差压式液位变送器对取源管路的敷设要求

  在石油、 化工 、 医药 、 能源等行业中 , 压力 容器内的液位自动测量的应用非常普遍 。而液位 自动测量的多种方法中属差压式变送器液位测量 法应用***为广泛 。本文着重介绍一般差压变送器 在测量气相易冷凝(在操作环境下)的工艺介质的 液位时对取源管路敷设的要求, 并分析错误安装 带来的后果。
  来的后果。 图 1 为正确的安装方法(差压液位变送器和 就地液位计共用工艺设备的液位接口在一些引进 的项目中较常见), 图 2 为错误的安装方法(现场 安装易出现的错误)。

1-差压液位变送器的取源阀;2-冷凝容器;3-差压变送器; 4-就地液位计;H -液位变化范围;h -差压变送器的上下取源
  口距离(图 1 中);h 1 -冷凝容器取源口与差压变送器上取源口 距离(图 2 中);h 2 -冷凝容器取源口与差压变送器下取源口距 离;M -变送器下取源口与差压变送器正压口之间的距离;L – 较低液位与差压变送器下取源口距离。
  由图可以看出: h =h1 +h2 (1) 假定:γ1 为被测介质在操作温度 、压力下的 比重;γ2 为隔离液或工艺冷凝液比重;γ3 为差 压变送器下取源口至差压变送器正压口之间的被 测介质在环境温度下的比重 (忽略设备上部气相 介质的影响)。 设:差压变送器量程为 p 1 , 负迁移量为 p2 。 图 1 :(正确安装的测量结果) p1 =γ1＊H (2) p2 =γ2＊(h +M)-γ1 ＊L -γ3 ＊M (3) 迁移后的量程范围(对应 0 ～ 100 %):-p2 ～ -p2 +p 1 (4) 将等式(2)、(3)代入整理后得 : γ1＊L +γ3 ＊M -γ2 ＊(h +M)～ γ1 ＊(L +H)+γ3 ＊M -γ2 ＊(h +M) (5)
  从上式可以看出:各参数都是固定的, 从设 计到施工调校都能准确无误的完成 , 确保测量结 果与实际液位的一致性。 图 2 :(不正确安装的测量结果) p1 =γ1＊H 同等式(2) p2 =γ2 ＊(h2 +M +h1 ＊Y )-γ1 ＊L -γ3 ＊M (6) 迁移后的量程范围(对应 0 ～ 100 %): -p2 ～ -p2 +p 1 同等式(4) 将等式(2)、(6)代入整理后得 : γ1 ＊L +γ3 ＊M -γ2 ＊(h2 +M +h1 ＊Y ) ～ γ1 ＊(H +L)+γ3 ＊M -γ2 ＊(h 2 +M +h1 ＊ Y )
  Y 为h1 的液位系数 ,其值为 0 ～ 1 , 在开车的 ***初阶段冷凝液在 h 1 段的液位为 0 , 即 Y 的值 为 0 ;随着工艺装置生产时间的延长 ,工艺冷凝液 在 h1 段的液位逐渐升高, 即 Y 值逐渐增大到 1 。 由于 Y 值从 0 增大到 1 的时间难以预测, 而现场 施工调试时往往忽略了这一变化过程 , 简单地认 为 Y 值为 0(调试时的值), 且固定不变。将 Y = 0 代入等式(6)得调校后的实际负迁移量为 :
  p2 =γ2 ＊(h2 +M)-γ1 ＊L -γ3 ＊M (8) 与等式(6)相比负迁移量的值减少了 γ2 ＊h 1 ＊Y 。 将 Y =0 代入等式(7), 得调校后的实际量 程范围为 : γ1 ＊L +γ3 ＊M -γ2 ＊(h2 +M)～ γ1 ＊(H +L)+γ3 ＊M -γ2 ＊(h2 +M) (9) 经数学整理分析(在此不作赘述)后可知 :仪 表测量结果因此比实际液位值偏小 。相对误差 为:
  γ2 ＊h1 ＊Y ＊100/ γ1 ＊H % (10) 为了突出说明错误安装方法的影响程度, 先作如下假设：
  作如下假设: γ1 =γ2 =γ3 =1(与水的比重), h1 的值根据 安装的实际情况一般为 200 mm 。工艺装置运行 一段时间后 Y 值为 1 。将此假设代入等式(10) 得相对误差为 :
  20 000/ H % (11) 当液位范围是 0 ～ 2000 mm 时 , 相对误差为 10 %。正常的可接受的系统测量误差约为量程的 (1 ～ 2)%, 错误的安装导致误差太大 。
  在实际的工程设计施工过程中的专业分工如 图 1 ～ 2 的分工线所示 :p 代表管道布置专业 , I 代表仪表专业 。由仪表专业综合工艺条件后向管 道布置专业提出系统条件 ,从工艺设备到差压变 送器和就地指示液位计的取源根部阀部分的测量 管路由管道布置专业负责设计, 从取源根部阀到 差压变送器和就地指示液位计的测量管路由仪表 专业负责设计 。因此 , 管道布置和仪表两个专业 及施工单位都应注意 :仪表取源口应水平敷设,按 垂直角度敷设会导致很大的测量误差。