雙法蘭差壓變送器在負(fù)壓儲槽液位測量中的應(yīng)用

謝云(珠海醋酸纖維有限公司，廣東 珠海 519000)

0 引言

在生產(chǎn)過程中，丙酮回收是一道重要的工序。丙酮空氣混合氣經(jīng)冷卻、吸附等工藝后，得到稀丙酮溶液，稀丙酮溶液需要送到進(jìn)行蒸餾分離后才能得到合格丙酮產(chǎn)品。

稀丙酮經(jīng)過蒸餾后，在塔頂?shù)玫捷^高純度的丙酮，塔頂出來的氣態(tài)丙酮經(jīng)冷凝、冷卻后得到液態(tài)丙酮流入回流槽中，回流槽中的丙酮用回流泵抽出，一部分從塔頂回流到蒸餾塔內(nèi)，另一部分則進(jìn)入丙酮貯槽用于生產(chǎn)。

由于丙酮易揮發(fā)，為保證回流槽內(nèi)壓力穩(wěn)定，確保安全生產(chǎn)，必須將丙酮?dú)獬榈截?fù)壓總管，保證回流槽內(nèi)為負(fù)壓。由于回流槽丙酮液位采用的是無法蘭差壓變送器測量，經(jīng)常出現(xiàn)測量不準(zhǔn)，影響安全穩(wěn)定生產(chǎn)，同時也帶來了較大的維護(hù)工作量。

1 差壓變送器測量液位原理簡介

差壓變送器主要用于非常壓、密閉容器的液位測量，是利用容器內(nèi)的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的。其常見安裝方式如圖1所示。

圖1 差壓變送器測量液位原理圖

在儲槽液位測量中，若介質(zhì)易揮發(fā)和冷凝，氣相含水量高，為保證液位準(zhǔn)確測量，一般將差壓變送器使用在負(fù)遷移狀態(tài)，即將差壓變送器的正壓室接液相，負(fù)壓室導(dǎo)壓管內(nèi)灌滿灌充液(確保負(fù)壓室壓力恒定)后接氣相。在圖1中，設(shè)容器內(nèi)部氣相壓力為p，介質(zhì)密度為ρ，灌充液密度為ρ2，液位高度為H，最大量程高度為h，負(fù)壓室灌充液高度為h1，差壓變送器正壓室壓力為p1，差壓變送器負(fù)壓室壓力為p2，重力加速度為g，則液位

為了確保液位變送器穩(wěn)定工作，必須保證負(fù)壓室導(dǎo)壓管內(nèi)灌充液高度h1穩(wěn)定不變，灌充液密度不變，將負(fù)壓室導(dǎo)壓管灌滿灌充液，即h1=h。通常ρ1、ρ2、h為已知，測量出ΔP，液位高度H就確定了。

2 常用的差壓變送器簡介

在非常壓、密閉儲槽液位的測量中，常用的三種差壓變送器見圖2。

圖2 常見的三種差壓變送器

三種差壓變送器主要特點(diǎn)如下：(1)差壓變送器(無法蘭)：采用正負(fù)壓室均為導(dǎo)壓管取壓，若介質(zhì)易揮發(fā)和冷凝、氣相含水量高，負(fù)壓室導(dǎo)壓管必須灌滿灌充液。(2)單法蘭差壓變送器：正壓室通過隔離膜片傳遞壓力，負(fù)壓室為導(dǎo)壓管取壓，若介質(zhì)易揮發(fā)和冷凝、氣相含水量高，負(fù)壓室導(dǎo)壓管必須灌滿灌充液。灌充液易流失，需經(jīng)常檢查、維護(hù)和校準(zhǔn)。(3)雙法蘭差壓變送器：正負(fù)壓室通過毛細(xì)管將壓力傳至變送器正負(fù)壓室，壓力經(jīng)毛細(xì)管內(nèi)的灌充硅油(或其它的液體)傳遞至變送器的正負(fù)壓室，無灌充液流失情況。無需經(jīng)常檢查校準(zhǔn)，維護(hù)工作量低。

3 回流槽(負(fù)壓)丙酮液位測量問題分析

在生產(chǎn)中，回流槽丙酮液位的測量使用的是無法蘭的差壓變送器。為保證回流槽丙酮液位的準(zhǔn)確測量，差壓變送器負(fù)壓室導(dǎo)壓管必須灌滿灌充液(灌充液為水，ρ丙酮＜ρ水)才能正常使用，見圖3。

圖3 差壓變送器測量密閉儲槽液位管路連接圖

在實際使用過程中，回流槽丙酮液位測量經(jīng)常出現(xiàn)液位測量不準(zhǔn)，影響了安全穩(wěn)定生產(chǎn)，增加了工作維護(hù)量。經(jīng)過長期維護(hù)經(jīng)驗總結(jié)和具體分析，結(jié)合差壓變送器原理和特點(diǎn)，找到了灌充液流失是導(dǎo)致影響回流槽丙酮液位測量的主要原因。無論在正常生產(chǎn)還是停車開車期間都會出現(xiàn)充液流失，導(dǎo)致灌充液流失的原因見下。

(1)正常生產(chǎn)情況下：回流槽內(nèi)負(fù)壓波動造成液位變送器負(fù)壓室導(dǎo)壓管內(nèi)灌充水流失。此時將導(dǎo)致出現(xiàn)液位測量不準(zhǔn)，造成回流泵不會聯(lián)鎖跳停，聯(lián)鎖失效，嚴(yán)重時損壞回流泵，影響安全生產(chǎn)；同時增加了維護(hù)工作量。

(2)停車和開車期間：回流槽內(nèi)丙酮不斷揮發(fā)被抽送至丙酮總管，液位逐漸降低直到0%，負(fù)導(dǎo)壓管內(nèi)灌充水也會全部揮發(fā)掉。此時將出現(xiàn)液位測量不準(zhǔn)，液位變送器輸出液位為100%(實際為0%)；開車時，若工藝人員未通知儀表校準(zhǔn)液位變送器，可能導(dǎo)致回流泵空轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時損壞回流泵，影響安全生產(chǎn)；同時增加了維護(hù)工作量。

4 雙法蘭差壓變送器測量回流槽丙酮液位效果

在生產(chǎn)中，除了正常生產(chǎn)期間維護(hù)回流槽丙酮液位變送器外，每次停車后再次開車，儀表人員都要重新檢查檢驗回流槽丙酮液位變送器，重復(fù)維護(hù)工作量大。

為了提高回流槽丙酮液位測量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，提高安全生產(chǎn)能力，減少維護(hù)工作量，儀表人員決定將回流槽丙酮液位變送器改造為雙法蘭差壓液位變送器。改造過程主要工藝情況、差壓變送器選型如下：

4.1 回流槽工況

(1)回流槽高度930mm。

(2)測量介質(zhì)：丙酮(密度≈0.80g/cm3)。

(3)回流槽內(nèi)壓力：負(fù)壓。

4.2 雙法蘭差壓變送器選型

(1)型號：3051CD2A22A1AS2B4M5D4HR5。

(2)工作壓力：-250～250inH2O。

(3)校驗量程：(0～30)kPa。

4.3 安裝與組態(tài)

(1)空槽時零點(diǎn)：-853mmH2O。

(2)量程范圍：930×0.8=744mmH2O。

(3)變送器組態(tài)：LRV為-853mmH2O，URV為-109mmH2O。

自從將回流槽丙酮液位變送器改造后，液位測量效果良好，沒有出現(xiàn)任何問題，在停車開車前后不需要在做任何維護(hù)，正常生產(chǎn)過程中液位測量穩(wěn)定可靠，測量效果十分良好。

5 結(jié)語

雙法蘭差壓變送器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，特別適用于測量介質(zhì)易揮發(fā)、負(fù)壓儲槽的液位。通過將回流槽丙酮液位變送器改造為雙法蘭差壓變送器，解決了液位測量不準(zhǔn)的問題，測量效果好，提升了控制過程效果和安全穩(wěn)定生產(chǎn)能力。