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浅析压力变送器在测量低温液体下安装应该注意的事项

发布时间:2020-01-14  浏览:330次  字号:  

  在石油化工生产装置中,使用导压管取压安装的仪表主要是压力、差压(流量)等,本文以压力为例介绍低温液体介质测量安装的方法。为了正确测定工艺过程中的压力参数,必须根据使用条件和要求,严格地选用压力测量仪表和正确的安装方法。
  压力测量仪表的安装方法,需要根据被测对象的特性来选择。今天威卡压力变送器小编针对低温液体乙烯的压力测量仪表的安装方法进行了分析阐述,提出了一种适用于低温液体乙烯压力测量的方法。
  1压力变送器测量原理
  压力变送器是一种将压力信号转换为电信号的设备,包括:测压元件传感器、过程连接部件和测量电路三部分组成。主要是通过测压元件传感器检测气体、液体等流体的物理压力参数,并将其转换成标准的4~20 mA电信号,用于指示、报警、记录及控制调节等。
  压力变送器除了测量压力外,还可以用于测量介质的压力差,包括差压变送器、差压式流量变送器、差压式液位变送器等。
  2压力变送器安装
  为了能够准确测量压力参数,压力变送器的安装还需要从取压口的选择、导压管的安装和压力变送器的位置等方面进行考虑和选择。
  2.1取压口的选择
  取压口,就是指在被测对象上引取压力信号的开口。在选择取压口的时候,需要从以下几个原则考虑:
  1)取压口的位置应该能反映被测压力的真实情况,因此取压口要选在被测介质直线流动的管段上,尽量避开管道拐弯、死角、分岔及流束形成涡流的地方。
  2)当测量气体压力时,取压口应选在管道横截面的上半部。
  3)当测量液体压力时,取压口应选择管道横截面的下半部,并且在管道水平中心线下45°的范围内。
  4)当蒸汽压力时,取压口应选在管道横截面上、下部,并且与管道水平中心线成45°的范围内。
  2.2导压管的安装
  在压力测量中,导压管是连接取压口到压力变送器的重要部件,也是传输压力信号的主要设备,因此导压管的连接方式、施工方法是否正确,决定了相关工艺参数测量是否准确。在导压管安装时,需要从以下几个原则考虑:
  1)导压管及附件的材料,应能够适应被测介质的性质,即耐高温、低温、耐压和耐腐蚀的性质。
  2)在取压口附近的导压管,应与取压口垂直,管口应与管壁平齐,并不能有毛刺。
  3)导压管的粗细、长短应选用恰当,防止测量时产生较大的滞后,一般内径为6~10 mm,长度在满足测量要求的前提下,敷设路径要尽量短,且不易大于15 m。
  4)导压管的水平段应保持一定的坡度,并且这个坡度一般稍大于动力管道坡度,根据不同介质可以按照1∶10-1∶100的坡度进行敷设。导压管倾斜的方向必须保证产生的气体、液体能够顺利排出。当不能满足要求时,需要在管路集气处安装排气装置,集液处安装排液装置。
  5)当被测介质易冻、易结晶、易气化、易凝结时,或者环境温度较高、较低时,应考虑伴热或者隔热措施。
  2.3压力变送器的位置
  压力变送器的安装位置,应充分考虑被测介质的特性,一般情况下:
  1)当测量气体压力时,应优先选择变送器高于取压点的安装方案,这样可以使导压管内的冷凝液回流至工艺管道,否则需要设置分离器,及时排出导压管内产生的凝液。
  2)当测量液体压力时,应优先选择变送器低于取压点的安装方案,这样可以保证导压管内不易集气体,否则需要在导压管的非常高处增加排气阀,或者设置集气器。
  3)当测蒸汽时,应优先选择变送器低于取压点的安装方案,这样可以保证导压管内不易集气体,另外还需要在导压管非常高处增加冷凝管,以避免蒸汽高温对压力变送器膜片造成的损害。
  3低温液体测压力
  在石油化工装置中,存在大量测量低温液体压力、流量的场合,在测低温流量时使用节流装置,本质也是测量液体压力。
  在某石化装置中,存在测量低温液体乙烯压力或者差压式流量的工况。乙烯临界温度较低,仅为9.2℃,低于临界温度较低测量,压力变送器低于取压点的方式测量,导压管内充满液体,把液体部分产生的压力迁移,符合安装要求。当环境温度大于9.2℃时,导压管内的液态乙烯气化,在导压管内形成气相空间,由于变送器位置低于取压点,气化后的介质流回工艺管道,由于环境温度不是固定温度,导致测量介质压力误差过大,甚至无法测得有效的测量值。
  3.1测量方案调整
  针对低温液体乙烯的压力测量,采取将液体乙烯气化后,使导压管内液体的位置相对固定,气相的压力近似介质的压力,通过测量气体乙烯的压力实现测量液体乙烯的压力。
  其实现方法为:延长导压管水平段长度,让液体乙烯充分
  吸收环境的热量(当环境温度低于临界温度时,采用蒸汽伴热
  或者电伴热方式提供热量),然后气化,低温液体乙烯充分气化
  后,使导压管内充满气相介质。由于导压管是联通不间断的,
  介质的气相压力和导压管内的压力几乎相等,这样就实现了通
  过测量介质的气相压力来实现测量管线内介质压力的目的。
  要实现这种测压方案,关键是要控制好介质气化后形成的气液两相的界面位置,尽量避免导压管内液柱的高度变化对测量准确性造成的影响。
  因此针对这种方案,在取压口选择、导压管安装和变送器位置的选择上都要做一定的修改。
  3.2方案分析
  为了对方案可行性进行分析,现假设条件如下:
  1)介质保冷,至导压管水平段。
  2)取压点到导压管水平段都为液态。
  3)介质在导压管水平段完全气化。
  4)导压管水平段到变送器的垂直管内为气态。
  设取压点到导压管水平段距离为:L;取压点与管道水平中心线夹角为:θ;液态乙烯密度:ρ1;工艺管道内介质压力为P0,变送器测得压力为P1,则
  (1)当取压口在管道水平中心线上方时,变送器实际测量压力应为:P1=P0-ρ1*g*L*sinθ。
  (2)当取压点在管道水平中心线下方时,
  变送器实际测量压力应为:P1=P0+ρ1*g*L*sinθ。
  为了保证变送器测得压力与工艺管道内介质压力相同,即P1=P0,那么需要使θ尽可能的小,理想状态时θ为0°,即取压口方向与管道中心水平线方向一致。
  但是当θ为0°时,会使得在取压口附近存在气液两相的情况,为了保证能够将气化后的气体封存在导压管内,同时又避免导压管内液柱变化太大,影响其测量准确性,所以取θ为5~10°。
  3.3安装方案调整
  3.3.1取压口的选择
  取压口方向与管道水平中心线方向的夹角为5°~10°,把气化后的气体封住在导压管里,又尽量避免导压管里的液柱变化太大,影响测量准确性。
  3.3.2导压管的安装
  为了满足方案的假设条件,需要对导压管进行特殊处理。
  (1)从取压点至导压管水平段,已经导压管水平段300 mm处,需要作保冷处理,使介质处于液体状态。
  (2)导压管水平段距离要足够长,至少2000 mm,保证介质在该处能够完全气化,并有一定的气相空间,避免导压管垂直段存在液相的情况。
  (3)考虑到项目所在地冬天气温较低,低于乙烯的临界温度,因此在导压管水平段至压力变送器之间要进行伴热处理,使这段距离内的介质处于气相状态。
  3.3.3压力变送器的安装
  测量低温乙烯压力其实是测量气化后的气体压力,变送器的位置应高于引压阀。这样避免液相流向压力变送器,保证压力变送器不要损坏。
  4小结
  本文通过分析测量压力参数时的影响因素,结合实际生产情况,给出了一种测量低温液体压力仪表的安装方法,利用该方法,弥补了传统测压方式的不足,同时也很好的解决了实际生产需要问题。
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