電子遠(yuǎn)傳型差壓液位變送器的適用性分析

孫萌

(中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司,中國(guó) 北京 100101)

在石油化工流程中測(cè)量物位時(shí),差壓液位變送器被廣泛使用。差壓液位變送器有智能差壓液位變送器、遠(yuǎn)傳型(RS)雙法蘭差壓液位變送器、電子遠(yuǎn)傳型(ERS)雙法蘭差壓液位變送器等多種型式。

1 雙法蘭差壓變送器的局限性

1.1 雙法蘭差壓變送器測(cè)量結(jié)構(gòu)

差壓變送器本體的測(cè)量原理為高、低壓側(cè)各有一個(gè)感壓膜片,分別受壓后,各自的感壓膜片發(fā)生位移,產(chǎn)生差動(dòng)電容,經(jīng)過(guò)電容電流轉(zhuǎn)換電路,根據(jù)特定比率將壓力變化轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸入信號(hào),進(jìn)入同一個(gè)變送器并計(jì)算差壓,將差壓的變化轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出信號(hào)。

標(biāo)準(zhǔn)的雙法蘭差壓液位變送器包括： 法蘭盤(pán)、毛細(xì)管、安裝支架和測(cè)量表頭[1]。其法蘭盤(pán)中裝有膜片,法蘭盤(pán)與毛細(xì)管相連,毛細(xì)管中充有油狀液體,通過(guò)膜片受壓導(dǎo)致的形變推動(dòng)毛細(xì)管中的充油,使表頭測(cè)到兩側(cè)壓力,從而計(jì)算差壓和物位。

1.2 優(yōu) 點(diǎn)

由于接液部分在法蘭盤(pán)處,表頭不直接與介質(zhì)接觸,它的膜片可以阻隔污濁、顆粒等進(jìn)入表頭,因此適合測(cè)量具有腐蝕性、黏度大、易結(jié)晶、低凝固點(diǎn)液位的被測(cè)介質(zhì),此外還具有較高的靈敏度,較好的重復(fù)性,在最困難的條件下也能確保物位測(cè)量的可靠性和精度,調(diào)試較簡(jiǎn)單,維護(hù)量較小等優(yōu)勢(shì)。

1.3 毛細(xì)管本身的局限性

毛細(xì)管本身的局限性如下：

1)毛細(xì)管充油可能會(huì)發(fā)生漏油現(xiàn)象,在振動(dòng)較大的設(shè)備上更加明顯,其維護(hù)將在投產(chǎn)后增加額外的工作量。

2)帶毛細(xì)管的雙法蘭差壓液位變送器有一定局限性,若毛細(xì)管較長(zhǎng),在環(huán)境溫度變化的過(guò)程中,填充液的體積變化較大,增加了儀表的誤差、滯后及其他不確定性。[文獻(xiàn)2]規(guī)定毛細(xì)管單根最大長(zhǎng)度為15 m。

3)在一定環(huán)境溫度下,毛細(xì)管需要做好保溫伴熱措施,伴熱既增加了工作量,又占用了設(shè)備的平臺(tái)空間;若儀表離伴熱總管較遠(yuǎn)或儀表位置較高,還會(huì)影響伴熱效果[3]。

4)由于毛細(xì)管填充液的重力原因?qū)?duì)變送器產(chǎn)生壓力,這時(shí)需對(duì)變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移,給現(xiàn)場(chǎng)施工人員帶來(lái)了一定的工作量。多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)施工人員不做零點(diǎn)遷移工作,需要廠家來(lái)完成并維護(hù)。

2 法蘭間距過(guò)大的傳統(tǒng)解決方案

當(dāng)單根毛細(xì)管長(zhǎng)超過(guò)15 m,通常不適宜選用1臺(tái)毛細(xì)管式雙法蘭差壓液位變送器來(lái)測(cè)量。這種情況下有三種傳統(tǒng)解決方案。

2.1 多臺(tái)變送器串聯(lián)

該方案是多臺(tái)變送器分段串聯(lián)使用,將設(shè)備分段測(cè)出的物位分別送入控制系統(tǒng),如DCS,在控制系統(tǒng)中將不重合的部分相加即為整個(gè)設(shè)備的物位。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單,解決了毛細(xì)管過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的誤差問(wèn)題;缺點(diǎn)是使用多個(gè)變送器,在一定程度上增加了成本、故障率及安裝和維護(hù)的工作量,增加了設(shè)備平臺(tái)的數(shù)量。由于增加了測(cè)量設(shè)備,導(dǎo)致測(cè)量管口數(shù)量也隨之增加,對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)提出了更多要求,同時(shí)對(duì)設(shè)備管口附近的安裝空間有更多需求。變送器數(shù)量增加將導(dǎo)致儀表電纜增多,設(shè)備從上到下的電纜敷設(shè)更加復(fù)雜。最重要的是,多臺(tái)差壓變送器送到控制系統(tǒng)的信號(hào)很難保證其同步性,當(dāng)壓力產(chǎn)生波動(dòng)時(shí),若各臺(tái)變送器的信號(hào)完全同步,波動(dòng)往往可以抵消;若各臺(tái)變送器的信號(hào)不同步,那么波動(dòng)是加倍的。因此,這種方式在一定程度上增加了誤差,降低了抗干擾性。

2.2 2臺(tái)單法蘭壓力變送器求差值

該方案是使用2臺(tái)單法蘭壓力變送器,分別安裝在頂部和底部測(cè)量管口,分別將壓力值送入控制系統(tǒng),在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)相減得出差壓,進(jìn)而計(jì)算出物位。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,解決了毛細(xì)管帶來(lái)的大部分誤差問(wèn)題,避免了大量的伴熱,減輕了后續(xù)使用中的維護(hù)壓力,減少了電纜、穿線管、槽盒的使用,節(jié)約了成本和安裝空間。

該方案的缺點(diǎn)是得出的差壓較直接測(cè)量誤差更大,為了降低誤差,該方案常需要使用更高精度的變送器,導(dǎo)致進(jìn)一步增加了成本。其次,2臺(tái)壓力變送器送到DCS的信號(hào)同樣很難保證其同步性,同樣會(huì)在一定程度上增加誤差,降低抗干擾性。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),信號(hào)不同步是該類方案最主要的誤差來(lái)源。

2.3 方案一和方案二的結(jié)合

為了消除上述誤差的影響,提高測(cè)量精度,在重要的物位測(cè)量位置,往往會(huì)采用前兩種方案相結(jié)合的方式。一方面分段使用帶毛細(xì)管的雙法蘭差壓液位變送器[3],分別送入控制系統(tǒng)中進(jìn)行物位的疊加,同時(shí)又在頂部和底部使用2臺(tái)單法蘭壓力變送器,分別送入控制系統(tǒng)中計(jì)算差壓和物位。結(jié)合兩個(gè)計(jì)算結(jié)果來(lái)控制、報(bào)警或聯(lián)鎖,降低了誤差,增強(qiáng)了安全性,但大幅增加了成本。

2.4 ERS型雙法蘭差壓液位變送器的應(yīng)用

針對(duì)上述情況,ERS架構(gòu)更宜被使用。ERS架構(gòu)指ERS型雙法蘭差壓液位變送器的架構(gòu),它的原理是使用通過(guò)非專用電纜連接在一起的2臺(tái)壓力傳感器,直接安裝在設(shè)備上下法蘭處,在其中1臺(tái)變送器中以電子方式計(jì)算差壓,并采用標(biāo)準(zhǔn)的兩線制4～20 mA疊加HART信號(hào)或FF總線信號(hào)傳輸回DCS。

ERS架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)如下：

1)比起上述三種傳統(tǒng)模式,該方案節(jié)省了分支電纜,因而節(jié)省了電纜敷設(shè)的成本和工作量。該方案相比于多變送器串聯(lián)的傳統(tǒng)方案,減少了變送器的數(shù)量,因而減少了平臺(tái)的空間需求和管口的數(shù)量需求。

2)ERS架構(gòu)利用電信號(hào)取代了毛細(xì)管傳導(dǎo),精度高、誤差小,解決了毛細(xì)管過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的大部分誤差,減少了環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響。

3)ERS架構(gòu)在變送器端進(jìn)行計(jì)算,再送入控制系統(tǒng),因此該方案的同步性高,降低了因信號(hào)不同步產(chǎn)生的誤差。

4)ERS架構(gòu)利用電信號(hào)取代了毛細(xì)管傳導(dǎo),響應(yīng)時(shí)間快,即使介質(zhì)溫度大范圍變化,也可以具有較快的響應(yīng)速度。

5)該方案無(wú)毛細(xì)管長(zhǎng)度要求,其高低壓側(cè)表頭處電纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)到非本安應(yīng)用152.4 m,本安應(yīng)用最長(zhǎng)為68.58 m,SIS應(yīng)用最長(zhǎng)為60.96 m,提高了備品配件的通用性,適用于各種大型設(shè)備的物位測(cè)量。

6)該方案安裝維護(hù)簡(jiǎn)化,省去了毛細(xì)管的大量保溫伴熱,防止了毛細(xì)管產(chǎn)生的滲漏、冷凝、蒸發(fā)、堵塞等問(wèn)題。ERS架構(gòu)儀表間使用非專用電纜,減少了維護(hù)難度。

7)ERS儀表還具有實(shí)時(shí)監(jiān)控和自診斷功能[4]。

ERS架構(gòu)也有局限性,首先是目前ERS型雙法蘭差壓液位變送器相較于傳統(tǒng)RS型雙法蘭差壓液位變送器,價(jià)格更高,這是由它的構(gòu)造決定的,ERS型雙法蘭差壓液位變送器實(shí)際上是2臺(tái)變送器相連接。其次,在靜壓較大、差壓較小時(shí)也存在不適用的問(wèn)題。

3 ERS架構(gòu)適用性的分析方法

綜上分析了RS型和ERS型雙法蘭差壓液位變送器的優(yōu)缺點(diǎn),下文介紹通過(guò)某制造商對(duì)這兩種變送器的實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程,研究性能指標(biāo)如何量化,從而定量估計(jì)RS架構(gòu)和ERS架構(gòu)的適用情況。

3.1 參數(shù)選取

控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有三個(gè)方面： 穩(wěn)定性,動(dòng)態(tài)性能,穩(wěn)態(tài)性能[5]。具體分析如下：

1)穩(wěn)定性指系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后自動(dòng)返回原來(lái)平衡狀態(tài)的能力。

2)動(dòng)態(tài)性能是當(dāng)系統(tǒng)受到外部擾動(dòng)的影響或者參考輸入值發(fā)生變化時(shí),被控制量隨之變化,一段過(guò)渡過(guò)程后,被控制量恢復(fù)到原平衡狀態(tài)或穩(wěn)定在新的給定狀態(tài)[6],該時(shí)間越短,通常認(rèn)為動(dòng)態(tài)性能越好。因此,智能變送器需考察響應(yīng)時(shí)間,即當(dāng)輸入信號(hào)變化,智能變送器從接收至輸出正確工業(yè)信號(hào)的時(shí)間,其影響因素有： RS型雙法蘭差壓液位變送器的響應(yīng)時(shí)間=本體響應(yīng)時(shí)間+毛細(xì)管傳遞時(shí)間+系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,ERS型雙法蘭差壓液位變送器的響應(yīng)時(shí)間=本體響應(yīng)時(shí)間+0(無(wú)毛細(xì)管)+系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。因此,理論上可以從變送器本體、毛細(xì)管以及系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間等方面分析變送器響應(yīng)時(shí)間,由此分析變送器的動(dòng)態(tài)性能。

3)穩(wěn)態(tài)性能指系統(tǒng)在完成過(guò)渡過(guò)程后的穩(wěn)態(tài)輸出偏離希望值的程度。穩(wěn)態(tài)誤差越小,系統(tǒng)精度越高[5]。變送器測(cè)量中,誤差包含系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差指在重復(fù)性條件下對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限次數(shù)測(cè)量結(jié)果的平均值減被測(cè)量的真值[7];系統(tǒng)誤差是非隨機(jī)的誤差,有著確定的規(guī)律性,是可控的。在某些情況下,尤其在高精度測(cè)量中,系統(tǒng)誤差可占測(cè)量誤差的50%以上,因此,消除系統(tǒng)誤差往往成為提高測(cè)量精度的關(guān)鍵。

根據(jù)雙法蘭差壓液位變送器的基本結(jié)構(gòu)可知,RS雙法蘭差壓液位變送器的系統(tǒng)誤差=膜片處產(chǎn)生誤差+毛細(xì)管產(chǎn)生誤差+本體產(chǎn)生誤差;ERS雙法蘭差壓液位變送器的系統(tǒng)誤差=膜片處產(chǎn)生誤差+0(無(wú)毛細(xì)管)+本體產(chǎn)生誤差。影響系統(tǒng)誤差的因素有很多,基本可以從上下管口處、毛細(xì)管處、表頭端來(lái)分析。例如,在毛細(xì)管中所充的硅油會(huì)因環(huán)境溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮[8],進(jìn)而產(chǎn)生一定系統(tǒng)誤差,需研究環(huán)境溫度和毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量的影響;其次對(duì)于表頭端,若高壓側(cè)和低壓側(cè)的差壓較小,變送器精度有限,更易產(chǎn)生系統(tǒng)誤差,需研究差壓大小對(duì)測(cè)量的影響;此外,管口處、膜片處也會(huì)產(chǎn)生誤差和波動(dòng)。

3.2 實(shí)驗(yàn)工具

系統(tǒng)誤差是隱藏在測(cè)量數(shù)據(jù)之中的,常用的估算方法有實(shí)驗(yàn)對(duì)比法、儀器對(duì)比法、參量改變對(duì)比法、改變實(shí)驗(yàn)條件對(duì)比法等。當(dāng)不適宜在實(shí)際裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可通過(guò)軟件進(jìn)行模擬。某制造商使用比對(duì)工具箱“SOAP”,在其中輸入基本工況后進(jìn)行儀表的大致選型,然后模擬一組可能的數(shù)據(jù)作為參考。該研究設(shè)計(jì)了不同工況、不同參數(shù)、不同選型的多組液位變送器,經(jīng)該比對(duì)工具箱模擬及比對(duì),得到一系列變送器性能表現(xiàn)計(jì)算書(shū),從而分析不同工況下毛細(xì)管型和ERS型差壓液位變送器哪一種更適用,誤差更小,響應(yīng)時(shí)間更快。

當(dāng)工況和選型被輸入,模擬出的誤差會(huì)以一個(gè)基準(zhǔn)線為中心呈正態(tài)分布,該基準(zhǔn)線就是遠(yuǎn)傳帶來(lái)的系統(tǒng)誤差[8]。同時(shí),找到正態(tài)分布的最大值和最小值,得到一個(gè)公差帶,即為容差,包含機(jī)械、電子、任何可能產(chǎn)生的最大誤差。儀表誤差能否被接受,就需要看該數(shù)值是否可接受。

綜上所述,確定了理論和工具,用控制變量法進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn),選取系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間和系統(tǒng)誤差作為主要參考指標(biāo)來(lái)分析RS型架構(gòu)和ERS型架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)。

4 ERS型架構(gòu)適用性分析過(guò)程

首先,選取1臺(tái)已在某化工項(xiàng)目中正常投入使用的差壓液位變送器作為實(shí)驗(yàn)初始樣本,從而在最大程度上避免因選型不當(dāng)而產(chǎn)生的誤差,沿用該變送器選型及參數(shù),每輪實(shí)驗(yàn)僅設(shè)置單一變量,其余參數(shù)不變,設(shè)置以下幾輪實(shí)驗(yàn)。

4.1 比對(duì)環(huán)境溫度及溫差對(duì)測(cè)量誤差的影響

首先,研究不同的環(huán)境溫度對(duì)儀表測(cè)量誤差的影響,單一變量為環(huán)境溫度,其余參數(shù)選取相同值。對(duì)象一選取了廣東省某市,該市2022年最低溫度為2.8 ℃,最高溫度為37.9 ℃;主要參數(shù)： 介質(zhì)為液態(tài)烴,高、低壓側(cè)法蘭間距為10 m,選對(duì)稱式毛細(xì)管時(shí)毛細(xì)管長(zhǎng)度為2×15 m,差壓為0～78 kPa,靜壓為2 MPa。

由制造商操作通過(guò)軟件模擬并生成計(jì)算書(shū),提取計(jì)算結(jié)果,每個(gè)實(shí)驗(yàn)均包含四種選型,第一種是選用RS型雙法蘭差壓液位變送器的計(jì)算結(jié)果,毛細(xì)管選擇對(duì)稱式;第二種是RS型雙法蘭差壓液位變送器的計(jì)算結(jié)果,毛細(xì)管為非對(duì)稱式;第三種是選用ERS雙法蘭差壓液位變送器的經(jīng)典型;第四種選用ERS雙法蘭差壓液位變送器的高精度型。每種選型分別計(jì)算了響應(yīng)時(shí)間、系統(tǒng)誤差、概率偏差、容差等,因篇幅省略計(jì)算數(shù)據(jù)表,從計(jì)算結(jié)果可以看出：

1)ERS型雙法蘭差壓液位變送器相比RS型雙法蘭差壓液位變送器,響應(yīng)時(shí)間顯著減少。

2)ERS型雙法蘭差壓液位變送器的總誤差較RS型雙法蘭差壓液位變送器的顯著減少。

3)該工況下,ERS型雙法蘭差壓液位變送器的表現(xiàn)優(yōu)于RS型雙法蘭差壓液位變送器,而非對(duì)稱式RS型雙法蘭差壓液位變送器的表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)稱式RS型雙法蘭差壓液位變送器,高精度ERS型雙法蘭差壓液位變送器的表現(xiàn)優(yōu)于經(jīng)典型ERS型雙法蘭差壓液位變送器。

4)ERS型雙法蘭差壓液位變送器包括本體和膜片部分,因?yàn)樵谀て幎嘁欢纬溆?所以ERS型雙法蘭差壓液位變送器的比毛細(xì)管的概率偏差理論上更高,RS型雙法蘭差壓液位變送器在膜片處的充油計(jì)入了毛細(xì)管充油,因此概率偏差理論上更低,實(shí)際結(jié)果數(shù)據(jù)符合這一規(guī)律。

其次,對(duì)象二將單一變量環(huán)境溫度設(shè)置為黑龍江省某市,該市2022年最低溫度為-22 ℃,最高溫度為21 ℃,其余選型參數(shù)不變,再次進(jìn)行計(jì)算。從計(jì)算結(jié)果可以看出,在該工況下,四種儀表類型的計(jì)算結(jié)果規(guī)律與對(duì)象一相同。通過(guò)對(duì)象二與對(duì)象一的計(jì)算結(jié)果對(duì)比,在環(huán)境溫差較大的工況下,誤差更大,響應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng),在最低溫度較低時(shí)尤其明顯。而ERS型儀表對(duì)于溫差較大的工況,能夠更好地控制響應(yīng)時(shí)間和誤差的增幅,表現(xiàn)較為穩(wěn)定。

4.2 比對(duì)毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

首先,研究不同毛細(xì)管長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,設(shè)置單一變量為毛細(xì)管長(zhǎng)度,對(duì)象三為2×15 m(對(duì)稱型)和1×15 m(非對(duì)稱型),對(duì)象四為2×10 m(對(duì)稱型)和1×10 m(非對(duì)稱型),其余參數(shù)保持不變。

通過(guò)對(duì)象四與對(duì)象三的計(jì)算結(jié)果對(duì)比可以得出,因ERS型雙法蘭差壓液位變送器不帶毛細(xì)管,因此毛細(xì)管的長(zhǎng)度變化對(duì)誤差值的影響幾乎可忽略不計(jì),因此ERS型雙法蘭差壓液位變送器可以顯著降低上文所述在毛細(xì)管處產(chǎn)生的誤差。

4.3 比對(duì)差壓大小對(duì)測(cè)量的影響

該實(shí)驗(yàn)研究差壓液位變送器高、低壓側(cè)差壓的大小對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,設(shè)置單一變量為差壓。差壓值在選型時(shí)通常不是直接定義,而是根據(jù)工藝條件確定,根據(jù)差壓計(jì)算公式Δp=ρgH,在介質(zhì)不變的情況下,可通過(guò)改變高、低壓側(cè)法蘭距離來(lái)改變變送器差壓,對(duì)象五為法蘭距離為5 m,對(duì)象六為10 m,其余參數(shù)不變。

通過(guò)對(duì)象五、對(duì)象六的計(jì)算結(jié)果對(duì)比可知,當(dāng)差壓液位變送器高、低壓側(cè)管口距離增大,則差壓增大,對(duì)RS型雙法蘭差壓液位變送器的影響為響應(yīng)時(shí)間顯著增加,而系統(tǒng)誤差和容差略微增加。對(duì)ERS型雙法蘭差壓液位變送器的響應(yīng)時(shí)間幾乎沒(méi)有影響,而誤差顯著減小。

綜上,當(dāng)差壓液位變送器高、低壓側(cè)差壓值增大,ERS型雙法蘭差壓液位變送器更能滿足需求。

4.4 比對(duì)靜壓大小對(duì)測(cè)量的影響

該實(shí)驗(yàn)研究被測(cè)介質(zhì)的靜壓大小對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,設(shè)置單一變量為靜壓,對(duì)象七與對(duì)象八分別假設(shè)操作表壓為1 MPa和4 MPa,其余參數(shù)保持不變。對(duì)比2個(gè)計(jì)算結(jié)果可以得出： 總體ERS型雙法蘭差壓液位變送器的表現(xiàn)優(yōu)于RS型雙法蘭差壓液位變送器,被測(cè)介質(zhì)的靜壓值對(duì)RS型及ERS型雙法蘭差壓液位變送器的響應(yīng)時(shí)間影響較小;靜壓值增大,RS型雙法蘭差壓液位變送器誤差增加較小,ERS型雙法蘭差壓液位變送器誤差增加較大。

綜上所述,靜壓大小對(duì)ERS型雙法蘭差壓液位變送器影響更大。

4.5 重復(fù)實(shí)驗(yàn)

為避免實(shí)驗(yàn)樣本較少影響研究的可靠性,將樣本進(jìn)一步擴(kuò)大,改變變送器的尺寸、磅級(jí)、介質(zhì)以及材質(zhì)等,作為新的實(shí)驗(yàn)樣本,重復(fù)實(shí)驗(yàn)一至四,得到新的幾組計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到的規(guī)律與結(jié)論與上述基本一致。

5 ERS型架構(gòu)適用性分析結(jié)果

綜上,通過(guò)對(duì)ERS型雙法蘭差壓液位變送器的幾個(gè)輪次的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析,得出如下結(jié)論：

1)總結(jié)變送器的動(dòng)態(tài)性能的影響因素,通過(guò)分析變送器響應(yīng)時(shí)間,可以得出：

a)對(duì)于RS型雙法蘭差壓液位變送器,毛細(xì)管長(zhǎng)度越長(zhǎng),響應(yīng)時(shí)間隨之增加。

b)對(duì)于RS型雙法蘭差壓液位變送器,溫度變化對(duì)毛細(xì)管中硅油的體積有很大影響,環(huán)境溫差越大,響應(yīng)時(shí)間隨之增加。

c)ERS型雙法蘭差壓液位變送器相比RS型雙法蘭差壓液位變送器,響應(yīng)時(shí)間顯著減少。

d)變送器精度、變送器高低壓側(cè)差壓以及被測(cè)介質(zhì)的靜壓對(duì)響應(yīng)時(shí)間影響極小。

2)總結(jié)變送器的穩(wěn)態(tài)性能的影響因素,通過(guò)分析變送器的系統(tǒng)誤差及容差,可以得出：

a)對(duì)于RS型雙法蘭差壓液位變送器,毛細(xì)管長(zhǎng)度越長(zhǎng),誤差隨之增大。

b)對(duì)于RS型雙法蘭差壓液位變送器,同樣因?yàn)闇囟茸兓瘜?duì)毛細(xì)管中硅油的體積有很大影響,環(huán)境溫差越大,誤差隨之增大。

c)對(duì)于差壓液位變送器高低壓側(cè)管口距離較大,高低壓側(cè)差壓較大,以及被測(cè)介質(zhì)的靜壓較小的工況下,ERS雙法蘭差壓液位變送器的優(yōu)勢(shì)更明顯。

d)ERS雙法蘭差壓液位變送器的總體誤差要遠(yuǎn)小于RS雙法蘭差壓液位變送器的總體誤差。

e)特別注意： 一些對(duì)稱式RS雙法蘭差壓液位變送器不適用的情況,非對(duì)稱式RS雙法蘭差壓液位變送器卻很適用。

6 應(yīng)用建議

通過(guò)參考某制造商對(duì)ERS變送器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所獲得的龐大的計(jì)算數(shù)據(jù),以及近年來(lái)ERS雙法蘭差壓液位變送器在某1.6×106t/a乙烯裝置的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出了ERS雙法蘭差壓液位變送器的應(yīng)用建議如下：

1)ERS型雙法蘭差壓液位變送器在環(huán)境溫度變化范圍較寬,溫差變化較大的地區(qū)優(yōu)勢(shì)更明顯,在高緯度或高海拔地區(qū)尤為適用。

2)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),兩管口安裝間距超過(guò)8 m,建議優(yōu)先考慮ERS型雙法蘭差壓液位變送器,管口間距小于8 m則不需要優(yōu)先考慮。

3)兩管口差壓大,靜壓小的情況下,更適宜選用ERS型雙法蘭差壓液位變送器。參考制造商大量計(jì)算數(shù)據(jù),理論上,靜壓(p1)和差壓(p2)在(p1+p2)/p2<100∶1的情況下,ERS型雙法蘭差壓液位變送器更適用。但實(shí)際工程中,變送器通常不會(huì)滿量程使用,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),靜壓和差壓在(p1+p2)/p2<30∶1,ERS型雙法蘭差壓液位變送器優(yōu)勢(shì)更加顯著。

4)當(dāng)使用RS型雙法蘭差壓液位變送器需要伴熱的情況下,推薦使用ERS雙法蘭差壓液位變送器,該型變送器無(wú)需考慮毛細(xì)管伴熱,更具有優(yōu)勢(shì)。

5)當(dāng)選用智能差壓液位變送器或RS型雙法蘭差壓液位變送器出現(xiàn)引壓管或毛細(xì)管過(guò)長(zhǎng)的情況時(shí),可優(yōu)先考慮使用ERS型雙法蘭差壓液位變送器。

6)變送器測(cè)量有漂移的情況,影響測(cè)量精度,更適宜使用ERS型雙法蘭差壓液位變送器。

7)因ERS型雙法蘭差壓液位變送器表頭離管口距離非常近,所以該型變送器不適宜在高溫條件下使用。但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí),可以通過(guò)增加一小段毛細(xì)管,同時(shí)兼顧高溫和變送器表現(xiàn)性能兩方面問(wèn)題。

8)當(dāng)變送器測(cè)量介質(zhì)具有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、腐蝕、振動(dòng)或黏度高等特性,或易堵塞引壓管時(shí),建議選用RS型雙法蘭差壓液位變送器,也可考慮選用ERS型雙法蘭差壓液位變送器。

9)在精度要求較高的情況下可考慮選用高精度ERS型雙法蘭差壓液位變送器,但在一般工況下經(jīng)典ERS型雙法蘭差壓液位變送器已能夠滿足精度要求。

10)ERS型雙法蘭差壓液位變送器成本約為同精度、同材質(zhì)RS型雙法蘭差壓液位變送器的兩倍,高精度ERS型雙法蘭差壓液位變送器成本較經(jīng)典ERS型雙法蘭差壓液位變送器更高,因此選用ERS型雙法蘭差壓液位變送器時(shí)需適當(dāng)考慮成本相關(guān)問(wèn)題。

7 結(jié)束語(yǔ)

在乙烯裝置中,大型塔器的物位測(cè)量極為關(guān)鍵,包括在C3汽提塔蒸汽再沸器和C3重整吸入罐等較高的設(shè)備的液位測(cè)量,以及初級(jí)分餾塔、燃料油汽提塔和盤(pán)油汽提塔等測(cè)量黏度較大介質(zhì)時(shí),以及廢堿汽提塔、廢堿汽提塔塔頂汽包和廢堿脫氣罐等測(cè)量腐蝕性介質(zhì)時(shí),以及有響應(yīng)時(shí)間和精度要求的重要測(cè)量位置,都選用了ERS型差壓液位變送器,取得了較好的效果,解決了乙烯項(xiàng)目中高低壓側(cè)法蘭間距過(guò)大、保冷伴熱困難等測(cè)量問(wèn)題,在重要的物位測(cè)量節(jié)點(diǎn)滿足了精度要求。