雙法蘭差壓變送器在負壓儲槽液位測量中的應用

謝云(珠海醋酸纖維有限公司，廣東 珠海 519000)

0 引言

在生產過程中，丙酮回收是一道重要的工序。丙酮空氣混合氣經冷卻、吸附等工藝后，得到稀丙酮溶液，稀丙酮溶液需要送到進行蒸餾分離后才能得到合格丙酮產品。

稀丙酮經過蒸餾后，在塔頂得到較高純度的丙酮，塔頂出來的氣態丙酮經冷凝、冷卻后得到液態丙酮流入回流槽中，回流槽中的丙酮用回流泵抽出，一部分從塔頂回流到蒸餾塔內，另一部分則進入丙酮貯槽用于生產。

由于丙酮易揮發，為保證回流槽內壓力穩定，確保安全生產，必須將丙酮氣抽到負壓總管，保證回流槽內為負壓。由于回流槽丙酮液位采用的是無法蘭差壓變送器測量，經常出現測量不準，影響安全穩定生產，同時也帶來了較大的維護工作量。

1 差壓變送器測量液位原理簡介

差壓變送器主要用于非常壓、密閉容器的液位測量，是利用容器內的液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的。其常見安裝方式如圖1所示。

圖1 差壓變送器測量液位原理圖

在儲槽液位測量中，若介質易揮發和冷凝，氣相含水量高，為保證液位準確測量，一般將差壓變送器使用在負遷移狀態，即將差壓變送器的正壓室接液相，負壓室導壓管內灌滿灌充液(確保負壓室壓力恒定)后接氣相。在圖1中，設容器內部氣相壓力為p，介質密度為ρ，灌充液密度為ρ2，液位高度為H，最大量程高度為h，負壓室灌充液高度為h1，差壓變送器正壓室壓力為p1，差壓變送器負壓室壓力為p2，重力加速度為g，則液位

為了確保液位變送器穩定工作，必須保證負壓室導壓管內灌充液高度h1穩定不變，灌充液密度不變，將負壓室導壓管灌滿灌充液，即h1=h。通常ρ1、ρ2、h為已知，測量出ΔP，液位高度H就確定了。

2 常用的差壓變送器簡介

在非常壓、密閉儲槽液位的測量中，常用的三種差壓變送器見圖2。

圖2 常見的三種差壓變送器

三種差壓變送器主要特點如下：(1)差壓變送器(無法蘭)：采用正負壓室均為導壓管取壓，若介質易揮發和冷凝、氣相含水量高，負壓室導壓管必須灌滿灌充液。(2)單法蘭差壓變送器：正壓室通過隔離膜片傳遞壓力，負壓室為導壓管取壓，若介質易揮發和冷凝、氣相含水量高，負壓室導壓管必須灌滿灌充液。灌充液易流失，需經常檢查、維護和校準。(3)雙法蘭差壓變送器：正負壓室通過毛細管將壓力傳至變送器正負壓室，壓力經毛細管內的灌充硅油(或其它的液體)傳遞至變送器的正負壓室，無灌充液流失情況。無需經常檢查校準，維護工作量低。

3 回流槽(負壓)丙酮液位測量問題分析

在生產中，回流槽丙酮液位的測量使用的是無法蘭的差壓變送器。為保證回流槽丙酮液位的準確測量，差壓變送器負壓室導壓管必須灌滿灌充液(灌充液為水，ρ丙酮＜ρ水)才能正常使用，見圖3。

圖3 差壓變送器測量密閉儲槽液位管路連接圖

在實際使用過程中，回流槽丙酮液位測量經常出現液位測量不準，影響了安全穩定生產，增加了工作維護量。經過長期維護經驗總結和具體分析，結合差壓變送器原理和特點，找到了灌充液流失是導致影響回流槽丙酮液位測量的主要原因。無論在正常生產還是停車開車期間都會出現充液流失，導致灌充液流失的原因見下。

(1)正常生產情況下：回流槽內負壓波動造成液位變送器負壓室導壓管內灌充水流失。此時將導致出現液位測量不準，造成回流泵不會聯鎖跳停，聯鎖失效，嚴重時損壞回流泵，影響安全生產；同時增加了維護工作量。

(2)停車和開車期間：回流槽內丙酮不斷揮發被抽送至丙酮總管，液位逐漸降低直到0%，負導壓管內灌充水也會全部揮發掉。此時將出現液位測量不準，液位變送器輸出液位為100%(實際為0%)；開車時，若工藝人員未通知儀表校準液位變送器，可能導致回流泵空轉，嚴重時損壞回流泵，影響安全生產；同時增加了維護工作量。

4 雙法蘭差壓變送器測量回流槽丙酮液位效果

在生產中，除了正常生產期間維護回流槽丙酮液位變送器外，每次停車后再次開車，儀表人員都要重新檢查檢驗回流槽丙酮液位變送器，重復維護工作量大。

為了提高回流槽丙酮液位測量的穩定性和準確性，提高安全生產能力，減少維護工作量，儀表人員決定將回流槽丙酮液位變送器改造為雙法蘭差壓液位變送器。改造過程主要工藝情況、差壓變送器選型如下：

4.1 回流槽工況

(1)回流槽高度930mm。

(2)測量介質：丙酮(密度≈0.80g/cm3)。

(3)回流槽內壓力：負壓。

4.2 雙法蘭差壓變送器選型

(1)型號：3051CD2A22A1AS2B4M5D4HR5。

(2)工作壓力：-250～250inH2O。

(3)校驗量程：(0～30)kPa。

4.3 安裝與組態

(1)空槽時零點：-853mmH2O。

(2)量程范圍：930×0.8=744mmH2O。

(3)變送器組態：LRV為-853mmH2O，URV為-109mmH2O。

自從將回流槽丙酮液位變送器改造后，液位測量效果良好，沒有出現任何問題，在停車開車前后不需要在做任何維護，正常生產過程中液位測量穩定可靠，測量效果十分良好。

5 結語

雙法蘭差壓變送器在化工生產中應用廣泛，特別適用于測量介質易揮發、負壓儲槽的液位。通過將回流槽丙酮液位變送器改造為雙法蘭差壓變送器，解決了液位測量不準的問題，測量效果好，提升了控制過程效果和安全穩定生產能力。