摘要：主要介绍双法兰差压变送器的工作原理、选型、安装、调校、以及常见故障及处理方法。

 

0 引言

在石油、化工和石化生产中，对生产装置中的塔、罐、反应器等密闭容器的液位测量精度要求越来越高。双法兰差压变送器基于流体静力学原理的测量仪表，具有可免去取压导管、免去采用隔离液等环节，其安装方便、便于调整，以及具有测量精度高等优点，不仅实现了精度测量，还可与HART 手操器相互通讯，在线调整方便等优势。

 

1 双法兰液位计的工作原理

双法兰差压变送器由差压变送器、注满液体( 一般采用硅油) 的毛细管、以及带密封隔膜的法兰组成，如图1 所示。

双法兰差压变送器的两个受力膜盒在受到被测介质压力，膜片受压后产生微小变形( 其位移量和压力差成正比)，变形位移通过毛细管内的液体( 如硅油) 传导到变送器高、低压力室，产生的差压作用在压力敏感元件上，再经传感器的电子放大电路，将差压转换为4～20mA 直流信号输出，从而实现液位的测量。在实际生产应用中，双法兰差压变送器的高压端法兰接被测介质的液相，低压端法兰接被测介质的气相，根据流体静力学原理(P=ρgh)，液相处压强减去气相处压强的压强差(ΔP) 等于介质密度(ρ)、当地的重力加速度(g)、以及高、低压法兰间距(h) 三者的积。如图2 所示。

2 双法兰液位计的选型

双法兰差压变送器在选型时一定要明确生产工况情况，仪表适用范围，主要考虑以下三方面因素。

 

2.1 确定双法兰变送器的型号

双法兰变送器的型号确定是指测量表头的型号确认，其确认过程中需根据测量压力范围、输出方式(4～20mA 不带HART 协议或4～20mA 带HART 协议或profibus 等方式)、过程法兰类型、毛细管连接形式、是否带液晶表头等参数进行型号选择。其中是否带液晶表头的选择要根据变送器使用环境温度，若使用环境温度低于零下25℃以下，则建议不带液晶表头，因为根据现场实际应用经验，环境温度过低则液晶显示屏将无法显示。

 

2.2 确定法兰膜片密封件组件的型号

法兰膜片密封件组件型号的确定是指连接法兰及毛细管的型号确认。

法兰的确认，其确认过程中需根据压力选择合适的连接方式，法兰等级，密封方式等。

膜片密封件的确认，膜片密封件类型、密封件位置、毛细管充罐液、毛细管连接长度等参数进行型号选择。其中毛细管充罐液要根据测量介质的温度进行选择，若充罐液选择不当，则可能造成双法兰差压变送器在使用过程中无法适应测量介质温度，导致仪表无法正常精que测量。

 

2.3 选型时需要注意事项

毛细管不宜过长，只要能满足仪表的测量范围就可以，过长容易引起压力传递滞后，且造价成本偏高。负压、真空环境慎重考虑双法兰，如膜盒长时间在负压、真空环境下工作，易造成膜片损坏。

 

3 双法兰液位计的安装

双法兰差压变送器安装质量的好坏直接影响到后期数据的准确性和敏感性，关系到整台仪表的检测，安装时一定要注意以下事项。

安装前做好五检：(1) 检查变送器、毛细管，以及法兰膜片是否有损伤，发现问题要立即上报处理。(2) 打开变送器后盖，检查密封圈有无损坏，如有损坏要及时更换。(3) 检查电路板及其他元器件是否良好。(4) 检查变送器接线情况是否良好。(5) 用兆欧表检查变送器接线端子与外壳间的绝缘电阻，电阻值应大于20M。

现场安装做到以下五点：(1) 变送器的安装位置，应易于维护，便于观察，且靠近取压部件。(2) 低压侧( 法兰膜片标记的L)安装在气相、高压侧( 法兰膜片标记的H) 安装在液相，不得相反，并要考虑毛细管的长度，其弯曲半径应大于50mm。(3) 紧固连接螺栓时，法兰盘垫片与膜盒之间不能出现挤压，以免影响压力正常测量和传递。(4) 过长的毛细管应采取保护固定，以防因大风等外部原因造成毛细管晃动影响压力测量和传递。(5) 若变送器安装在室外应考虑配套仪表保温或保护箱，以满足仪表防护要求。

 

4 双法兰液位计的调试

双法兰差压变送器在安装前、在投用前期的两个阶段必须进行一次调试和二次调试。其中，通过一次调校可以进一步检查仪表是否符合各项性能指标或在运输和存储过程中有无损坏；二次调试也称为在线调试，根据实际工况情况，对仪表的上、下限，以及显示单位，显示方式等进行调整。现就罗斯蒙特3501 双法兰液位计为例浅谈液位计的一次调试和二次调试，若仪表测量范围为0～6kPa, 对应液位0～100%。

 

4.1 液位计的一次调试

在一次调校前，shou先把压力6kPa 平均分成5 份，即0kPa 对应0%，1.5kPa 对应25%，3kPa 对应50%，4.5kPa 对应75%，6kPa对应100%。然后依照图3 所示，用标准压力信号放生器，模拟压力信号对仪表的零点和量程进行调整，调整零点和量程输出，使其在允许误差范围内。连续加压，用量程0%、25%、50%、75%、100% 的压力进行校验，当压力稳定后记录标准电流表上显示的电流值并做回程误差校验。如果校验误差超过允许误差范围，应重新调整校验。

4.2 液位计的二次调试

在实际生产中，双法兰差压变送器的低压侧膜片不但受到被测容器气相的压力，还受到毛细管内填充液( 如硅油) 的压力，如果不消除掉毛细管的附加压力，仪表输出信号将与实际液面不成一一对应关系，液位准确度也将得不到保证。消除毛细管的附加压力，一般通过计算对仪表进行负迁移以确定变送器量程上、下限，而现场计算需要知道介质的实际密度、毛细管填充液的密度、填充液作用于膜片的面积等，给现场调试工作带来许多不便。现根据日常工作经验，借助手操器对变送器进行在线调试，确定变送器量程上、下限。该方法不但简单，而且调试结果准确、有效。现场调试如图4 所示。

现场操作步骤如下：

(1) 如上图把475 手操器与变送器连接好，可以在设备现场，也可以在DCS 控制室。

(2) 打开475 手操器电源，在检测菜单中选择“轮询检测”。

(3) 待检测到变送器工位号后，选择确定。

(4) 在“变送器主菜单”中，选择“过程变量”，并点击确定，记下过程变量中的实时压强值( 如0.725kPa), 记下过程变量中的实时百分比( 如40%)。

(5) 这时就可通过以下公式求的得变送器量程的下限值。计算公式如下：

(实时压强值-量程下限值)/量程=百分比已知变送器量程=6kPa，实时压强值=0.725kPa，百分比=40%，将其代入以上公式：

(0.725-量程下限值)/6=40%量程下限值=0.725-2.4=-1.675(kPa)

(6) 在求得变送器量程下限值=-1.675kPa 后，则变送器量程上限值=6kPa-1.675kPa=4.325kPa。

(7) 通过计算，求得变送器的量程下限为-1.675kPa，量程上限为4.325kPa。

(8) 在475 手操器菜单中找到“用户量程”，并选择“键盘输入”。

(9) 把“用户量程”的L 值更改为-1.675kPa，H 值更改为4.325kPa，并确认。

 

5 双法兰差压液位计的常见故障及处理方法

(1) 仪表无输出，检查室内( 外) 仪表信号线是否断开或是否把正、负信号线接反。

(2) 仪表指示波动：①检查室内( 外) 信号线连接是否紧固；②查仪表规格说明书，看毛细管填充液的工作温度是否与工艺要求相匹配，若是使用于感温设备，应选用耐高温填充液；③查毛细管是否有渗漏现象；④查毛细管现场固定是否牢固，如果有伴热，还应检查毛细管是否离伴热管太紧；⑤仪表阻尼时间设置是否过小。

(3) 仪表输出满量程或零及以下：①检查膜片是否有鼓泡或凹陷；②检修膜片是否被介质覆盖，致使膜片失去形变。

(4) 仪表指示与就地指示液位计( 玻璃板液位计或翻板液位计) 有偏差：①检查仪表使用量程，即量程上、下限设置是否正确；②询问工艺人员，介质密度是否有变化。