雙法蘭液位變送器受環(huán)境溫度變化波動原因分析及處理

劉雙龍

摘 要：深入剖析了我公司生產(chǎn)裝置所用毛細(xì)管雙法蘭液位變送器大量波動的原因，并找出可行性解決方案，實施后效果顯著。

關(guān)鍵詞：雙法蘭液位變送器;環(huán)境溫度;波動

1 概述

在中海油寧波大榭石化DCC聯(lián)合裝置，由于部分被測介質(zhì)易結(jié)晶、易固化堵塞等原因，加上雙法蘭液位變送器故障率低（相對浮筒液位計），維護(hù)量小，精度高等特點，在我司選型階段廣泛采用帶毛細(xì)管法蘭膜片式變送器來測量液位、壓力和差壓。

我司在2016年6月份首次開工，開工以來早晚存在部分小量程的雙法蘭液位變送器波動，特別是小量程的界位變送器，而且有一定的規(guī)律，基本上都是在氣溫變化明顯的早晚，特別是進(jìn)入秋季10月份早晚溫差大的時候，波動特別明顯，尤其是太陽出來的時候，波動更大。

2 工作原理

雙法蘭液位變送器由密封膜片法蘭、毛細(xì)管和差壓變送器組成，密封膜片的作用是防止管道中的介質(zhì)直接進(jìn)入差壓變送器，它與變送器之間是靠注滿液體（一般采用硅油）抽真空的毛細(xì)管連接起來的，當(dāng)膜片受壓后產(chǎn)生微小變形，變形位移或頻率通過毛細(xì)管的液體傳遞給變送器，由變送器處理后轉(zhuǎn)換成輸出信號。雙法蘭液位變送器其實也是一種差壓式液位變送器，由于無導(dǎo)壓管（容易堵塞、積液或集氣）及變送器不直接與介質(zhì)接觸的結(jié)構(gòu)，減少維護(hù)量、提高了變送器的穩(wěn)定性。

3 原因分析

3.1 問題出現(xiàn)后我們組織了人員進(jìn)行大量分析

首先，對工藝工況進(jìn)行充分了解，工藝嚴(yán)格按設(shè)計條件進(jìn)行操作，壓力、溫度控制都在指標(biāo)范圍內(nèi)，工藝介質(zhì)未見氣化或結(jié)冰，并對取壓短管及一次閥進(jìn)行保溫，未見好轉(zhuǎn)，儀表重新校驗，零點、量程及遷移量都沒有問題。

其次我們懷疑是信號干擾，經(jīng)檢查波動儀表附近磁場正常，磁場強(qiáng)度基本上小于30微特斯拉。對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查，屏蔽接地只在系統(tǒng)側(cè)進(jìn)行良好接地，一端接地未形成環(huán)路，接地電阻正常，電纜敷設(shè)嚴(yán)格按型號類型嚴(yán)格分開。

3.2 雙法蘭液位變送器本身分析

①現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)手捏雙法蘭液位變送器毛細(xì)管，液位有較小的波動。開工以來持續(xù)存在波動的現(xiàn)象，而且隨著早晚溫差越大波動越明顯，通過分析應(yīng)該是受環(huán)境溫度的影響;

②波動明顯的都是量程比較小的雙法蘭液位變送器，量程基本上都是在20kPa以內(nèi)，小量程敏感;

③可能的原因，其一是抽真空不夠，填充硅油中含有氣泡，當(dāng)環(huán)境溫度變化時氣泡熱脹冷縮，出現(xiàn)晝夜指示偏差大或指示不準(zhǔn);其二是硅油不足，硅油無法準(zhǔn)確傳輸膜片的感壓信號造成的;其三是由于選擇變送器填充液的型號不合適，受環(huán)境溫度變化也會引起晝夜指示偏差大;

④填充液有高溫型、普通型，選用不當(dāng)會導(dǎo)致儀表指示不準(zhǔn)，高溫硅油在冬天使用，毛細(xì)管暴露在零下的低溫環(huán)境中，已超出了其適用的環(huán)境溫度;

⑤通過查看選型說明書及與廠家溝通硅油型號是DC200的基本型硅油，不是高溫型DC704，硅油充裝不合理基本排除。DC200的基本型硅油的參數(shù)，接液溫度-30～ 210℃，環(huán)境溫度-10～60℃，我司當(dāng)?shù)貧鉁厍锾熳畹突旧隙荚?℃以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其最低使用溫度;

⑥毛細(xì)管是充滿DC200硅油，熱脹冷縮基本沒有，原則上不受環(huán)境溫度的影響。如果廠家在生產(chǎn)當(dāng)中抽真空不夠填充硅油中含有氣泡，根據(jù)理想氣體方程p1*v1/T1=p2*v2/T2，假定毛細(xì)管內(nèi)總的體積是不變的，溫度變化時，硅油的體積變化忽略不計，毛細(xì)管內(nèi)氣泡體積也就沒有變化。根據(jù)上面的公式，壓力與溫度成正比。溫度變高，壓力也就越大，壓力就傳遞給了傳感器膜片，從而產(chǎn)生誤差。環(huán)境溫度變化時氣泡熱脹冷縮，引起壓力波動，出現(xiàn)晝夜指示偏差大或指示不準(zhǔn)。

經(jīng)過綜合分析應(yīng)該是抽真空不夠填充硅油中含有氣泡造成。

4 處理措施

針對以上情況主要消除毛細(xì)管隨環(huán)境溫度變化而變化，最好辦法是在毛細(xì)管增加保溫隔熱，我司采取以下措施：

①對存在問題的雙法蘭液位變送器的毛細(xì)管進(jìn)行重新固定，防止擺動影響測量;

②組織維保單位對雙法蘭液位變送器的正負(fù)壓室的毛細(xì)管加上保溫措施，里面纏上2cm的硅酸鋁保溫棉（不能使用硅酸鋁繩，太重），外面使用自粘鋁箔布，進(jìn)行完好的保溫，毛細(xì)管保溫后正負(fù)壓側(cè)的毛細(xì)管晝夜溫度變化不大，消除了環(huán)境溫度變化的影響。

通過以上措施波動明顯消除，毛細(xì)管保溫前后液位測量趨勢如圖：

LT-10001

5 結(jié)束語

以上對雙法蘭液位變送器進(jìn)行了大量觀察及認(rèn)真仔細(xì)的分析，診斷準(zhǔn)確，制定處理措施得當(dāng)，使問題及時解決，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，給安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障。