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淺談雙法蘭差壓液位計與雙室平衡容器對汽包液位的測量及應(yīng)用

作時間:2018-08-03  來源:  作者:
   

 摘要:當(dāng)前,我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加速,對能源的需求也逐漸提升,不斷建造大型的煉油裝置,為確保裝置的正常運行,對儀表的應(yīng)用也越來越廣泛和重視。本文以實踐為基礎(chǔ),結(jié)合自身的工作經(jīng)驗,對裝置中汽包液位計進(jìn)行了綜合的剖析,介紹了裝置中遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)用途的雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計基本原理和構(gòu)造,以及應(yīng)用和實際的調(diào)試方法,使得操作員能遠(yuǎn)程實時監(jiān)控液位的變化,提高了裝置運行的安全性和穩(wěn)定性。同時,旨在為相關(guān)工作提供借鑒和參考。vrL壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
隨著現(xiàn)代自動化控制要求的不斷提高,過程操作中溫度、壓力、液位、流量等基本參數(shù)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定就顯得尤為重要。其中,液位就是一個非常重要的工藝控制參數(shù)。在我們公司,對于液位的要求更是嚴(yán)格。主要是應(yīng)用到了液位開關(guān)、伺服液位計、雷達(dá)液位計,玻璃板液位計、磁翻板液位計,磁致伸縮液位計、超聲波液位計,外浮筒液位計、浮球液位計、雙法蘭差壓液位計、雙室平衡容器;在焦化裝置的焦炭塔上應(yīng)用到了先金的中子料位計等。這些儀表的應(yīng)用為工藝控制提供了可靠的參數(shù),使工藝操作更加簡單,提高了產(chǎn)品的合格率和質(zhì)量,同時進(jìn)一步保證了裝置的安全生產(chǎn)。在裝置的汽包液位測量上,我單位應(yīng)用了雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計。
 
1 雙室平衡容器的應(yīng)用
1. 1 對 汽包液位測量的重要性
在裝置中,汽包的液位是安全生產(chǎn)的重要參數(shù),主要是負(fù)責(zé)給裝置提高蒸汽能源。而蒸汽的質(zhì)量又關(guān)乎設(shè)備是否能夠正產(chǎn)運轉(zhuǎn),生產(chǎn)能否穩(wěn)定運行。在以前自動化程度不高時,汽包的液位測量還只是處在就地觀察的程度,主要是使用玻璃液位計進(jìn)行測量,液位只能就地觀察,水位的變化需要有人不時的觀測,掌握水位的實時動態(tài),手動控制水位的變化,液位的信號不能傳輸,這就給操作工帶來了極大的工作量和危險性。隨著自動化程度的提高,水位的測量應(yīng)用了雙室平衡容器,采用引壓管測量法,使平衡容器引壓管與汽包的溫度差基本一致,克服了溫差對飽和水的密度的影響,大大減少了測量的誤差。通過平衡容器的引壓管將差壓傳遞給差壓變送器,經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成電信號在檢測屏幕上實時顯示水位的變化,使水位的控制有人工操作變成自動控制,由液位控制進(jìn)水閥及時的調(diào)整水位的變化。
 
1. 2 雙室平衡容器的原理和構(gòu)造
雙室平衡容器的主要結(jié)構(gòu).gif
雙室平衡容器,顧名思義,主要是與汽包通過圓管相連接的密閉容器,所以叫平衡容器;平衡容器的測量原理是根據(jù)差壓的方式設(shè)計,在容器的底部和筒壁都有引壓管引出,分別與汽包和差壓變送器相連。它的主要結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。在容器的上部圓管進(jìn)入容器口處,有一個圓環(huán)形漏斗,漏斗的下方圓盤即基準(zhǔn)杯,漏斗將整個雙室平衡容器分隔成上下兩個部分,故稱為雙室平衡容器。雙室平衡容器的液位測量系統(tǒng)主要有平衡容器、引壓管、取源閥門、三閥組和差壓變送器以及 DCS 組成。平衡容器由凝汽室、基準(zhǔn)杯、溢流室和連通器組成。凝汽室是位于平衡容器上部,與汽包上部相 連接,主要是接受飽和水產(chǎn)生的蒸汽,在這里,蒸汽 會遇到漏斗釋放點汽化熱,形成飽和凝結(jié)水,積聚 在基準(zhǔn)杯里 ,而基準(zhǔn)杯內(nèi)凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力通過導(dǎo)壓管傳遞給差壓變送器的負(fù)壓側(cè)。當(dāng)基準(zhǔn)杯內(nèi)充滿后會溢出流向溢流室。溢流室連接汽包的下降管,溢流室的凝結(jié)水就會進(jìn)入下降管內(nèi)流出,不會使得溢流室內(nèi)滿水。在蒸汽形成凝結(jié)水時,溫度不會相差較大,使得基準(zhǔn)杯到溢流室的溫度保持一致,也就和汽包的溫度能夠達(dá)到一致。倒 T 字形連通器,其水平部分一端接入汽包,另一端接入變送器的正壓側(cè)。毋庸置疑,它的主要作用是將汽包中動態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的正壓側(cè),與負(fù)壓側(cè)的壓力比較由電流信號換算成汽包中的水位。正是由于這種結(jié)構(gòu)的引壓方式,正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)同時保證了容器內(nèi)的溫度和汽包基本相近,容器內(nèi)的飽和水的密度也就十分的接近汽包內(nèi)的飽和水,使汽包水位測量大大減小了誤差,符合生產(chǎn)工藝的操作要求。
 
1. 3 液位的差壓量程計算
實際汽包液位的計算主要是針對平衡容器內(nèi)正負(fù)壓差壓的計算。shou先,要確定汽包的正壓側(cè)是在連通器的水平引壓的位置,連通器水平引出端接差壓變送器的正壓室。其次,確定汽包的負(fù)壓側(cè)是在基準(zhǔn)杯下端引出的引壓管接差壓變送器的負(fù)壓側(cè),如圖 1 中所示。正負(fù)壓側(cè)一般先連接到儀表的專用三閥組上,便于以后的調(diào)試和維護(hù)。然后確定汽包的零液位、滿液位以及量程。汽包的零液位就是連通器的#低液位,滿液位就是連通器的#高液位。計算液位實際上就是計算正負(fù)壓室的差壓,而差壓值的覺對值#小時就是滿液位,差壓值的覺對值#大時就是汽包的零液位。差壓的覺對值#大值就是液位的量程范圍。結(jié)合實際的工作經(jīng)驗,在這里把密度采用汽包投用時溫度和壓力穩(wěn)定后的當(dāng)時飽和水的數(shù)值。液位的差壓量程就是零液位到滿液位之間的水柱高度產(chǎn)生的壓力,根據(jù)平衡容器上零水位和滿水位對應(yīng)的位置高度差,就可以輕易的計算出液位的差壓量程。
 
1. 4 調(diào)試方法及步驟
平衡容器在投用之前,應(yīng)先金行調(diào)試,確定量程范圍及零點。
(1)shou先開啟汽包與容器相連接的排污閥,打開平衡容器與汽包連接的汽相、水相閥門,對容器所有連接的管路進(jìn)行沖洗,防止管路堵塞,造成測量誤差。
(2)確定平衡容器的零液位和滿液位在容器器壁的實際位置,量出兩個位置的垂直高度差。采用高溫高壓時工藝條件穩(wěn)定后的飽和水的密度,算出液位的差壓量程范圍。
(3)打開差壓變送器上的兩個排污閥,其次打開三閥組上的平衡閥,向平衡容器內(nèi)注水,再慢慢打開兩個正負(fù)壓室閥,目的是將導(dǎo)壓管內(nèi)的污物和空氣排除掉。
(4)檢測差壓變送器與控制室相連接的信號線纜,確認(rèn)無誤后準(zhǔn)備送電。
(5)在確保正負(fù)壓室充滿冷凝水的前提下,關(guān)閉平衡閥,打開正負(fù)壓閥門,同時打開平衡容器與汽包相連接的汽相和液相閥門。此時,正壓室與連接平衡容器的豎直導(dǎo)壓管內(nèi)已注滿水,負(fù)壓室到平衡容器的基準(zhǔn)杯上沿處已注滿水,也就是液位滿量程,變送器輸出值對應(yīng) 20mA。我們可以通過用編程器連接變送器來查看此時的差壓值,通過編程器在變送器上再輸入零液位的差壓值,即將零點做 100%量程負(fù)遷移,即零點是一負(fù)值,對應(yīng)變送器的輸出 4mA 電流信號。
 
對于平衡容器的調(diào)試主要是考慮正負(fù)壓室必須要充滿水,對變送器進(jìn)行量程的計算和零點的負(fù)遷移。在實際的生產(chǎn)中,要注意觀察液位的變化,如果誤差過大,要及時的對差壓的零點進(jìn)行校正。
 
2 雙法蘭液位計的應(yīng)用
2. 1 雙法蘭液位計的原理和構(gòu)造
         雙法蘭液位計又名雙法蘭差壓變送器,可以應(yīng)用到差壓測量,流量測量和液位測量。它是由差壓變送器、毛細(xì)管和帶密封隔膜的法蘭組件構(gòu)成,在毛細(xì)管內(nèi)充滿了硅油。密封隔膜直接與工藝介質(zhì)接觸,作用在隔膜上的壓力通過與之相連的毛細(xì)管內(nèi)的硅油傳到差壓變送器的正負(fù)壓膜盒上,由變送器處理后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號 4 ~20 mADC,對應(yīng)液位的變化。
 
2. 2 雙法蘭液位變送器的特點
由雙法蘭液位計的構(gòu)造可以看出,法蘭通過毛細(xì)管連接變送器,毛細(xì)管內(nèi)被灌滿硅油。毛細(xì)管相當(dāng)于導(dǎo)壓管,而且變送器上不再安裝三閥組,wuxu考慮導(dǎo)壓管的堵塞,使得安裝位置更加靈活,尤其是不再像有引壓管那樣需要加注隔離液,調(diào)試更加簡單;而毛細(xì)管內(nèi)被封存的硅油的密度受環(huán)境和介質(zhì)溫度變化的影響很小,測量液位時也wuxu再考慮溫度對密度的影響,提高了液位測量的準(zhǔn)確性,也減少了儀表的維護(hù)工作。但在雙室平衡容器測量液位時,要考慮到飽和水在相應(yīng)溫度和壓力下的密度的變化。硅油是被密封隔膜封存在毛細(xì)管內(nèi),這就避免了高溫、腐蝕性等介質(zhì)與變送器的膜盒直接接觸,大大減少了泄露點,同時也提高了測量精度,可以測量具有腐蝕性、含結(jié)晶顆粒、粘度大、易凝固的液體的液位。因此,對密閉容器的液位測量,雙法蘭液位計有著廣泛的應(yīng)用。但是,也存著一些缺點,如儀表的密封隔膜易損壞,不能直接接觸高溫介質(zhì),容易變形等。
 
2. 3 液位差壓零點和量程的計算
相對于平衡容器,雙法蘭液位計的量程和零點就比較簡單,由于它的結(jié)構(gòu)的不同,安裝和調(diào)試也隨之簡化。shou先在設(shè)計的圖紙中,找出汽包安裝液位計的上法蘭和下法蘭水平中心線之間的垂直高度,用硅油的密度算出這段高度產(chǎn)生的壓力。把這個壓力作為零點值進(jìn)行 100% 負(fù)遷移,得一負(fù)值就是零液位的差壓值。而液位的量程值就是用汽包投用時工藝穩(wěn)定后對應(yīng)的飽和水的密度與硅油的密度做減法,算出前面同樣高度產(chǎn)生的壓力,即飽和水和硅油此時產(chǎn)生的壓差作為量程。這樣,就確定了雙法蘭液位計的液位零點和滿程。
 
3 總結(jié)
在實際的生產(chǎn)中,汽包液位的測量,雙室平衡容器和雙法蘭液位計得到了廣泛的應(yīng)用。雙室平衡容器在機(jī)構(gòu)上相對復(fù)雜一些,需要了解其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)才能應(yīng)用到現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試和安裝。而對于雙法蘭液位計,我公司有了多年的使用經(jīng)驗,在汽包液位測量上使用了雙法蘭液位計,采用高溫高壓的膜片選型要求,實踐證明,能夠?qū)ζ何坏臏y量到達(dá)工藝的指標(biāo)要求,同時減少了對儀表的維護(hù)工作,提高了工作效率,保證了裝置的穩(wěn)定運行。

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