淺談液位變送器在高溫高真空下的應(yīng)用

朱吉磊

（淄博齊翔騰達(dá)化工股份有限公司，山東 淄博 255400）

0 引言

目前，智能隔膜密封式差壓變送器在化工裝置中應(yīng)用比較普遍。因其成本低、安裝維護(hù)方便、常規(guī)場合無需伴熱保溫，本公司95%液位測量采用了智能隔膜密封式差壓變送器，采用的品牌及系列有EJA118系列（帶壓設(shè)備），EJA210A、EJA220A（常壓設(shè)備）及羅斯蒙特3051系列。EJA在本公司液位測量中占有量大約為2/3，羅斯蒙特占有量大約為1/3。本公司15萬噸環(huán)保新材料（PBS）工程順酐裝置高溫高真空場合較多，在相關(guān)設(shè)備的液位測量上，主要使用了浮筒液位計(jì)（1臺）和EJA118N（7臺）智能隔膜密封式差壓液位變送器。經(jīng)過近兩年的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)EJA118N液位變送器應(yīng)用比較穩(wěn)定，因工藝介質(zhì)為易凝介質(zhì)，浮筒液位計(jì)在伴熱不好的前提下容易堵塞。本文著重對EJA118N在順酐裝置高溫高真空下的選型、安裝及使用過程中遇到的問題進(jìn)行分析。

1 選型

1.1 工藝條件簡述

工藝條件是選型的依據(jù)，把握好工藝條件才能準(zhǔn)確地選型。本公司順酐裝置為正丁烷氧化法，因吸收解析系統(tǒng)、精制系統(tǒng)均為高溫高真空場合，液位測量采用隔膜密封式差壓變送器的有7臺，本文以輕組分塔C-11411液位測量為例進(jìn)行簡述。

介質(zhì)：順酐為有酸味的無色或白色固體，熔點(diǎn)52.8℃，沸點(diǎn)202.2℃[1]

溫度：163℃

壓力：-0.08MPaG

密度：1198kg/m3

設(shè)備口：SH3406-96 DN80 PN2.0 RF

1.2 液位計(jì)類型選擇

在選型中主要考慮了智能隔膜密封式差壓變送器和浮筒液位計(jì)。因順酐溫度低于52.8℃即凝固，若選用浮筒液位計(jì)需做好伴熱，并維持在52.8℃以上。考慮到施工的復(fù)雜性及類似裝置應(yīng)用情況（浮筒液位計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象），最終按照智能隔膜密封式差壓變送器進(jìn)行選型。因C-11411為帶壓設(shè)備，故選用雙法蘭液位變送器，即EJA118系列。

1.3 膜片型式的選擇

因順酐溫度低于52.8℃即凝固，設(shè)備法蘭短管有可能會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。若選用平膜片在法蘭短管做好伴熱的情況下，穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)該沒有什么問題，但一旦伴熱出問題（尤其是設(shè)備突然停車未清洗的情況下），法蘭短管很容易堵塞，導(dǎo)致無法測量。所以為排除隱患，減少儀表維護(hù)量，選用EJA118N凸膜片。

1.4 隔膜凸出長度的選擇

EJA118N DN80法蘭隔膜凸出長度有50mm、100mm、150mm 3種標(biāo)準(zhǔn)長度。通過查看設(shè)備藍(lán)圖，法蘭面至設(shè)備內(nèi)壁長度L=120mm，因還要加上安裝墊片厚度2mm～3mm，故若選用50mm、100mm長度，膜片均不能凸出設(shè)備內(nèi)壁。膜片不凸出設(shè)備內(nèi)壁，一是會有可能導(dǎo)致堵塞現(xiàn)象，二是測量效果會降低及響應(yīng)時(shí)間會增加，故隔膜凸出長度選用150mm。

表1 常用注入液Table 1 Common injection solutions

圖1 工作壓力和接液溫度曲線圖[2]Fig.1 Working pressure and liquid temperature curve[2]

1.5 材質(zhì)選擇

因順酐遇水會生成酸，具有強(qiáng)腐蝕性。大氣中腐蝕性氣體對碳鋼長期也有較大腐蝕且順酐整套高溫高真空設(shè)備均為316L材質(zhì)，為保證儀表長期穩(wěn)定使用及日后檢修方便（檢修時(shí)原來的碳鋼螺栓均銹死，無法拆卸）法蘭選用SUS304材質(zhì)及螺栓選用SUS630材質(zhì)。

因設(shè)備及順酐介質(zhì)管路均為316L材質(zhì)，在高溫高真空場合膜片很容易鼓包，故基于膜片材質(zhì)比設(shè)備及管道高一檔材質(zhì)原則及耐腐蝕和材質(zhì)硬度考慮，膜片材質(zhì)選用了哈氏合金C。

1.6 注入液的選擇

注入液是此次選型的關(guān)鍵。常用注入液請參見表1。

表2 高溫高真空硅油使用條件Table 2 Service conditions of high temperature and high vacuum silicone oil

因輕組分回收塔操作溫度為163℃，壓力為-0.08MPaG（20KPa abs）。根據(jù)注入液使用溫度及壓力，氟油和乙（撐）二醇在此高溫高真空場合不適用，故只能按照硅油選型。常用硅油分為A硅油、B硅油、C硅油。從圖1可以看出在163℃，A硅油、C硅油使用壓力臨界點(diǎn)在20KPa abs左右，B硅油在97KPa abs左右。根據(jù)工藝參數(shù)，理論上A、C硅油勉強(qiáng)能夠滿足且在臨界點(diǎn)處。為保證儀表長周期運(yùn)行，故A、B、C常規(guī)硅油均不推薦使用，應(yīng)選擇EJA高溫高真空硅油。高溫高真空硅油詳見表2。

溫度壓力范圍如圖2所示。

通過圖2及圖3可以看出：在163℃時(shí)，兩種硅油耐真空極限為17KPa abs左右，故兩種硅油均可以選用，為節(jié)約成本及考慮環(huán)境溫度，選用250℃高溫高真空硅油。

1.7 最終型號確認(rèn)

通過以上分析，最終確認(rèn)選型為EJA118NDMSA16EB-ZB05-97DA/FS1，Z表示250℃高溫高真空硅油（橫河原裝），因橫河原裝無本安防爆，故選用隔爆型。

2 安裝

2.1 安裝時(shí)的問題

在安裝時(shí)，凸膜片只能插入設(shè)備內(nèi)壁一半左右，無法正常安裝。

2.2 原因分析

經(jīng)過查看設(shè)備藍(lán)圖，設(shè)備短管規(guī)格為φ88.9×7.8，管道內(nèi)徑為73.3mm。而EJA118N DN80凸膜片直徑為71mm±0.5mm。凸膜片直徑按照71.5mm計(jì)算，最小間隙只有0.9mm。通過查看現(xiàn)場情況及測量發(fā)現(xiàn)：一是設(shè)備管口及短管有毛刺；二是設(shè)備短管與設(shè)備內(nèi)壁焊接處內(nèi)徑大約在71.2mm左右。經(jīng)過與設(shè)備專業(yè)咨詢，設(shè)備短管處與設(shè)計(jì)偏差主要來自焊接時(shí)的熱脹冷縮，為不可避免現(xiàn)象。除此之外，由于選型時(shí)理解有誤，認(rèn)為設(shè)備短管內(nèi)徑是和普通管路規(guī)格（φ89×5.5）一樣，故對接時(shí)沒有對照設(shè)備藍(lán)

圖2 250℃真空型硅油工作壓力和接液溫度曲線圖[3]Fig.2 Working pressure and liquid temperature curve of 250℃ vacuum silicone oil[3]

圖3 310℃真空型硅油工作壓力和接液溫度曲線圖[3]Fig.3 Working pressure and liquid temperature curve of 310 ℃ vacuum silicone oil[3]

圖中的設(shè)備短管尺寸，這是導(dǎo)致此問題的根本原因。在以后的選型中，尤其是選用凸膜片時(shí)，一定要對照設(shè)備藍(lán)圖，對接好各部件尺寸。

2.3 解決辦法

通過聯(lián)系設(shè)備廠家現(xiàn)場打磨毛刺及打磨焊縫處，變送器成功插入。

3 開車運(yùn)行

2013年10月份順酐裝置投產(chǎn)成功，一直運(yùn)行到2014年1月份智能隔膜密封式差壓變送器高溫高真空液位測點(diǎn)均穩(wěn)定準(zhǔn)確運(yùn)行。

3.1 運(yùn)行問題

2013年2月份高溫高真空液位測點(diǎn)工藝反應(yīng)滯后。

3.2 原因分析

因出現(xiàn)滯后為所有7臺智能隔膜密封式差壓變送器高溫高真空液位測點(diǎn)均出現(xiàn)滯后，包括有些高溫高真空壓力測點(diǎn)也出現(xiàn)問題，故基本可以排除儀表線路板等硬件問題。通過查看圖2可以看出：本公司選用的250℃高溫高真空硅油適用環(huán)境溫度為-10℃～60℃，經(jīng)查看當(dāng)?shù)貧鉁匾呀?jīng)低于-10℃。溫度過低導(dǎo)致硅油流動(dòng)傳導(dǎo)性減弱，從而導(dǎo)致反應(yīng)滯后。

3.3 解決方案

因引蒸汽伴熱比較復(fù)雜，加之本公司順酐裝置高溫高真空系統(tǒng)均采用了電伴熱，故將毛細(xì)管用自限溫（30℃）電伴熱帶整體伴熱后，所有液位測量均恢復(fù)正常。改造后，2014年冬天沒有再出現(xiàn)過滯后問題。

4 總結(jié)

通過對智能隔膜密封式差壓變送器在本公司順酐裝置高溫高真空環(huán)境下的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)在高溫高真空環(huán)境下要想保證儀表長期穩(wěn)定運(yùn)行，需要在各個(gè)環(huán)節(jié)均考慮周全。在選型時(shí)，尤其要注意與工藝、設(shè)備專業(yè)的對接，這是在日常選型中經(jīng)常遺漏的地方。在安裝、維護(hù)過程中遇到的問題，若在選型時(shí)考慮周全，完全可以在選型階段避免。

希望通過對本公司15萬噸環(huán)保新材料（PBS）工程順酐裝置智能隔膜密封式差壓變送器，在高溫高真空環(huán)境下測量液位選型注意事項(xiàng)、安裝及使用過程中遇到的問題進(jìn)行分析，能夠?qū)︻愃蒲b置，尤其是智能隔膜密封式差壓液位變送器在高溫高真空場合的應(yīng)用有一些啟發(fā)。一切選型、安裝均要按照事實(shí)數(shù)據(jù)制定方案。實(shí)踐證明，只有正確的選型、運(yùn)用和維護(hù)，才能保證智能隔膜密封式差壓液位變送器在高溫高真空下長期穩(wěn)定運(yùn)行。