幾種壓力變送器安裝方式利弊探究

劉強

摘 要 壓力變送器是將被測介質(zhì)的壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準電信號并可以實現(xiàn)信號遠傳的壓力測量設(shè)備，還可以測量與壓力有關(guān)的包括密度、液位，與節(jié)流裝置配合使用也能測量流量等物理參數(shù)[1]。壓力變送器的安裝方式往往要結(jié)合被測介質(zhì)性質(zhì)和現(xiàn)場環(huán)境情況確定，同時還要有利于檢修人員后期對設(shè)備的維護保養(yǎng)工作。本文主要論述壓力變送器用于介質(zhì)壓力測量時，不同的安裝方式對測量系統(tǒng)帶來的利弊。

關(guān)鍵詞 壓力變送器;壓力檢測;安裝方式;利弊影響

壓力變送器被廣泛用于測量氣體和液體的壓力，但在大多數(shù)情況下，被測介質(zhì)往往是氣體介質(zhì)中夾雜著固體顆粒，液體介質(zhì)中夾雜著固體顆粒，氣體介質(zhì)中夾雜液體蒸汽，而水分子總愛以蒸汽的形式存在于各類介質(zhì)中，又或者介質(zhì)具有低溫下易結(jié)晶的特性。因此，我們在對壓力變送器選型和安裝時要充分考慮到介質(zhì)特性，同時還要選擇不同的安裝方式以最大程度減小這些不利因素對系統(tǒng)造成的影響。

1法蘭式壓力變送器

對于管徑較大或容器外徑較大時常采用如圖一所示之安裝方式。在管道或容器外壁焊接帶有法蘭的短節(jié)作為取壓口，同時在取壓口法蘭和壓力變送器法蘭之間裝有一個閥門來共同組成測壓系統(tǒng)。氣體介質(zhì)中的固體顆粒總是懸浮在整個管道或容器中，而管道和容器中往往濕度較大，這是因為生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)條件的限制，導(dǎo)致一定比例的液體蒸氣進入到被測介質(zhì)中。因此，被測介質(zhì)往往是由氣體、固體和液體這三種物質(zhì)組成。介質(zhì)中的固體顆粒容易吸附液體蒸汽從而具有較強的粘連性，會隨著介質(zhì)流動方向吸附到管道內(nèi)壁和容器內(nèi)壁上，同時也容易造成取壓口堵塞，此時壓力變送器膜盒無法直接接觸到被測介質(zhì)便無法測量介質(zhì)壓力，指示測壓系統(tǒng)失效。

另外一種形式為膜盒處法蘭與變送器正負壓室是由一根充滿硅油的毛細管相連，毛細管長度可根據(jù)現(xiàn)場情況按需選擇。變送器主體的安裝位置可根據(jù)需要隨意調(diào)整，可高于取壓口也可低于取壓口，但在變送器量程設(shè)定時需考慮到遷移量，本文不做論述。

但法蘭式安裝壓力變送器的優(yōu)點就在于方便清理沉積物。維護人員可將閥門關(guān)閉后把壓力變送器從測壓管道上拆下來，再打開閥門清理內(nèi)部沉積物。待測壓管道完全疏通后關(guān)閉閥門，并將壓力變送器裝回原來位置即可。當(dāng)壓力變送器受介質(zhì)腐蝕或其他原因損壞需更換時，也可以通過上述方法便捷地進行更換。

缺點是當(dāng)管道或容器內(nèi)為負壓時，將會有大量空氣順著取壓管道進入其內(nèi)部，進而降低被測介質(zhì)濃度，也會降低管道內(nèi)真空度，對整個生產(chǎn)系統(tǒng)造成不良影響;當(dāng)管道或容器內(nèi)為正壓時，在閥門開啟狀態(tài)下，一旦取壓管道疏通后會有大量介質(zhì)噴出，容易造成人員傷害，也易造成物料浪費;有時被測介質(zhì)可能具有腐蝕性，會導(dǎo)致閥門被腐蝕而出現(xiàn)不能完全關(guān)閉的現(xiàn)象。

2凸法蘭式壓力變送器

凸法蘭式變送器原理與法蘭式變送器一致，都需將被測介質(zhì)的壓力作用到變送器膜盒上，二者最大的區(qū)別是凸法蘭變送器將膜盒端拉長，可以直接深入到被測介質(zhì)管道或容器中。

如圖2所示，凸法蘭式壓力變送器在安裝時省去了中間閥門，變送器的膜盒直接伸入到了管道或者容器的內(nèi)部。此時，液位取壓管道不存在大的間隙和凸起，介質(zhì)無法沉積在取壓管道內(nèi)，即便在膜盒側(cè)壁和取壓管道內(nèi)壁之間的狹小間隙中有部分沉積物，或者在膜盒頂部與管道或容器內(nèi)壁之間的突起處有介質(zhì)沉積，也并不影響膜盒與介質(zhì)的接觸，依然能夠準確測量介質(zhì)壓力。經(jīng)我公司多年運行觀察，這種方式的變送器幾乎不用清理膜盒，膜盒能在很長時間段內(nèi)保持清潔。而且這種變送器可以根據(jù)現(xiàn)場情況要求廠家定制，基本能夠滿足任何安裝要求。

缺點是，凸法蘭式壓力變送器成本較高，同一廠家、同一量程、同一材質(zhì)變送器相比普通法蘭式變送器價格差最多可高達80%;其次，這種壓力變送器一旦發(fā)生問題，需更換或者拆卸時難度相對較大。因為此時沒有任何裝置能夠?qū)⒔橘|(zhì)和外界迅速隔絕。對生產(chǎn)系統(tǒng)和維修人員的影響遠大于普通法蘭式壓力變送器。也正是因為如此，凸法蘭式壓力變送器無法完全取代普通法蘭式壓力變送器。

3導(dǎo)壓管式壓力變送器

壓力變送器在日常的使用過程中，最常見的安裝方式就是利用不銹鋼導(dǎo)壓管直接連接變送器。整個測量系統(tǒng)中包括一次閥、二次閥、排污閥這三個閥門，以及導(dǎo)壓管、變送器。在測量高溫蒸汽時還要用到冷凝容器。在安裝測壓系統(tǒng)時，可以根據(jù)被測介質(zhì)的不同屬性進行調(diào)整。

圖3（a）中所示，是一個用于測量高溫氣體壓力的標(biāo)準測壓系統(tǒng)安裝方式，在二次閥和排污閥完全關(guān)閉的條件下打開一次閥，則蒸汽會在冷凝容器中凝結(jié)成液體充滿整個導(dǎo)壓管，此時再打開二次閥，液體將流向變送器膜盒處。此時導(dǎo)壓管中的液體不但具備了隔離高溫氣體的作用，而且充當(dāng)了壓力傳遞介質(zhì)，能夠更有效地保護變送器膜盒不被高溫介質(zhì)破壞。由于管道或容器內(nèi)為組分單一的高溫蒸汽，一般情況下并不會輕易堵塞取壓口。而且，就算出現(xiàn)取壓口堵塞導(dǎo)致變送器輸出偏小，也可以在關(guān)閉二次閥的同時打開排污閥，利用管道或容器內(nèi)高壓蒸汽對取壓管道進行吹掃，從而起到疏通作用。

缺點是冷凝容器一般為不銹鋼，密度大、質(zhì)量大，再加上冷凝容器內(nèi)液體的重量容易導(dǎo)致與管道和容器之間的導(dǎo)壓管彎曲變形，而且若管道震動較大時容易導(dǎo)致導(dǎo)壓管和管道之間的焊口開裂及取壓管與一次閥螺紋連接處松動而出現(xiàn)漏點;對測壓系統(tǒng)進行排污操作時，特別注意閥門開關(guān)順序，尤其是在測壓系統(tǒng)配合三閥組測量蒸汽流量時，錯誤的操作順序極有可能導(dǎo)致高溫蒸汽直接進入變送器膜盒腔內(nèi)造成變送器損壞;排污操作時，導(dǎo)壓管會在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生高溫，當(dāng)測壓系統(tǒng)采用電伴熱保溫措施時，也極有可能造成電伴熱帶的損壞;測壓系統(tǒng)焊口和螺紋連接處多，對焊接要求高，連接密封要求高。

圖3（b）中所示的測壓方式可看成（a）圖的簡化版，整個系統(tǒng)最多只存在4處焊口和3處螺紋連接，可靠性要優(yōu)于（a）圖。這種測壓方式只可用于一般氣體介質(zhì)的測量，對管道外徑和容器大小沒有過高要求，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，也有利于測壓系統(tǒng)的維護和保養(yǎng)。當(dāng)取壓口由于沉積而堵塞時，也只需要關(guān)閉一次閥，將壓力變送器從導(dǎo)壓管上拆下，疏通導(dǎo)壓管后再將壓力變送器裝回，打開一次閥即可。

缺點是壓力變送器距離管道或容器位置較遠，導(dǎo)壓管可能在變送器重力作用下彎曲變形，因此要盡可能縮短二者之間的距離，或?qū)ψ兯推鞑扇】煽康闹未胧?導(dǎo)壓管多采用Φ14不銹鋼管，與管道和容器之間連通的橫截面積小，尤其是用于測量存在固體顆粒的氣體介質(zhì)時很容易造成取壓口堵塞，需要時常清理;對被測介質(zhì)種類和性能要求較挑剔，適用范圍比較窄。

4結(jié)束語

綜上所述，不同方式的壓力變送器可以滿足不同條件下對介質(zhì)壓力的測量;壓力變送器采用不同的連接方式也可以用來測量屬性不同的介質(zhì)壓力。因此還是要結(jié)合被測介質(zhì)的組分、溫度、壓力以及現(xiàn)場的實際環(huán)境和后期維護保養(yǎng)的需求合理的選擇變送器安裝方式。

參考文獻

[1] 黃勇.壓力變送器在化工領(lǐng)域的選型與應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊，2018，（4）：92.