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    分析壓力變送器在測量低溫液體下安裝應該注意的事項
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    分析壓力變送器在測量低溫液體下安裝應該注意的事項

    時間:2020-01-14 08:59:41
     
        摘要: 在石油化工生產裝置中,使用導壓管取壓安裝的儀表主要是壓力表、壓力變送器、差壓變送器等。為了正確測定工藝過程中的壓力參數,必須根據使用條件和要求,嚴格地選用壓力測量儀表和正確的安裝方法。本文針對低溫液體的壓力測量儀表的安裝方法進行了分析闡述,提出了一種適用于低溫液體壓力測量的方法。
     
        在石油化工生產裝置中,使用導壓管取壓安裝的儀表主要是壓力、差壓( 流量) 等,本文以壓力為例介紹低溫液體介質測量安裝的方法。為了正確測定工藝過程中的壓力參數,必須根據使用條件和要求,嚴格地選用壓力測量儀表和正確的安裝方法。
     
        壓力測量儀表的安裝方法,需要根據被測對象的特性來選擇。本文針對低溫液體乙烯的壓力測量儀表的安裝方法進行了分析闡 述,提出了一種適用于低溫液體乙烯壓力測量的方法。 
     
        1 壓力變送器測量原理
        壓力變送器是一種將壓力信號轉換為電信號的設備,包 括: 測壓元件傳感器、過程連接部件和測量電路三部分組成。主要是通過測壓元件傳感器檢測氣體、液體等流體的物理壓力參數,并將其轉換成標準的 4 ~ 20 mA 電信號,用于指示、報警、記錄及控制調節等。
     
        壓力變送器除了測量壓力外,還可以用于測量介質的壓力差,包括差壓變送器、差壓式流量變送器、差 壓 式 液 位 變 送器等[1]。 
     
        2 壓力變送器安裝
        為了能夠準確測量壓力參數,壓力變送器的安裝還需要從取壓口的選擇、導壓管的安裝和壓力變送器的位置等方面進行考慮和選擇。 
     
        2. 1 取壓口的選擇
        取壓口,就是指在被測對象上引取壓力信號的開口。在選擇取壓口的時候,需要從以下幾個原則考慮: 
     
        1) 取壓口的位置應該能反映被測壓力的真實情況,因此取壓口要選在被測介質直線流動的管段上,盡量避開管道拐彎、死角、分岔及流束形成渦流的地方。 
     
        2) 當測量氣體壓力時,取壓口應選在管道橫截面的上半部,如圖 1 所示。 
     
        3) 當測量液體壓力時,取壓口應選擇管道橫截面的下半部,并且在管道水平中心線下 45°的范圍內,如圖 2 所示。 
     
        4) 當蒸汽壓力時,取壓口應選在管道橫截面上、下部,并且與管道水平中心線成 45°的范圍內,如圖 3 所示。
     

    1.jpgJY6壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

     JY6壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

    11.jpgJY6壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

     
     
        2. 2 導壓管的安裝
        在壓力測量中,導壓管是連接取壓口到壓力變送器的重要部件,也是傳輸壓力信號的主要設備,因此導壓管的連接方式、施工方法是否正確,決定了相關工藝參數測量是否準確。在導壓管安裝時,需要從以下幾個原則考慮: 
     
        1) 導壓管及附件的材料,應能夠適應被測介質的性質,即耐高溫、低溫、耐壓和耐腐蝕的性質[2]。 
     
        2) 在取壓口附近的導壓管,應與取壓口垂直,管口應與管壁平齊,并不能有毛刺。 
     
        3) 導壓管的粗細、長短應選用恰當,防止測量時產生較大的滯后,一般內徑為 6 ~ 10 mm,長度在滿足測量要求的前提下,敷設路徑要盡量短,且不易大于 15 m。 
     
        4) 導壓管的水平段應保持一定的坡度,并且這個坡度一般稍大于動力管道坡度,根據不同介質可以按照 1∶ 10 - 1∶ 100 的坡度進行敷設。導壓管傾斜的方向必須保證產生的氣體、液體能夠順利排出[3]。當不能滿足要求時,需要在管路集氣處安裝排氣裝置,集液處安裝排液裝置。
     
        5) 當被測介質易凍、易結晶、易氣化、易凝結時,或者環境溫度較高、較低時,應考慮伴熱或者隔熱措施。 
     
        2. 3 壓力變送器的位置
        壓力變送器的安裝位置,應充分考慮被測介質的特性,一般情況下: 
     
        1) 當測量氣體壓力時,應優先選擇變送器高于取壓點的安裝方案,這樣可以使導壓管內的冷凝液回流至工藝管道,否則需要設置分離器,及時排出導壓管內產生的凝液,如圖 4 所示。
     
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        2) 當測量液體壓力時,應優先選擇變送器低于取壓點的安裝方案,這樣可以保證導壓管內不易集氣體,否則需要在導壓管的非常高處增加排氣閥,或者設置集氣器,如圖 5 所示。
     

    3.jpgJY6壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

     
     
        3) 當測蒸汽時,應優先選擇變送器低于取壓點的安裝方 案,這樣可以保證導壓管內不易集氣體,另外還需要在導壓管非常高處增加冷凝管,以避免蒸汽高溫對壓力變送器膜片造成的 損害,如圖 6 所示
     
    4.jpg
     
        3 低溫液體測壓力
        在石油化工裝置中,存在大量測量低溫液體壓力、流量的場合[4],在測低溫流量時使用節流裝置,本質也是測量液體壓力[5]。
     
        在某石化裝置中,存在測量低溫液體乙烯壓力或者差壓式流量的工況。乙烯臨界溫度較低,僅為 9. 2℃,低于臨界溫度較低測量,壓力變送器低于取壓點的方式測量,導壓管內充滿液體,把液體部分產生的壓力遷移,符合安裝要求。當環境溫度大于 9. 2℃時,導壓管內的液態乙烯氣化,在導壓管內形成氣相空間,由于變送器位置低于取壓點,氣化后的介質流回工藝管道,由于環境溫度不是固定溫度,導致測量介質壓力誤差過大,甚至無法測得有效的測量值。 
     
        3. 1 測量方案調整
        針對低溫液體乙烯的壓力測量,采取將液體乙烯氣化后,使導壓管內液體的位置相對固定,氣相的壓力近似介質的壓力,通過測量氣體乙烯的壓力實現測量液體乙烯的壓力。
     
        其實現方法為: 延長導壓管水平段長度,讓液體乙烯充分
    吸收環境的熱量( 當環境溫度低于臨界溫度時,采用蒸汽伴熱
    或者電伴熱方式提供熱量) ,然后氣化,低溫液體乙烯充分氣化
    后,使導壓管內充滿氣相介質。由于導壓管是聯通不間斷的,
    介質的氣相壓力和導壓管內的壓力幾乎相等,這樣就實現了通
    過測量介質的氣相壓力來實現測量管線內介質壓力的目的。
     
        要實現這種測壓方案,關鍵是要控制好介質氣化后形成的氣液兩相的界面位置,盡量避免導壓管內液柱的高度變化對測量準確性造成的影響。
     
        因此針對這種方案,在取壓口選擇、導壓管安裝和變送器位置的選擇上都要做一定的修改。 
     
        3. 2 方案分析
        為了對方案可行性進行分析,現假設條件如下: 
        1) 介質保冷,至導壓管水平段。
        2) 取壓點到導壓管水平段都為液態。 
        3) 介質在導壓管水平段完全氣化。 
        4) 導壓管水平段到變送器的垂直管內為氣態。
     
        設取壓點到導壓管水平段距離為: L; 取壓點與管道水平中心線夾角為: θ; 液態乙烯密度: ρ1 ; 工藝管道內介質壓力為 P0,變送器測得壓力為 P1,則
     
        (1) 當取壓口在管道水平中心線上方時,如圖 7 所示,變送器實際測量壓力應為: P1 = P0 - ρ1 * g* L* sinθ。 
     
        (2) 當取壓點在管道水平中心線下方時,如圖 8 所示,變送器實際測量壓力應為: P1 = P0 + ρ1 * g* L* sinθ。
     
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        為了保證變送器測得壓力與工藝管道內介質壓力相同,即 P1 = P0,那么需要使 θ 盡可能的小,理想狀態時 θ 為 0°,即取壓口方向與管道中心水平線方向一致。
     
        但是當 θ 為 0°時,會使得在取壓口附近存在氣液兩相的情況,為了保證能夠將氣化后的氣體封存在導壓管內,同時又避免導壓管內液柱變化太大,影響其測量準確性,所以取 θ 為 5 ~ 10°。 
     
        3. 3 安裝方案調整
        3. 3. 1 取壓口的選擇
        取壓口方向與管道水平中心線方向的夾角為 5° ~ 10°,把氣化后的氣體封住在導壓管里,又盡量避免導壓管里的液柱變化太大,影響測量準確性。 
     
        3. 3. 2 導壓管的安裝
        為了滿足方案的假設條件,需要對導壓管進行特殊處理。 
     
        (1) 從取壓點至導壓管水平段,已經導壓管水平段 300 mm 處,需要作保冷處理,使介質處于液體狀態。 
     
        (2) 導壓管水平段距離要足夠長,至少 2000 mm,保證介質在該處能夠完全氣化,并有一定的氣相空間,避免導壓管垂直段存在液相的情況。 
     
        (3) 考慮到項目所在地冬天氣溫較低,低于乙烯的臨界溫度,因此在導壓管水平段至壓力變送器之間要進行伴熱處理,使這段距離內的介質處于氣相狀態。 
     
        3. 3. 3 壓力變送器的安裝
        測量低溫乙烯壓力其實是測量氣化后的氣體壓力,變送器的位置應高于引壓閥。這樣避免液相流向壓力變送器,保證壓力變送器不要損壞。
     
        調整后的安裝方案,如圖 9 所示。
     
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        4 小結
        本文通過分析測量壓力參數時的影響因素,結合實際生產情況,給出了一種測量低溫液體壓力儀表的安裝方法,利用該方法,彌補了傳統測壓方式的不足,同時也很好的解決了實際生產需要問題。
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