雙法蘭差壓變送器在尿素工程中的應用

介紹了改制后的雙法蘭差壓變送器的結(jié)構(gòu)特點與性能指標, 客觀地說明了它的適用原理和使用中的注意事項。年產(chǎn)4 萬噸尿素工程二段蒸發(fā)器尿素液位的測量, 是該崗位生產(chǎn)過程中正常運行所必須進行監(jiān)測和控制的重要化工參數(shù)之一。

它要求檢測儀表具備20m的量程上限,2.5MPa額定工作壓力, 140℃ 工作溫度, 抗化學腐蝕等性能; 并且在結(jié)構(gòu)上要有足夠長的導壓管和附加遷移機構(gòu)來適應管路敷設(shè)和安裝位置的需要; 要具有插入式測量頭以避免引出介質(zhì)結(jié)晶而使測量失效。

為此, 我廠改制裝配了一種專用雙插入式氣動法蘭差壓變送器代替常規(guī)差壓變送器, 被不少中小化肥廠采用, 取得了較好應用效果?，F(xiàn)場安裝使用要求及儀表改進措施二段蒸發(fā)器出口管尿液位測量范圍: o ~20m , 操作壓力：0.23~0.28MPa，操作溫度：130~140℃，主要成分    ：熔融尿素液。

其中一例的主要參數(shù)為：

介質(zhì)密度：p=1210kg/m3

上下法蘭間距離：h=15.65m

變化液位高度：h=15.65m

初始液位高度：h0=0 m

導壓管長度（單長）：L1=L2=18m

導管內(nèi)硅油密度：Pv=950kg/m3

計算液位高度作用在變送器上的量程上限△Pmax: ( K P a ) 由式( 1 ) 確定:

代入各已知參數(shù)得

  B=18.65X950X9.81=173.81 (KPa)

    根據(jù)用戶要求，一般均將童程向上回整到系列數(shù)值，取△Pmax=200KPa，負遷移量按計算數(shù)值，用調(diào)整儀表遷移機構(gòu)方法平衡B值。

    生產(chǎn)過程中，當操作溫度下降時，熔融狀態(tài)的尿素液極易結(jié)晶凝固;操作溫度偏高時，將會發(fā)生下列異構(gòu)化反應:CO(NH2)2 =NH,CNO =HCNO+NH,其中生成的氫氰酸(HCNO)對不銹鋼的腐蝕相當強烈，既使瞬間發(fā)生的侵蝕作用，對厚壁設(shè)備相對影響不大，但對厚度只有0.15mm的儀表膜片的影響就十分明顯，多次積累必然會給測量帶來不良后果，輕者會使膜片變薄失穩(wěn)，重則因腐蝕穿孔漏油使儀表失效。

    為防止介質(zhì)結(jié)晶造成測量失靈，配置插入式測量頭深入管道壁內(nèi)，提高測量靈敏度;采用鉻18鎳12鋁(欽)、含鑰2^-3%的奧氏體不銹鋼和優(yōu)基合金材料制成的感測膜片抗介質(zhì)腐蝕。實踐證明，國產(chǎn)Nb-Mo-Zr---Ti妮合金膜片材料比鉻18鎳12鑰不銹鋼有更強的耐蝕性，有資料介紹，妮也是抗氨基甲酸按的理想材料之一。

    選用妮合金膜片代替了用戶曾經(jīng)提出的在不銹鋼膜片上貼F-46 (聚全氟乙丙烯)保護膜方案，避免了繁瑣的貼膜工序和因增加感測膜片厚度造成的附加誤差，消除了因F-46的滲透使不銹鋼膜片點蝕泄漏故障。

    現(xiàn)場要求敷設(shè)導壓管長度比常規(guī)變送器增加10^-18m，因而增大了儀表的壓力損失和信號傳遞時間。利用調(diào)配感測膜片與測量膜盒有效面比值的方法增加測量力(比中量程差壓變送器提高2.1倍)。適當降低導壓管內(nèi)硅油粘度，減少動態(tài)下由摩擦阻力引起的壓力降.采取雙向抽真空生產(chǎn)工藝使儀表內(nèi)腔成為單相液體傳壓系統(tǒng)，以保證測量信號的傳遞速度和準確度。

3、改進后儀表的主要特點和性能指標

    為尿素工程二段蒸發(fā)器組裝的尿素液位變送器，量程上限200MPa,額定工作壓力6.4KPa，被測介質(zhì)溫度一20-150°C，測量頭插入深度150mm，導壓管總長40m(單長每根20m)，信號傳遞時間不超過lOs，精度等級1. 5級，溫度和靜壓誤差指標，符合ZBN15003-87(QDZ氣動單元組合儀表差壓變送器》標準規(guī)定。

4、應用效果和注意問題

    “七五”期間開工投產(chǎn)的小化肥30多個廠家尿素工程選訂了這種儀表，用來測定蒸發(fā)器出口管尿素液液位。一般正常操作運行時間1至1.5年。河南輝縣化肥廠評價說“該產(chǎn)品性能可靠，工作穩(wěn)定，適應面廣，抗腐蝕性強，特別是膜片直接與尿液接觸，能夠連續(xù)長周期正常使用18個月以上。”可見這種遠傳防腐型插入式雙法蘭差壓變送器是一種在大量程、高溫、高粘度、易結(jié)晶、強腐蝕場合下較適用的一種液位測盆儀表。

    調(diào)試、安裝使用中要注意以下幾個問題:

    a.變送器都是帶負遷移機構(gòu)并置于遷移狀態(tài)出廠的。

    當變送器接通140KPa氣源后，未加輸入信號△P時，輸出壓力Pth不是指示在20KPa上，而是在100KPa左右，見圖2中曲線①，這是正常現(xiàn)象，不要當成故障去調(diào)節(jié)零點彈簧和遷移彈簧以及量程支點螺母，改變輸出壓力，而應在負壓室一側(cè)接入計算的負遷移量B值(實例中B=173. 8IKPa，因負遷移量與輸入信號作用方向相反，故在橫座標上為負值)，才能使輸出壓力接近子20KPa,經(jīng)過調(diào)零使輸出壓力等于 20KPa后，再從正壓室一側(cè)輸入測量信號，使儀表處于如圖中曲線②表示的工作狀態(tài)。

    b.導壓管要固定牢靠，避免管路晃動引起信號壓力波動;導壓管的彎曲半徑不應小于150mm，免得致使管截面變小堵塞，妨礙壓力傳播;要特別注意防止磕碰感測膜片，砸傷、踏斷導壓管，確保儀表內(nèi)部始終處在充滿硅油、嚴格密封狀態(tài)下正常運行。