淺析差壓液位變送器在汽包液位測量中的應用及調試方法

　　隨著(zhù)現代自動(dòng)化控制要求的不斷提高，過(guò)程操作中溫度、壓力、液位、流量等基本參數的準確和穩定就顯得尤為重要。其中，液位就是一個(gè)非常重要的工藝控制參數。尤其中工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)，對于液位的要求更是嚴格。主要是應用到了液位開(kāi)關(guān)、伺服液位計、雷達液位計，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、雙法蘭差壓液位變送器、雙室平衡容器; 在焦化裝置的焦炭塔上應用到了的中子料位計等。這些儀表的應用為工藝控制提供了可靠的參數，使工藝操作更加簡(jiǎn)單，提高了產(chǎn)品的合格率和質(zhì)量，同時(shí)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，我單位應用了雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位變送器。本文以實(shí)踐為基礎，結合自身的工作經(jīng)驗，對裝置中汽包液位計進(jìn)行了綜合的剖析，介紹了裝置中遠傳數據用途的雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計基本原理和構造，以及應用和實(shí)際的調試方法，使得操作員能遠程實(shí)時(shí)監控液位的變化，提高了裝置運行的安全性和穩定性。同時(shí)，旨在為相關(guān)工作提供借鑒和參考。

　　1 雙室平衡容器的應用
　　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，主要是負責給裝置提高蒸汽能源。而蒸汽的質(zhì)量又關(guān)乎設備是否能夠正產(chǎn)運轉，生產(chǎn)能否穩定運行。在以前自動(dòng)化程度不高時(shí)，汽包的液位測量還只是處在就地觀(guān)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(guān)察，水位的變化需要有人不時(shí)的觀(guān)測，掌握水位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，手動(dòng)控制水位的變化，液位的信號不能傳輸，這就給操作工帶來(lái)了很大的工作量和危險性。隨著(zhù)自動(dòng)化程度的提高，水位的測量應用了雙室平衡容器，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(guò)平衡容器的引壓管將差壓傳遞給差壓變送器，經(jīng)差壓變送器轉換成電信號在檢測屏幕上實(shí)時(shí)顯示水位的變化，使水位的控制有人工操作變成自動(dòng)控制，由液位控制進(jìn)水閥及時(shí)的調整水位的變化。
　　1． 2 雙室平衡容器的原理和構造
　　圖1 雙室平衡容器的主要結構
雙室平衡容器，顧名思義，主要是與汽包通過(guò)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差壓的方式設計，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。它的主要結構如圖1 所示。在容器的上部圓管進(jìn)入容器口處，有一個(gè)圓環(huán)形漏斗，漏斗的下方圓盤(pán)即基準杯，漏斗將整個(gè)雙室平衡容器分隔成上下兩個(gè)部分，故稱(chēng)為雙室平衡容器。雙室平衡容器的液位測量系統主要有平衡容器、引壓管、取源閥門(mén)、三閥組和差壓變送器以及DCS 組成。平衡容器由凝汽室、基準杯、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(huì )遇到漏斗釋放點(diǎn)汽化熱，形成飽和凝結水，積聚在基準杯里，而基準杯內凝結水產(chǎn)生的壓力通過(guò)導壓管傳遞給差壓變送器的負壓側。當基準杯內充滿(mǎn)后會(huì )溢出流向溢流室。溢流室連接汽包的下降管，溢流室的凝結水就會(huì )進(jìn)入下降管內流出，不會(huì )使得溢流室內滿(mǎn)水。在蒸汽形成凝結水時(shí)，溫度不會(huì )相差較大，使得基準杯到溢流室的溫度保持一致，也就和汽包的溫度能夠達到一致。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。毋庸置疑，它的主要作用是將汽包中動(dòng)態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的正壓側，與負壓側的壓力比較由電流信號換算成汽包中的水位。正是由于這種結構的引壓方式，正壓側和負壓側同時(shí)保證了容器內的溫度和汽包基本相近，容器內的飽和水的密度也就十分的接近汽包內的飽和水，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(shí)際汽包液位的計算主要是針對平衡容器內正負壓差壓的計算。首先，要確定汽包的正壓側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，確定汽包的負壓側是在基準杯下端引出的引壓管接差壓變送器的負壓側，如圖1 中所示。


 
正負壓側一般先連接到儀表的三閥組上，便于以后的調試和維護。然后確定汽包的零液位、滿(mǎn)液位以及量程。汽包的零液位就是連通器的低液位，滿(mǎn)液位就是連通器的高液位。計算液位實(shí)際上就是計算正負壓室的差壓，而差壓值的**小時(shí)就是滿(mǎn)液位，差壓值的**大時(shí)就是汽包的零液位。差壓的**大值就是液位的量程范圍。結合實(shí)際的工作經(jīng)驗，在這里把密度采用汽包投用時(shí)溫度和壓力穩定后的當時(shí)飽和水的數值。液位的差壓量程就是零液位到滿(mǎn)液位之間的水柱高度產(chǎn)生的壓力，根據平衡容器上零水位和滿(mǎn)水位對應的位置高度差，就可以輕易的計算出液位的差壓量程。

　　1． 4 調試方法及步驟
　　平衡容器在投用之前，應行調試，確定量程范圍及零點(diǎn)。
　　( 1) 首先開(kāi)啟汽包與容器相連接的排污閥，打開(kāi)平衡容器與汽包連接的汽相、水相閥門(mén)，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(mǎn)液位在容器器壁的實(shí)際位置，量出兩個(gè)位置的垂直高度差。采用高溫高壓時(shí)工藝條件穩定后的飽和水的密度，算出液位的差壓量程范圍。
　　( 3) 打開(kāi)差壓變送器上的兩個(gè)排污閥，其次打開(kāi)三閥組上的平衡閥，向平衡容器內注水，再慢慢打開(kāi)兩個(gè)正負壓室閥，目的是將導壓管內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(xiàn)纜，確認無(wú)誤后準備送電。
( 5) 在確保正負壓室充滿(mǎn)冷凝水的前提下，關(guān)閉平衡閥，打開(kāi)正負壓閥門(mén)，同時(shí)打開(kāi)平衡容器與汽包相連接的汽相和液相閥門(mén)。此時(shí)，正壓室與連接平衡容器的豎直導壓管內已注滿(mǎn)水，負壓室到平衡容器的基準杯上沿處已注滿(mǎn)水，也就是液位滿(mǎn)量程，變送器輸出值對應20mA。我們可以通過(guò)用編程器連接變送器來(lái)查看此時(shí)的差壓值，通過(guò)編程器在變送器上再輸入零液位的差壓值，即將零點(diǎn)做100%量程負遷移，即零點(diǎn)是一負值，對應變送器的輸出4mA 電流信號。對于平衡容器的調試主要是考慮正負壓室必須要充滿(mǎn)水，對變送器進(jìn)行量程的計算和零點(diǎn)的負遷移。在實(shí)際的生產(chǎn)中，要注意觀(guān)察液位的變化，如果誤差過(guò)大，要及時(shí)的對差壓的零點(diǎn)進(jìn)行校正。

　　2 雙法蘭差壓液位變送器的應用
       2． 1 雙法蘭差壓液位變送器的原理和構造雙法蘭差壓變送器又名雙法蘭液位計，可以應用到差壓測量，流量測量和液位測量。它是由差壓變送器、毛細管和帶密封隔膜的法蘭組件構成，在毛細管內充滿(mǎn)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(guò)與之相連的毛細管內的硅油傳到差壓變送器的正負壓膜盒上，由變送器處理后轉換成標準的電流信號4 ～ 20 mADC，對應液位的變化。
      2． 2 雙法蘭液位變送器的特點(diǎn)由雙法蘭液位計的構造可以看出，法蘭通過(guò)毛細管連接變送器，毛細管內被灌滿(mǎn)硅油。毛細管相當于導壓管，而且變送器上不再安裝三閥組，無(wú)需考慮導壓管的堵塞，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，調試更加簡(jiǎn)單; 而毛細管內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(shí)也無(wú)需再考慮溫度對密度的影響，提高了液位測量的準確性，也減少了儀表的維護工作。但在雙室平衡容器測量液位時(shí)，要考慮到飽和水在相應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管內，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(diǎn)，同時(shí)也提高了測量精度，可以測量具有腐蝕性、含結晶顆粒、粘度大、易凝固的液體的液位。因此，對密閉容器的液位測量，雙法蘭差壓液位變送器有著(zhù)廣泛的應用。但是，也存著(zhù)一些缺點(diǎn)，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(diǎn)和量程的計算
相對于平衡容器，雙法蘭差壓液位變送器的量程和零點(diǎn)就比較簡(jiǎn)單，由于它的結構的不同，安裝和調試也隨之簡(jiǎn)化。*先在設計的圖紙中，找出汽包安裝液位計的上法蘭和下法蘭水平中心線(xiàn)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(gè)壓力作為零點(diǎn)值進(jìn)行100% 負遷移，得一負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(shí)工藝穩定后對應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(shí)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(diǎn)和滿(mǎn)程。

　　3 總結
　　在實(shí)際的生產(chǎn)中，汽包液位的測量，雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位變送器得到了廣泛的應用。雙室平衡容器在機構上相對復雜一些，需要了解其內部的結構才能應用到現場(chǎng)進(jìn)行調試和安裝。而對于雙法蘭差壓液位變送器，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差壓液位變送器，采用高溫高壓的膜片選型要求，實(shí)踐證明，能夠對汽包液位的測量到達工藝的指標要求，同時(shí)減少了對儀表的維護工作，提高了工作效率，保證了裝置的穩定運行。