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分析壓力變送器在测量低温液体下安装应该注意的事项
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分析壓力變送器在测量低温液体下安装应该注意的事项

华龙彩票网:2020-01-14 08:59:41
 
    摘要: 在石油化工生产装置中,使用导压管取压安装的仪表主要是压力表、壓力變送器、差压变送器等。为了正确测定工艺过程中的压力参数,必须根据使用条件和要求,严格地选用压力测量仪表和正确的安装方法。本文针对低温液体的压力测量仪表的安装方法进行了分析阐述,提出了一种适用于低温液体压力测量的方法。
 
    在石油化工生产装置中,使用导压管取压安装的仪表主要是压力、差压( 流量) 等,本文以压力为例介绍低温液体介质测量安装的方法。为了正确测定工艺过程中的压力参数,必须根据使用条件和要求,严格地选用压力测量仪表和正确的安装方法。
 
    压力测量仪表的安装方法,需要根据被测对象的特性来选择。本文针对低温液体乙烯的压力测量仪表的安装方法进行了分析阐 述,提出了一种适用于低温液体乙烯压力测量的方法。 
 
    1 壓力變送器测量原理
    壓力變送器是一种将压力信号转换为电信号的设备,包 括: 测压元件传感器、过程连接部件和测量电路三部分组成。主要是通过测压元件传感器检测气体、液体等流体的物理压力参数,并将其转换成标准的 4 ~ 20 mA 电信号,用于指示、报警、记录及控制调节等。
 
    壓力變送器除了测量压力外,还可以用于测量介质的压力差,包括差压变送器、差压式流量变送器、差 压 式 液 位 变 送器等[1]。 
 
    2 壓力變送器安装
    为了能够准确测量压力参数,壓力變送器的安装还需要从取压口的选择、导压管的安装和壓力變送器的位置等方面进行考虑和选择。 
 
    2. 1 取压口的选择
    取压口,就是指在被测对象上引取压力信号的开口。在选择取压口的时候,需要从以下几个原则考虑: 
 
    1) 取压口的位置应该能反映被测压力的真实情况,因此取压口要选在被测介质直线流动的管段上,尽量避开管道拐弯、死角、分岔及流束形成涡流的地方。 
 
    2) 当测量气体压力时,取压口应选在管道横截面的上半部,如图 1 所示。 
 
    3) 当测量液体压力时,取压口应选择管道横截面的下半部,并且在管道水平中心线下 45°的范围内,如图 2 所示。 
 
    4) 当蒸汽压力时,取压口应选在管道横截面上、下部,并且与管道水平中心线成 45°的范围内,如图 3 所示。
 

1.jpgJY6壓力變送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 JY6壓力變送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

11.jpgJY6壓力變送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
 
    2. 2 导压管的安装
    在压力测量中,导压管是连接取压口到壓力變送器的重要部件,也是传输压力信号的主要设备,因此导压管的连接方式、施工方法是否正确,决定了相关工艺参数测量是否准确。在导压管安装时,需要从以下几个原则考虑: 
 
    1) 导压管及附件的材料,应能够适应被测介质的性质,即耐高温、低温、耐压和耐腐蚀的性质[2]。 
 
    2) 在取压口附近的导压管,应与取压口垂直,管口应与管壁平齐,并不能有毛刺。 
 
    3) 导压管的粗细、长短应选用恰当,防止测量时产生较大的滞后,一般内径为 6 ~ 10 mm,长度在满足测量要求的前提下,敷设路径要尽量短,且不易大于 15 m。 
 
    4) 导压管的水平段应保持一定的坡度,并且这个坡度一般稍大于动力管道坡度,根据不同介质可以按照 1∶ 10 - 1∶ 100 的坡度进行敷设。导压管倾斜的方向必须保证产生的气体、液体能够顺利排出[3]。当不能满足要求时,需要在管路集气处安装排气装置,集液处安装排液装置。
 
    5) 当被测介质易冻、易结晶、易气化、易凝结时,或者环境温度较高、较低时,应考虑伴热或者隔热措施。 
 
    2. 3 壓力變送器的位置
    壓力變送器的安装位置,应充分考虑被测介质的特性,一般情况下: 
 
    1) 当测量气体压力时,应优先选择变送器高于取压点的安装方案,这样可以使导压管内的冷凝液回流至工艺管道,否则需要设置分离器,及时排出导压管内产生的凝液,如图 4 所示。
 
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    2) 当测量液体压力时,应优先选择变送器低于取压点的安装方案,这样可以保证导压管内不易集气体,否则需要在导压管的非常高处增加排气阀,或者设置集气器,如图 5 所示。
 

3.jpgJY6壓力變送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
 
    3) 当测蒸汽时,应优先选择变送器低于取压点的安装方 案,这样可以保证导压管内不易集气体,另外还需要在导压管非常高处增加冷凝管,以避免蒸汽高温对壓力變送器膜片造成的 损害,如图 6 所示
 
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    3 低温液体测压力
    在石油化工装置中,存在大量测量低温液体压力、流量的场合[4],在测低温流量时使用节流装置,本质也是测量液体压力[5]。
 
    在某石化装置中,存在测量低温液体乙烯压力或者差压式流量的工况。乙烯临界温度较低,仅为 9. 2℃,低于临界温度较低测量,壓力變送器低于取压点的方式测量,导压管内充满液体,把液体部分产生的压力迁移,符合安装要求。当环境温度大于 9. 2℃时,导压管内的液态乙烯气化,在导压管内形成气相空间,由于变送器位置低于取压点,气化后的介质流回工艺管道,由于环境温度不是固定温度,导致测量介质压力误差过大,甚至无法测得有效的测量值。 
 
    3. 1 测量方案调整
    针对低温液体乙烯的压力测量,采取将液体乙烯气化后,使导压管内液体的位置相对固定,气相的压力近似介质的压力,通过测量气体乙烯的压力实现测量液体乙烯的压力。
 
    其实现方法为: 延长导压管水平段长度,让液体乙烯充分
吸收环境的热量( 当环境温度低于临界温度时,采用蒸汽伴热
或者电伴热方式提供热量) ,然后气化,低温液体乙烯充分气化
後,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。
 
    要实现这种测压方案,关键是要控制好介质气化后形成的气液两相的界面位置,尽量避免导压管内液柱的高度变化对测量准确性造成的影响。
 
    因此针对这种方案,在取压口选择、导压管安装和变送器位置的选择上都要做一定的修改。 
 
    3. 2 方案分析
    为了对方案可行性进行分析,现假设条件如下: 
    1) 介质保冷,至导压管水平段。
    2) 取压点到导压管水平段都为液态。 
    3) 介质在导压管水平段完全气化。 
    4) 导压管水平段到变送器的垂直管内为气态。
 
    设取压点到导压管水平段距离为: L; 取压点与管道水平中心线夹角为: θ; 液态乙烯密度: ρ1 ; 工艺管道内介质压力为 P0,变送器测得压力为 P1,则
 
    (1) 当取压口在管道水平中心线上方时,如图 7 所示,变送器实际测量压力应为: P1 = P0 - ρ1 * g* L* sinθ。 
 
    (2) 当取压点在管道水平中心线下方时,如图 8 所示,变送器实际测量压力应为: P1 = P0 + ρ1 * g* L* sinθ。
 
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    为了保证变送器测得压力与工艺管道内介质压力相同,即 P1 = P0,那么需要使 θ 尽可能的小,理想状态时 θ 为 0°,即取压口方向与管道中心水平线方向一致。
 
    但是当 θ 为 0°时,会使得在取压口附近存在气液两相的情况,为了保证能够将气化后的气体封存在导压管内,同时又避免导压管内液柱变化太大,影响其测量准确性,所以取 θ 为 5 ~ 10°。 
 
    3. 3 安装方案调整
    3. 3. 1 取压口的选择
    取压口方向与管道水平中心线方向的夹角为 5° ~ 10°,把气化后的气体封住在导压管里,又尽量避免导压管里的液柱变化太大,影响测量准确性。 
 
    3. 3. 2 导压管的安装
    为了满足方案的假设条件,需要对导压管进行特殊处理。 
 
    (1) 从取压点至导压管水平段,已经导压管水平段 300 mm 处,需要作保冷处理,使介质处于液体状态。 
 
    (2) 导压管水平段距离要足够长,至少 2000 mm,保证介质在该处能够完全气化,并有一定的气相空间,避免导压管垂直段存在液相的情况。 
 
    (3) 考虑到项目所在地冬天气温较低,低于乙烯的临界温度,因此在导压管水平段至壓力變送器之间要进行伴热处理,使这段距离内的介质处于气相状态。 
 
    3. 3. 3 壓力變送器的安装
    测量低温乙烯压力其实是测量气化后的气体压力,变送器的位置应高于引压阀。这样避免液相流向壓力變送器,保证壓力變送器不要损坏。
 
    调整后的安装方案,如图 9 所示。
 
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    4 小结
    本文通过分析测量压力参数时的影响因素,结合实际生产情况,给出了一种测量低温液体压力仪表的安装方法,利用该方法,弥补了传统测压方式的不足,同时也很好的解决了实际生产需要问题。
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