壓力/差壓變送器在過(guò)程控制中廣泛應(yīng)用, 但其自身特性決定了每種變送器都有一定的局限性,雖然傳感器原理不一, 但都有膜盒或膜片作為過(guò)程隔離部件, 隔離部件內(nèi)灌液以傳遞壓力。傳感器導(dǎo)壓灌充液的物化性質(zhì)以及接液部分的材質(zhì), 影響了變送器的工作, 決定了變送器的應(yīng)用受工藝過(guò)程條件(壓力和溫度)的影響。真空下, 過(guò)程隔離膜盒的受力, 灌充液的壓力傳遞都不同于正壓, 法蘭遠(yuǎn)傳隔膜密封式變送器受過(guò)程條件的影響更大 。
1 優(yōu)先選取壓力變送器
測(cè)量真空可以使用數(shù)顯壓力變送器和表壓力變送器(又稱負(fù)壓表), 兩者從本質(zhì)上都是差壓變送器, 前者以真空為基準(zhǔn), 與大氣壓力無(wú)關(guān), 后者以大氣壓為基準(zhǔn), 受大氣壓變化的影響。工藝過(guò)程測(cè)量, 特別是高真空, 小量程應(yīng)用時(shí), 為消除測(cè)量受大氣壓力變化的影響, 避免混淆和測(cè)量誤差, 應(yīng)優(yōu)先選擇壓力變送器。
中國(guó)石油天然氣化工廠真空解析工段, 產(chǎn)品順酐在高真空下加熱析出, 極限真空(壓力)約18 mmHg。系統(tǒng)內(nèi)壓力測(cè)量采用了16 臺(tái)絕壓表,其中1 臺(tái)絕壓表故障, 臨時(shí)采用了一臺(tái)負(fù)壓表來(lái)應(yīng)急。本地海拔750 m , 年平均大氣壓730mmHg , 故儀表測(cè)量范圍設(shè)置為-730 ～ 0 mmHg , 遠(yuǎn)傳DCS監(jiān)控界面(壓力)則是0 ～ 730 mmHg 。投用后, 發(fā)現(xiàn)測(cè)量誤差在0 ～ 20 mmHg 之間。經(jīng)分析確認(rèn)測(cè)量誤差源于參考?jí)毫?大氣壓)變化:系統(tǒng)內(nèi)真空度恒定時(shí), 大氣壓力升高, DCS 示值降低,反之, 示值升高。于是, 根據(jù)本地大氣壓的變化, 頻頻更改儀表的下限和量程。顯然, 壓力表不存在此問(wèn)題。由于負(fù)壓表的參考點(diǎn)往往受氣象條件的變化而改變, 故真空測(cè)量時(shí), 盡量選取壓力變送器。
2 真空下變送器的選型
儀表選型時(shí), 除了注意儀表工藝過(guò)程接液部分材質(zhì)的過(guò)程兼容性外, 還要注意儀表適用的壓力和溫度是相互關(guān)聯(lián), 不是彼此獨(dú)立的。理想情況下,隔離膜片沒(méi)有剛度和彈力, 在傳遞過(guò)程壓力時(shí)沒(méi)有任何壓力損失, 但苛刻的工況又要保證膜片有一定強(qiáng)度, 這要求變送器在適應(yīng)工況和保證測(cè)量精度之間性能均衡。高壓應(yīng)用時(shí), 同一變送器壓力增高適用的溫度逐漸降低, 這是因?yàn)闇囟葘?duì)隔離膜片強(qiáng)度、灌充液的膨脹率等因素的影響, 以下著重討論真空下的應(yīng)用。
高溫高真空應(yīng)用的難點(diǎn)
真空應(yīng)用時(shí), 溫度升高, 變送器適用的壓力也會(huì)有所提升, 高溫下的高度真空, 是的應(yīng)用條件, 因?yàn)?:高度真空時(shí), 灌充液的沸點(diǎn)大大降低, 工藝溫度超過(guò)填充油在該壓力的沸點(diǎn)時(shí),灌充液除膨脹外, 還會(huì)部分氣化, 氣化壓力會(huì)施加給膜片, 同時(shí)也施加給變送器傳感元件;膜片密封系統(tǒng)在灌液前, 系統(tǒng)內(nèi)很難抽到真空, 灌充液也很難排除溶解氣體和其他揮發(fā)性氣體;高真空時(shí), 外界空氣漏入膜片密封系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)增加。
膜片密封系統(tǒng)內(nèi)可能存在的氣體, 在高溫高真空下膨脹系數(shù)倍增(可參考理想氣體狀態(tài)方程), 氣壓施加在膜片上會(huì)使膜片外鼓甚至破裂, 給儀表帶來(lái)性損害。過(guò)程溫度過(guò)高時(shí), 一般采用法蘭變送器 其壓力傳遞裝置結(jié)構(gòu)更復(fù)雜, 遠(yuǎn)傳隔膜密封系統(tǒng)灌充液遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于普通變送器, 受影響的程度更大, 故變送器生產(chǎn)廠商, 如羅斯蒙特, ABB , 富士等公司都針對(duì)變送器在高溫高真空工況下的應(yīng)用做了特殊優(yōu)化處理 。
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