摘要：主要介紹雙法蘭差壓變送器的工作原理、選型、安裝、調(diào)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(chǎn)中，對生產(chǎn)裝置中的塔、罐、反應(yīng)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(xué)原理的測量儀表，具有可免去取壓導(dǎo)管、免去采用隔離液等環(huán)節(jié)，其安裝方便、便于調(diào)整，以及具有測量精度高等優(yōu)點，不僅實現(xiàn)了精度測量，還可與HART 手操器相互通訊，在線調(diào)整方便等優(yōu)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(zhì)壓力，膜片受壓后產(chǎn)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(nèi)的液體( 如硅油) 傳導(dǎo)到變送器高、低壓力室，產(chǎn)生的差壓作用在壓力敏感元件上，再經(jīng)傳感器的電子放大電路，將差壓轉(zhuǎn)換為4～20mA 直流信號輸出，從而實現(xiàn)液位的測量。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，
雙法蘭差壓變送器的高壓端法蘭接被測介質(zhì)的液相，低壓端法蘭接被測介質(zhì)的氣相，根據(jù)流體靜力學(xué)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(zhì)密度(ρ)、當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?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(chǎn)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(rèn)，其確認(rèn)過程中需根據(jù)測量壓力范圍、輸出方式(4～20mA 不帶HART 協(xié)議或4～20mA 帶HART 協(xié)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(shù)進行型號選擇。其中是否帶液晶表頭的選擇要根據(jù)變送器使用環(huán)境溫度，若使用環(huán)境溫度低于零下25℃以下，則建議不帶液晶表頭，因為根據(jù)現(xiàn)場實際應(yīng)用經(jīng)驗，環(huán)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(rèn)。
法蘭的確認(rèn)，其確認(rèn)過程中需根據(jù)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(rèn)，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(shù)進行型號選擇。其中毛細管充罐液要根據(jù)測量介質(zhì)的溫度進行選擇，若充罐液選擇不當(dāng)，則可能造成雙法蘭差壓變送器在使用過程中無法適應(yīng)測量介質(zhì)溫度，導(dǎo)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(fù)壓、真空環(huán)境慎重考慮雙法蘭，如膜盒長時間在負(fù)壓、真空環(huán)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(zhì)量的好壞直接影響到后期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和敏感性，關(guān)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(fā)現(xiàn)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(yīng)大于20M。
現(xiàn)場安裝做到以下五點：(1) 變送器的安裝位置，應(yīng)易于維護，便于觀察，且靠近取壓部件。(2) 低壓側(cè)( 法蘭膜片標(biāo)記的L)安裝在氣相、高壓側(cè)( 法蘭膜片標(biāo)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(yīng)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(xiàn)擠壓，以免影響壓力正常測量和傳遞。(4) 過長的毛細管應(yīng)采取保護固定，以防因大風(fēng)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(yīng)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(diào)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(diào)試和二次調(diào)試。其中，通過一次調(diào)校可以進一步檢查儀表是否符合各項性能指標(biāo)或在運輸和存儲過程中有無損壞；二次調(diào)試也稱為在線調(diào)試，根據(jù)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(diào)整�，F(xiàn)就羅斯蒙特3501 雙法蘭液位計為例淺談液位計的一次調(diào)試和二次調(diào)試，若儀表測量范圍為0～6kPa, 對應(yīng)液位0～100%。
4.1 液位計的一次調(diào)試
在一次調(diào)校前，shou先把壓力6kPa 平均分成5 份，即0kPa 對應(yīng)0%，1.5kPa 對應(yīng)25%，3kPa 對應(yīng)50%，4.5kPa 對應(yīng)75%，6kPa對應(yīng)100%。然后依照圖3 所示，用標(biāo)準(zhǔn)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(diào)整，調(diào)整零點和量程輸出，使其在允許誤差范圍內(nèi)。連續(xù)加壓，用量程0%、25%、50%、75%、100% 的壓力進行校驗，當(dāng)壓力穩(wěn)定后記錄標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)重新調(diào)整校驗。
4.2 液位計的二次調(diào)試
在實際生產(chǎn)中，雙法蘭差壓變送器的低壓側(cè)膜片不但受到被測容器氣相的壓力，還受到毛細管內(nèi)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(yīng)關(guān)系，液位準(zhǔn)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(fù)遷移以確定變送器量程上、下限，而現(xiàn)場計算需要知道介質(zhì)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(xiàn)場調(diào)試工作帶來許多不便�，F(xiàn)根據(jù)日常工作經(jīng)驗，借助手操器對變送器進行在線調(diào)試，確定變送器量程上、下限。該方法不但簡單，而且調(diào)試結(jié)果準(zhǔn)確、有效�，F(xiàn)場調(diào)試如圖4 所示。
現(xiàn)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(shè)備現(xiàn)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(rèn)。
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(nèi)( 外) 儀表信號線是否斷開或是否把正、負(fù)信號線接反。
(2) 儀表指示波動：①檢查室內(nèi)( 外) 信號線連接是否緊固；②查儀表規(guī)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(shè)備，應(yīng)選用耐高溫填充液；③查毛細管是否有滲漏現(xiàn)象；④查毛細管現(xiàn)場固定是否牢固，如果有伴熱，還應(yīng)檢查毛細管是否離伴熱管太緊；⑤儀表阻尼時間設(shè)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(zhì)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(shè)置是否正確；②詢問工藝人員，介質(zhì)密度是否有變化。
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