浅析差压液位变送器在汽包液位测量中的应用及调试方法

随着现代自动化控制要求的不断提高，过程操作中温度、压力、液位、流量等基本参数的准确和稳定就显得尤为重要。其中，液位就是一个非常重要的工艺控制参数。尤其中工业生产现场，对于液位的要求更是严格。主要是应用到了液位开关、伺服液位计、雷达液位计，玻璃板液位计、磁翻板液位计，磁致伸缩液位计、超声波液位计，外浮筒液位计、浮球液位计、双法兰差压液位变送器、双室平衡容器; 在焦化装置的焦炭塔上应用到了的中子料位计等。这些仪表的应用为工艺控制提供了可靠的参数，使工艺操作更加简单，提高了产品的合格率和质量，同时进一步保证了装置的安全生产。在装置的汽包液位测量上，我单位应用了双室平衡容器和双法兰差压液位变送器。本文以实践为基础，结合自身的工作经验，对装置中汽包液位计进行了综合的剖析，介绍了装置中远传数据用途的双室平衡容器和双法兰差压液位计基本原理和构造，以及应用和实际的调试方法，使得操作员能远程实时监控液位的变化，提高了装置运行的安全性和稳定性。同时，旨在为相关工作提供借鉴和参考。

　　1 双室平衡容器的应用
　　1． 1 对汽包液位测量的重要性
在装置中，汽包的液位是安全生产的重要参数，主要是负责给装置提高蒸汽能源。而蒸汽的质量又关乎设备是否能够正产运转，生产能否稳定运行。在以前自动化程度不高时，汽包的液位测量还只是处在就地观察的程度，主要是使用玻璃液位计进行测量，液位只能就地观察，水位的变化需要有人不时的观测，掌握水位的实时动态，手动控制水位的变化，液位的信号不能传输，这就给操作工带来了很大的工作量和危险性。随着自动化程度的提高，水位的测量应用了双室平衡容器，采用引压管测量法，使平衡容器引压管与汽包的温度差基本一致，克服了温差对饱和水的密度的影响，大大减少了测量的误差。通过平衡容器的引压管将差压传递给差压变送器，经差压变送器转换成电信号在检测屏幕上实时显示水位的变化，使水位的控制有人工操作变成自动控制，由液位控制进水阀及时的调整水位的变化。
　　1． 2 双室平衡容器的原理和构造
　　图1 双室平衡容器的主要结构
双室平衡容器，顾名思义，主要是与汽包通过圆管相连接的密闭容器，所以叫平衡容器; 平衡容器的测量原理是根据差压的方式设计，在容器的底部和筒壁都有引压管引出，分别与汽包和差压变送器相连。它的主要结构如图1 所示。在容器的上部圆管进入容器口处，有一个圆环形漏斗，漏斗的下方圆盘即基准杯，漏斗将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分，故称为双室平衡容器。双室平衡容器的液位测量系统主要有平衡容器、引压管、取源阀门、三阀组和差压变送器以及DCS 组成。平衡容器由凝汽室、基准杯、溢流室和连通器组成。凝汽室是位于平衡容器上部，与汽包上部相连接，主要是接受饱和水产生的蒸汽，在这里，蒸汽会遇到漏斗释放点汽化热，形成饱和凝结水，积聚在基准杯里，而基准杯内凝结水产生的压力通过导压管传递给差压变送器的负压侧。当基准杯内充满后会溢出流向溢流室。溢流室连接汽包的下降管，溢流室的凝结水就会进入下降管内流出，不会使得溢流室内满水。在蒸汽形成凝结水时，温度不会相差较大，使得基准杯到溢流室的温度保持一致，也就和汽包的温度能够达到一致。倒T 字形连通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入变送器的正压侧。毋庸置疑，它的主要作用是将汽包中动态的水位产生的压力传递给变送器的正压侧，与负压侧的压力比较由电流信号换算成汽包中的水位。正是由于这种结构的引压方式，正压侧和负压侧同时保证了容器内的温度和汽包基本相近，容器内的饱和水的密度也就十分的接近汽包内的饱和水，使汽包水位测量大大减小了误差，符合生产工艺的操作要求。
　　1． 3 液位的差压量程计算
实际汽包液位的计算主要是针对平衡容器内正负压差压的计算。首先，要确定汽包的正压侧是在连通器的水平引压的位置，连通器水平引出端接差压变送器的正压室。其次，确定汽包的负压侧是在基准杯下端引出的引压管接差压变送器的负压侧，如图1 中所示。
 
正负压侧一般先连接到仪表的三阀组上，便于以后的调试和维护。然后确定汽包的零液位、满液位以及量程。汽包的零液位就是连通器的低液位，满液位就是连通器的高液位。计算液位实际上就是计算正负压室的差压，而差压值的**小时就是满液位，差压值的**大时就是汽包的零液位。差压的**大值就是液位的量程范围。结合实际的工作经验，在这里把密度采用汽包投用时温度和压力稳定后的当时饱和水的数值。液位的差压量程就是零液位到满液位之间的水柱高度产生的压力，根据平衡容器上零水位和满水位对应的位置高度差，就可以轻易的计算出液位的差压量程。

　　1． 4 调试方法及步骤
　　平衡容器在投用之前，应行调试，确定量程范围及零点。
　　( 1) 首先开启汽包与容器相连接的排污阀，打开平衡容器与汽包连接的汽相、水相阀门，对容器所有连接的管路进行冲洗，防止管路堵塞，造成测量误差。
　　( 2) 确定平衡容器的零液位和满液位在容器器壁的实际位置，量出两个位置的垂直高度差。采用高温高压时工艺条件稳定后的饱和水的密度，算出液位的差压量程范围。
　　( 3) 打开差压变送器上的两个排污阀，其次打开三阀组上的平衡阀，向平衡容器内注水，再慢慢打开两个正负压室阀，目的是将导压管内的污物和空气排除掉。
　　( 4) 检测差压变送器与控制室相连接的信号线缆，确认无误后准备送电。
( 5) 在确保正负压室充满冷凝水的前提下，关闭平衡阀，打开正负压阀门，同时打开平衡容器与汽包相连接的汽相和液相阀门。此时，正压室与连接平衡容器的竖直导压管内已注满水，负压室到平衡容器的基准杯上沿处已注满水，也就是液位满量程，变送器输出值对应20mA。我们可以通过用编程器连接变送器来查看此时的差压值，通过编程器在变送器上再输入零液位的差压值，即将零点做100%量程负迁移，即零点是一负值，对应变送器的输出4mA 电流信号。对于平衡容器的调试主要是考虑正负压室必须要充满水，对变送器进行量程的计算和零点的负迁移。在实际的生产中，要注意观察液位的变化，如果误差过大，要及时的对差压的零点进行校正。

　　2 双法兰差压液位变送器的应用
       2． 1 双法兰差压液位变送器的原理和构造双法兰差压变送器又名双法兰液位计，可以应用到差压测量，流量测量和液位测量。它是由差压变送器、毛细管和带密封隔膜的法兰组件构成，在毛细管内充满了硅油。密封隔膜直接与工艺介质接触，作用在隔膜上的压力通过与之相连的毛细管内的硅油传到差压变送器的正负压膜盒上，由变送器处理后转换成标准的电流信号4 ～ 20 mADC，对应液位的变化。
      2． 2 双法兰液位变送器的特点由双法兰液位计的构造可以看出，法兰通过毛细管连接变送器，毛细管内被灌满硅油。毛细管相当于导压管，而且变送器上不再安装三阀组，无需考虑导压管的堵塞，使得安装位置更加灵活，尤其是不再像有引压管那样需要加注隔离液，调试更加简单; 而毛细管内被封存的硅油的密度受环境和介质温度变化的影响很小，测量液位时也无需再考虑温度对密度的影响，提高了液位测量的准确性，也减少了仪表的维护工作。但在双室平衡容器测量液位时，要考虑到饱和水在相应温度和压力下的密度的变化。硅油是被密封隔膜封存在毛细管内，这就避免了高温、腐蚀性等介质与变送器的膜盒直接接触，大大减少了泄露点，同时也提高了测量精度，可以测量具有腐蚀性、含结晶颗粒、粘度大、易凝固的液体的液位。因此，对密闭容器的液位测量，双法兰差压液位变送器有着广泛的应用。但是，也存着一些缺点，如仪表的密封隔膜易损坏，不能直接接触高温介质，容易变形等。
　　2． 3 液位差压零点和量程的计算
相对于平衡容器，双法兰差压液位变送器的量程和零点就比较简单，由于它的结构的不同，安装和调试也随之简化。*先在设计的图纸中，找出汽包安装液位计的上法兰和下法兰水平中心线之间的垂直高度，用硅油的密度算出这段高度产生的压力。把这个压力作为零点值进行100% 负迁移，得一负值就是零液位的差压值。而液位的量程值就是用汽包投用时工艺稳定后对应的饱和水的密度与硅油的密度做减法，算出前面同样高度产生的压力，即饱和水和硅油此时产生的压差作为量程。这样，就确定了双法兰液位计的液位零点和满程。

　　3 总结
　　在实际的生产中，汽包液位的测量，双室平衡容器和双法兰差压液位变送器得到了广泛的应用。双室平衡容器在机构上相对复杂一些，需要了解其内部的结构才能应用到现场进行调试和安装。而对于双法兰差压液位变送器，我公司有了多年的使用经验，在汽包液位测量上使用了双法兰差压液位变送器，采用高温高压的膜片选型要求，实践证明，能够对汽包液位的测量到达工艺的指标要求，同时减少了对仪表的维护工作，提高了工作效率，保证了装置的稳定运行。