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淺析壓力變送器在測量低溫液體下安裝應該注意的事項

發布時間:2020-01-14  瀏覽:904次  字號:  

  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。今天威卡壓力變送器小編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,提出了一種適用於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,並將其轉換成標準的4~20 mA電信號,用於指示、報警、記錄及控製調節等。
  壓力變送器除了測量壓力外,還可以用於測量介質的壓力差,包括差壓變送器、差壓式流量變送器、差壓式液位變送器等。
  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麵進行考慮和選擇。
  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麵的上半部。
  3)當測量液體壓力時,取壓口應選擇管道橫截麵的下半部,並且在管道水平中心線下45°的範圍內。
  4)當蒸汽壓力時,取壓口應選在管道橫截麵上、下部,並且與管道水平中心線成45°的範圍內。
  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)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,並不能有毛刺。
  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後,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,且不易大於15 m。
  4)導壓管的水平段應保持一定的坡度,並且這個坡度一般稍大於動力管道坡度,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。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於取壓點的安裝方案,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。
  2)當測量液體壓力時,應優先選擇變送器低於取壓點的安裝方案,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。
  3)當測蒸汽時,應優先選擇變送器低於取壓點的安裝方案,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。
  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,在測低溫流量時使用節流裝置,本質也是測量液體壓力。
  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℃,低於臨界溫度較低測量,壓力變送器低於取壓點的方式測量,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。當環境溫度大於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,由於變送器位置低於取壓點,氣化後的介質流回工藝管道,由於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後,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(當環境溫度低於臨界溫度時,采用蒸汽伴熱
  或者電伴熱方式提供熱量),然後氣化,低溫液體乙烯充分氣化
  後,使導壓管內充滿氣相介質。由於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,關鍵是要控製好介質氣化後形成的氣液兩相的界麵位置,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,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,
  變送器實際測量壓力應為:P1=P0+ρ1*g*L*sinθ。
  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,那麽需要使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後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°,把氣化後的氣體封住在導壓管裏,又盡量避免導壓管裏的液柱變化太大,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,使介質處於液體狀態。
  (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,並有一定的氣相空間,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,低於乙烯的臨界溫度,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於氣相狀態。
  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後的氣體壓力,變送器的位置應高於引壓閥。這樣避免液相流向壓力變送器,保證壓力變送器不要損壞。
  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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