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化工行业中压力变送器及差压变送器的选型及应

更新时间  2021-01-20
**概述。
化学工业中使用过程仪表的数量特别多,变送器、流量计、液位计等各种计量器具在化学工业中的应用十分广泛,压力变送器和差压变送器是变送器的主要产品类型,占其很大的比重。作为一个化工厂的例子,该装置的产品基础是烧碱,有两条主产业链,即丙烯-环氧丙烷(PO)-聚醚(PPG)和甲醇-1,4-丁二醇(BDO)-PBT(PBT)-丁二醇酯(PBT),这两个PBT的压力变送器和差压变送器占了该公司远传测量仪器的40%左右,主要应用于压力、差压、液位、流量等测量领域,在生产中起着过程测量、过程控制和过程联锁等作用。对变送器的选择有不同的要求,这取决于环境条件、应用工况、安装条件、介质特性和经济性。以下简称为压力变送器。
高压变送器的型式、材料、量程、防爆等级等的选择,与环境条件、应用工况、安装条件、介质特性、经济性能等密切相关,合理选用高压变送器,可以更好地保证其使用寿命,确保化工生产过程中计量控制的稳定性。
二是发射器类型。
2.1根据被测量物进行划分。
分*压,表压,差压三种。根据被测压力对象的不同,变送器可以分为压力变送器(表压)、*压力变送器、*差压变送器。当压力为参考压力时,参考压力为真空;当压力为参考压力时,参考压力为大气压力,参考压力为负值,称为负压力或真空;当压力为参考压力时,参考压力为正压力或真空;当压力为参考压力时,参考压力为两个压力差,在变送器上有两个压力感膜盒,称为正负压室,变送器通过计算正负压室两端测量的压力值,得到两者的参考压力值。
2.按照膜盒制造结构划分。
根据膜盒制造结构对变送器进行分类,可分为普通型和隔离型[1]。普通变送器,其测量膜盒只有一个,能直接感受到被测介质的压差。独立变送器由普通内膜盒和直接感压外膜盒两部分组成,外膜盒感压后通过稳定液(通常是硅油、氟油、乙二醇等)将压力传递给内膜盒,从而实现了压力的测量。孤立变送器常用的是法兰式安装,也可作螺纹连接,法兰连接又可分为平膜式和凸膜式隔离变送器。
隔离式发射机从安装形式上可以分为一次直接安装和远传安装的密封两种类型[1]。对于使用环境好、操作方便的场合,可选择直接安装式变送器。远传是指膜盒的外部和内部之间通过毛细管连接。
三是变送器的应用范围和选用。
变送器的选择取决于应用领域、工艺管道和设备结构、开孔情况、安装位置等。鉴于变送器的种类较多,应用范围较广,建议在变送器选型,特别是备件变送器选型方面统一考虑,应遵循通用性、适用性等原则,减少备件库存。
3.1变送器类型选择在压力测量领域。
所选测压变送器为压力变送器(中低表压)、高压变送器(中高表压)和带压力变送器的单法兰隔膜密封式压力变送器(中低表压)。压力、高压和压力变送器按其测量安装方式可分为管路直连式安装和导压管取压安装两种安装形式。在微压工况下,直接测量微压可能会出现测量不稳定现象,根据HG/T20507-2014HG/T20507-2014中的规定,当微压测量小于500Pa时,应选择差压变送器[2]。
3.2变送器在压差、液位测量方面的类型选择
压差测量即通过差压变送器测量正、负压室的压差来计算差压。
在液位测量领域中,液位可以通过测压法或压差法间接测量。
液位测量中所选择的差压变送器有差压变送器(中低压静压变送器)、高差压变送器(高压静压变送器)、法兰安装式差压变送器、隔膜密封式双法兰差压变送器等。
(1)常压容器液位测量常压容器与大气连通,P-即等于大气压,可直接选用压力变送器或采用单法兰隔膜密封式压力变送器进行测量,如选用压差变送器,则负压室不需接通大气。按液柱压强公式P=ρg
δP=P+-P-=ρ
在公式中,ΔP--变送器正负压室之间的压力差;
α-1-在设计温度和压力下,测量容器内的介质。
质量密度,kg/m3;
h——测量液位,m。
(2)封闭容器的液面测量。
常压容器的负压密室或有气相挥发,或在容器顶部有氮密封,如选择法兰装式差压变送器,负压室需有导压管连接,如选择隔膜式变送器,则正负压室采用远传法兰连接。
δP=P+-P-=ρ1g+ρ2g(h)
公式中,H--测量容器正负压力点之间的高度,m;
α-1-容器中液体在设定的温度和压力下测量。
上层气体介质的质密度,kg/m3。
注意:因为智能变送器可以通过手操器进行零点迁移操作,所以由于安装而产生的零点漂移问题在此不予考虑。暂时还不考虑由于变送器安装位置和液位零点不在同一高度所引起的硅油在毛细管中的压力差异影响。
三、打开的水箱。
开放式水箱一般采用投用液位计是比较经济的,但是在水箱底部有污泥的情况下,使用投入式水箱可能会有很大的维修费用,在这种情况下,还可以选择单法兰密封隔膜式压力变送器来测量水箱液位。
3.3在流量测量领域选择变送器的类型。
流量变送器在流量测量方面,一般采用差压变送器,配合孔板、阿牛巴、文丘里等节流装置实现流量测量,差压变送器检测出的是对差压值,对于蒸汽、气体等介质,也要进行相应的运算,一般是在二次表或DCS/PLC等上位系统上进行运算,得出相应的流量值。流量计选择的差压变送器有差压变送器和膜封式双法兰差压变送器等。
在一些特殊情况下,4变送器的选择和应用。
5.高温条件。
温度较高时,应注意对传感器灌装液、毛细管灌装液的选择。通常用于毛细管灌充液的硅油一般是200元硅油和704元高温硅油。当硅油处于大气压下时,其可用温度为-45~205℃,而高温704硅油的可用温度为0~305℃。实践选择中,工况压力是了解工况温度的同时,也是一个重要参数。当温度升高时,介质饱和蒸汽压降低,选用时应根据厂家饱和蒸汽温压曲线进行选择,建议130℃以上考虑选用高温硅油。在测量介质温度较高的情况下,若过程温度超出变送器正常工作范围,不能通过导压管或直接安装式隔膜将温度调节到极限,则可选择远传式变送器,采用毛细管引压,以避免高温对变送器电子元件造成影响。
4.2高粘度易结晶工况。
当介质离开工艺设备后容易出现结晶现象或介质粘度过大时,如采用导压管连接容易造成堵塞,需要经常清理疏通,而且容易引起测量不稳定,一般选用隔离式变送器。针对结晶较为严重的情况,可选择凸膜片式传送器,将感压膜片直接插入设备内,以直接感应介质的温度,使介质在膜盒中不易结晶,更好地保证了测量的稳定可靠。结晶机经常同时需要伴有保温,为此,隔离液宜选用高温硅油。针对介质在法兰连接处容易凝结沉积的工况,建议在工艺过程法兰与隔膜密封法兰之间装一个冲洗环、通入水等,通过冲洗环侧面的孔进行冲洗,以保持隔膜干净,从而保证膜盒正常的感压。
4.3腐蚀状况。
腐蚀条件包括环境条件、应用条件和腐蚀条件。如果适用于碳钢或不锈钢导压管材料的工作环境,则选用普通压力和差压变送器;如果适用于碳钢或不锈钢不能满足工作环境的工作环境,则选择隔离式变送器。
腐蚀工况要求特别注意对材料的选用。发射机的材质包括:膜片及接合液材料、法兰材料、壳体材料、排气/排液阀材料、传感器填充液材料、毛细管灌注充液材料、螺栓螺母材料等,其中选择*重要的是膜片及接合液材料、法兰材料、壳体材料。
4.3.1隔膜和液体连接材料。
基于推荐。