淺談雙法蘭差壓液位計與雙室平衡容器對汽包液位的測量

當前，我國經(jīng)濟發(fā)展的不斷加速，對能源的需求也逐漸提升，不斷建造大型的煉油裝置，為確保裝置的正常運行，對儀表的應(yīng)用也越來越廣泛和重視。本文以實踐為基礎(chǔ)，結(jié)合自身的工作經(jīng)驗，對裝置中汽包液位計進行了綜合的剖析，介紹了裝置中遠傳數(shù)據(jù)用途的雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計基本原理和構(gòu)造，以及應(yīng)用和實際的調(diào)試方法，使得操作員能遠程實時監(jiān)控液位的變化，提高了裝置運行的安全性和穩(wěn)定性。同時，旨在為相關(guān)工作提供借鑒和參考。

隨著現(xiàn)代自動化控制要求的不斷提高，過程操作中溫度、壓力、液位、流量等基本參數(shù)的準確和穩(wěn)定就顯得尤為重要。其中，液位就是一個非常重要的工藝控制參數(shù)。在我們公司，對于液位的要求更是嚴格。主要是應(yīng)用到了液位開關(guān)、伺服液位計、雷達液位計，玻璃板液位計、磁翻板液位計，磁致伸縮液位計、超聲波液位計，外浮筒液位計、浮球液位計、雙法蘭差壓液位計、雙室平衡容器;在焦化裝置的焦炭塔上應(yīng)用到了先進的中子料位計等。這些儀表的應(yīng)用為工藝控制提供了可靠的參數(shù)，使工藝操作更加簡單，提高了產(chǎn)品的合格率和質(zhì)量，同時進一步保證了裝置的安全生產(chǎn)。在裝置的汽包液位測量上，我單位應(yīng)用了雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計。

1 雙室平衡容器的應(yīng)用

1． 1 對 汽包液位測量的重要性

在裝置中，汽包的液位是安全生產(chǎn)的重要參數(shù)，主要是負責(zé)給裝置提高蒸汽能源。而蒸汽的質(zhì)量又關(guān)乎設(shè)備是否能夠正產(chǎn)運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)能否穩(wěn)定運行。在以前自動化程度不高時，汽包的液位測量還只是處在就地觀察的程度，主要是使用玻璃液位計進行測量，液位只能就地觀察，水位的變化需要有人不時的觀測，掌握水位的實時動態(tài)，手動控制水位的變化，液位的信號不能傳輸，這就給操作工帶來了極大的工作量和危險性。隨著自動化程度的提高，水位的測量應(yīng)用了雙室平衡容器，采用引壓管測量法，使平衡容器引壓管與汽包的溫度差基本一致，克服了溫差對飽和水的密度的影響，大大減少了測量的誤差。通過平衡容器的引壓管將差壓傳遞給差壓變送器，經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成電信號在檢測屏幕上實時顯示水位的變化，使水位的控制有人工操作變成自動控制，由液位控制進水閥及時的調(diào)整水位的變化。

雙室平衡容器，顧名思義，主要是與汽包通過圓管相連接的密閉容器，所以叫平衡容器;平衡容器的測量原理是根據(jù)差壓的方式設(shè)計，在容器的底部和筒壁都有引壓管引出，分別與汽包和差壓變送器相連。它的主要結(jié)在容器的上部圓管進入容器口處，有一個圓環(huán)形漏斗，漏斗的下方圓盤即基準杯，漏斗將整個雙室平衡容器分隔成上下兩個部分，故稱為雙室平衡容器。雙室平衡容器的液位測量系統(tǒng)主要有平衡容器、引壓管、取源閥門、三閥組和差壓變送器以及 DCS 組成。平衡容器由凝汽室、基準杯、溢流室和連通器組成。凝汽室是位于平衡容器上部，與汽包上部相 連接，主要是接受飽和水產(chǎn)生的蒸汽，在這里，蒸汽會遇到漏斗釋放點汽化熱，形成飽和凝結(jié)水，積聚 在基準杯里 ，而基準杯內(nèi)凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力通過導(dǎo)壓管傳遞給差壓變送器的負壓側(cè)。當基準杯內(nèi)充滿后會溢出流向溢流室。溢流室連接汽包的下降管，溢流室的凝結(jié)水就會進入下降管內(nèi)流出，不會使得溢流室內(nèi)滿水。在蒸汽形成凝結(jié)水時，溫度不會相差較大，使得基準杯到溢流室的溫度保持一致，也就和汽包的溫度能夠達到一致。倒 T 字形連通器，其水平部分一端接入汽包，另一端接入變送器的正壓側(cè)。毋庸置疑，它的主要作用是將汽包中動態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的正壓側(cè)，與負壓側(cè)的壓力比較由電流信號換算成汽包中的水位。正是由于這種結(jié)構(gòu)的引壓方式，正壓側(cè)和負壓側(cè)同時保證了容器內(nèi)的溫度和汽包基本相近，容器內(nèi)的飽和水的密度也就十分的接近汽包內(nèi)的飽和水，使汽包水位測量大大減小了誤差，符合生產(chǎn)工藝的操作要求。

1． 3 液位的差壓量程計算

實際汽包液位的計算主要是針對平衡容器內(nèi)正負壓差壓的計算。首先，要確定汽包的正壓側(cè)是在連通器的水平引壓的位置，連通器水平引出端接差壓變送器的正壓室。其次，確定汽包的負壓側(cè)是在基準杯下端引出的引壓管接差壓變送器的負壓側(cè)，如圖 1 中所示。正負壓側(cè)一般先連接到儀表的專用三閥組上，便于以后的調(diào)和維護。然后確定汽包的零液位、滿液位以及量程。汽包的零液位就是連通器的非常低液位，滿液位就是連通器的非常高液位。計算液位實際上就是計算正負壓室的差壓，而差壓值的絕對值非常小時就是滿液位，差壓值的絕對值非常大時就是汽包的零液位。差壓的絕對值非常大值就是液位的量程范圍。結(jié)合實際的工作經(jīng)驗，在這里把密度采用汽包投用時溫度和壓力穩(wěn)定后的當時飽和水的數(shù)值。液位的差壓量程就是零液位到滿液位之間的水柱高度產(chǎn)生的壓力，根據(jù)平衡容器上零水位和滿水位對應(yīng)的位置高度差，就可以輕易的計算出液位的差壓量程。

1． 4 調(diào)試方法及步驟

平衡容器在投用之前，應(yīng)先進行調(diào)試，確定量程范圍及零點。

(1)首先開啟汽包與容器相連接的排污閥，打開平衡容器與汽包連接的汽相、水相閥門，對容器所有連接的管路進行沖洗，防止管路堵塞，造成測量誤差。

(2)確定平衡容器的零液位和滿液位在容器器壁的實際位置，量出兩個位置的垂直高度差。采用高溫高壓時工藝條件穩(wěn)定后的飽和水的密度，算出液位的差壓量程范圍。

(3)打開差壓變送器上的兩個排污閥，其次打開三閥組上的平衡閥，向平衡容器內(nèi)注水，再慢慢打開兩個正負壓室閥，目的是將導(dǎo)壓管內(nèi)的污物和空氣排除掉。

(4)檢測差壓變送器與控制室相連接的信號線纜，確認無誤后準備送電。

(5)在確保正負壓室充滿冷凝水的前提下，關(guān)閉平衡閥，打開正負壓閥門，同時打開平衡容器與汽包相連接的汽相和液相閥門。此時，正壓室與連接平衡容器的豎直導(dǎo)壓管內(nèi)已注滿水，負壓室到平衡容器的基準杯上沿處已注滿水，也就是液位滿量程，變送器輸出值對應(yīng) 20mA。我們可以通過用編程器連接變送器來查看此時的差壓值，通過編程器在變送器上再輸入零液位的差壓值，即將零點做 100%量程負遷移，即零點是一負值，對應(yīng)變送器的輸出 4mA 電流信號。對于平衡容器的調(diào)試主要是考慮正負壓室必須要充滿水，對變送器進行量程的計算和零點的負遷移。在實際的生產(chǎn)中，要注意觀察液位的變化，如果誤差過大，要及時的對差壓的零點進行校正。

在實際的生產(chǎn)中，汽包液位的測量，雙室平衡容器和雙法蘭液位計得到了廣泛的應(yīng)用。雙室平衡容器在機構(gòu)上相對復(fù)雜一些，需要了解其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)才能應(yīng)用到現(xiàn)場進行調(diào)試和安裝。而對于雙法蘭液位計，我公司有了多年的使用經(jīng)驗，在汽包液位測量上使用了雙法蘭液位計，采用高溫高壓的膜片選型要求，實踐證明，能夠?qū)ζ何坏臏y量到達工藝的指標要求，同時減少了對儀表的維護工作，提高了工作效率，保證了裝置的穩(wěn)定運行。