翻板液位計) 有偏差：①檢查儀表使用量程，即量程上、下限設置是否正確；②詢問工藝人員，介質密度是否有變化。