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差压液位变送器在化工装置中的选型要点与使用条件

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差压式液位变送器是应用最为广泛的信号远传型液位测量仪表,其通过测量容器内液柱产生的静压来计算液位的高度。
2.1 特点和优势
        1)适用范围广,高温、高压、高粘度、强腐蚀场合均可应用。
        2)测量范围大,根据不同的量程选择对应型号的变送器,全量程无盲区。
        3)高可靠性和高稳定性,使用寿命长,维护成本低。
        4)测量精度高,常用的进口差压变送器精度都可以达到±0.075%F.S.,有些可以达到±0.05%F.S.常规的国产差压变送器精度可以达到±0.25%F.S,有的可以达到±0.1%F.S。
        5)具有智能自诊断及远程整定功能。
        6)信号输出多样化,可输出标准的4mA~20mA电流信号、脉冲信号、多种协议现场总线通讯信号。

2.2 选型要点
        1)对于量程(差压)<5KPa,测量介质密度变化超过设计值5%时,不宜选用差压液位变送器。
        2)对于易燃易爆、有毒性、腐蚀性、较粘稠、含悬浮颗粒、易气化、气相在环境温度下易冷凝等液体,宜选用膜片密封型差压液位变送器,包括双法兰和单法兰形式,双法兰形式用毛细管传导压力,两根毛细管长度宜相同,单法兰形式适用于常压容器。
        3)对于易结晶、易沉淀、高黏度、易结焦、易聚合等液体,宜选用插入式膜片密封差压液位变送器。
        4)对于在环境温度下,气相可能冷凝,液相可能气化,容器内为高温高压的场合,当采用普通差压液位变送器测量液位时,应根据工况设置冷凝器、隔离器、平衡容器等。
        5)实际应用的差压液位变送器基本都需要做量程迁移。因此,变送器需带量程迁移功能,迁移量至少为量程上限的100%。在设计选型时就应考虑迁移量,尤其是密度比较大的介质,迁移量可能很大,要结合迁移量选择合适的变送器量程。

        普通差压液位变送器安装使用相对复杂,需要用导压管进行过程连接,还要在连接管路上设计放空和排污或者配套选用三阀组、五阀组,很多时候还需要对导压管路和变送器进行伴热。而选用膜片密封型差压液位变送器则可以简化这些问题,安装维护相对简单。因此,笔者建议在条件适用的情况下,优先选用膜片密封型差压液位变送器。

2.3 膜片密封型差压液位变送器也有使用条件的限制
        1)过程温度,此类型变送器通过密封组件内的填充液来传导压力,常用填充液有200硅油、704硅油、氯化烃、甘油和水混合液等,每种填充液都有适用的温度范围,选型时应根据测量介质化学属性和过程温度选用合适的填充液。整体上看,当过程温度超过200℃时,选用膜片密封型变送器需慎重,如果坚持选用,需选用延伸型密封系统或热优化器,具体需和变送器制造厂确认。

        2)环境温度,应注意填充液的环境适用温度,当环境温度低于填充液的环境适用温度时,毛细管需要伴热。EOEG装置中,由于EO易燃易爆,且易聚合,含EO介质的液位测量选用膜片密封型差压液位变送器。由于碳酸盐溶液易结晶,碳酸盐溶液的液位测量选用插入式膜片密封系统,插入部分和设备内壁平齐,插入部分的外径和长度根据设备管口的规格确定。装置中的锅炉汽包,操作温度在250℃以上,选用了普通导压管差压液位变送器,并在上管口处设立冷凝罐,同时对导压管进行伴热。

        还有一种新型的差压液位测量系统—ERS(ElectronicRemote,Sensor)电子远传系统,该系统由两台普通的压力变送器通过电缆连接(CAN通讯)形成一个差压测量系统,差压的计算由现场变送器完成,主表直接输出差压信号,只需要一个4mA~20mA回路连接到主表,副表由主表供电。采用专利的同步技术,直接对主表进行差压零点调整,保证差压信号的可靠同步。ERS系统典型安装如图1所示。

ERS差压变送器电子远传传感技术安装示意图

        ERS技术是对传统双法兰测液位的补充,有自身的特点和优势。用双法兰膜片变送器测液位时,如果取压间距过大,毛细管长度太长会带来一系列的问题,比如:毛细管过长时温度变化对测量精度影响较大,响应速度也会变慢,高温油在环境温度过低时需要伴热等问题。ERS技术恰好可以弥补双法兰测液位在这些情况下的不足。

2.4 ERS系统适用于以下工况
1)较高的罐和塔
        如蒸馏塔、发酵罐等高设备,上下取压间距比较大,如6m以上,采用ERS系统可以有效消除长毛细管的测量误差,缩短响应时间,提高整体测量性能。
2)差压大而静压小的工况
        ERS通过测量压力计算得到差压,要保证差压信号的精度,静压SP与差压DP的比值不能超过变送器的最小精度要求,即(SP+DP): DP<100:1,若在30:1以内效果更好一些。
3)较大的环境温差或需伴热的场合
        ERS不需要导压管或毛细管,从根本上消除了环境温度对测量的影响。
4)安装比较复杂的工况
        ERS只需单独固定两台变送器,然后连接通讯电缆即可,安装简单,维护方便。
        ERS制造厂提供3种标准长度的通讯电缆:15m、30m、45m,选型时应根据实际安装位置进行选择。订货时需向制造厂提供3个量程:主表需要提供差压及压力量程,副表只需提供压力量程。两台表的压力量程推荐统一(差压加静压),以便现场高低压侧互换。

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