在石油化工行業的罐區，儲罐種類繁多，包括:球罐、內浮頂罐和固定頂罐。儲罐的容量大小不等。存儲的介質有粘度大且流動性差的原油和渣油，有介電常數較小的液化烯烴，有腐蝕性強的酸性物質等。對于這些儲罐的液位測量，常用的有法蘭式法蘭式差壓變送器、雷達法蘭式差壓變送器、伺服法蘭式差壓變送器和光導法蘭式差壓變送器，筆者分別介紹各類法蘭式差壓變送器的原理、特點以及在石化罐區不同儲罐和不同介質中的適用性，以獲得更加準確的測量結果，保證裝置的正常和安全生產。

法蘭式法蘭式差壓變送器

        單法蘭法蘭式差壓變送器是根據液位產生的壓力與液位高度成正比的原理進行液位測量的，通過壓力反映液位的高度H，即H = p /ρg，其中ρ 是介質密度，p 為液體產生的壓力。可見，液位的高度和介質的密度有關聯，但密度往往隨溫度變化而變化，從而使液位也發生變化。表1 是乙醇壓力為50kPa 時，在不同溫度下對應的液位高度。可以看出，不同溫度導致密度不同，對液位高度的測量結果影響也很大。

        對于帶壓儲罐，單法蘭法蘭式差壓變送器不再適用。儲罐底部的壓力是罐內壓力與液體產生壓力之和，單法蘭法蘭式差壓變送器無法區分是液位變化還是儲罐內壓力變化引起的液位高度變化。在這種情況下可使用雙法蘭法蘭式差壓變送器，在儲罐頂部氣相空間的位置設置一個取壓口，通過上下兩個取壓口之間的壓力差來測量液位。單﹑雙法蘭法蘭式差壓變送器的價格比雷達法蘭式差壓變送器、伺服法蘭式差壓變送器和光導法蘭式差壓變送器要便宜得多，對于液位測量要求不高的儲罐建議采用此類法蘭式差壓變送器。

        另外，不同型號的單、雙法蘭法蘭式差壓變送器都適用于粘稠、易結晶、強腐蝕或劇毒性的介質。錦州開元石化有限責任公司的2 000m3 的渣油常壓儲罐，由于工藝對液位測量精度要求不高，就使用的是插入筒式單法蘭法蘭式差壓變送器，現場使用狀況良好

1-差壓液位變送器的取源閥;2-冷凝容器;3-差壓變送器;4-就地法蘭式差壓變送器;H-液位變化范圍;h-差壓變送器的上下取源口距離(圖1中);h1-冷凝容器取源口與差壓變送器上取源口距離(圖2中);h2-冷凝容器取源口與差壓變送器下取源口距離;M-變送器下取源口與差壓變送器正壓口之間的距離;L-ZUI低液位與差壓變送器下取源口距離由圖可以看出:

h= h1+h2     (1) 

假定:γ1為被測介質在操作溫度、壓力下的比重;γ2為隔離液或工藝泠凝液比重;γ3為差壓變送器下取源口至差壓變送器正壓口之間的被測介質在環境溫度下的比重(忽略設備上部氣相介質的影響)。設:差壓變送器量程為p1,負遷移量為p2。圖1:(正確安裝的測量結果)

P1=γ1 *H      (2)

P2=γ2*(h+M)-γ1*L-γ3*M      (3)

遷移后的量程范圍(對應0~1 0 0%):-P2~-P2+P1      (4)

將等式(2)、(3)代入整理后得

γ1*L+γ3*M-γ2*(h+M)~γ1*(L+H)+γ3*M-γ2-(h+M)       (5)

從上式可以看出:各參數都是固定的,從設計到施工調校都能準確無誤的完成,確保測量結果與實際液位的一致性圖2:(不正確安裝的測量結果)

P1=γ1*H   同等式(2)   p2=γ2*(h2+M+h1*Y)-γ1*L-γ3*M      (6)

遷移后的量程范圍(對應0~1  00%)-P2~+-P2+P1   同等式(4)   將等式(2)、(6)代入整理后得

γ1*L+γ3*M-γ2*(h2+M+h1*Y)~γ1*(H+L)+γ3*M-γ2*(h2+M+h1*Y)      (7)

Y為h1的液位系數,其值為0~1,在開車的ZUI初階段冷凝液在h1段的液位為0,即Y的值為0;隨著工藝裝置生產時間的延長,工藝冷凝液在h1段的液位逐漸升高,即Y值逐漸增大到1。由于Y值從0增大到1的時間難以預測,而現場施工調試時往往忽略了這一變化過程,簡單地認為Y值為0(調試時的值),且固定不變。將Y=0代入等式(6)得調校后的實際負遷移量為P2=γ2*(h2+M)-γ1*L-γ3*M      (8)

與等式(6)相比負遷移量的值減少了γ2*h1*Y將Y=0代入等式(7),得調校后的實際量程范圍為

Y1*L+γ3*M-γ2*(h2+M)~γ1*(H+L)+γ3*M-γ2*(h2+M)

經數學整理分析(在此不作贅述)后可知:儀表測量結果因此比實際液位值偏小。相對誤差為

γ2*h1*Y*100/γ1*H%      (10)

為了說明錯誤安裝方法的影響程度,先作如下假設γ1=γ2=γ3=1(與水的比重),h1的值根據安裝的實際情況一般為200mm。工藝裝置運行段時間后Y值為1。將此假設代入等式(10)得相對誤差為20000/H%      (11)

當液位范圍是0~2000mm時,相對誤差為10%。正常的可接受的系統測量誤差約為量程的(1~2)%,錯誤的安裝導致誤差太大在實際的工程設計施工過程中的分工如圖1~2的分工線所示:p代表管道布置,1代表儀表。由儀表綜合工藝條件后向管道布置提出系統條件,從工藝設備到差壓變送器和就地指示法蘭式差壓變送器的取源根部閥部分的測量管路由管道布置負責設計,從取源根部閥到差壓變送器和就地指示法蘭式差壓變送器的測量管路由儀表負責設計。因此,管道布置和儀表兩個及施工單位都應注意:儀表取源口應水平敷設,按垂直角度敷設會導致很大的測量誤差。

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