在液位測(cè)量中有一類使用量特別廣泛的液位測(cè)量?jī)x表，就是法蘭式液位變送器，法蘭式液位計(jì)變送器的選型分單、雙法蘭之分。單法蘭液位變送器是指變送器的正壓側(cè)是法蘭結(jié)構(gòu)，直接與測(cè)量介質(zhì)的接口相連，負(fù)壓側(cè)是釆用引壓管將測(cè)量介質(zhì)與變送器的容室相連。
單法蘭液位變送器的特點(diǎn)就是測(cè)量精度高，在測(cè)量技術(shù)指標(biāo)上有優(yōu)異的表現(xiàn)，但要求比較嚴(yán)格，要求負(fù)壓管道須密封，對(duì)于變送器進(jìn)行沒(méi)量程遷移，校驗(yàn)時(shí)應(yīng)將負(fù)壓管道內(nèi)的介質(zhì)液體的誤差遷移掉。
雙法蘭液位變送器是指變送器的正、負(fù)壓側(cè)均是法蘭結(jié)構(gòu)，可與需測(cè)量的容器測(cè)管道直接相連。優(yōu)點(diǎn)是安裝容易，校驗(yàn)方便，不需量程遷移。缺點(diǎn)是測(cè)量精度不髙，測(cè)量中由于法蘭與變送器之間釆用彈性軟管連接，內(nèi)部應(yīng)該是充滿硅油，因此就會(huì)對(duì)于介質(zhì)壓測(cè)力變化的傳遞產(chǎn)生偏差，包括外界的溫度變化也會(huì)影響到硅油的性能，難免會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。
單法蘭液位計(jì)和雙法蘭液位計(jì)都是釆用靜壓式測(cè)量的液位計(jì)，單法蘭液位計(jì)測(cè)量的是敞開(kāi)式容器的液位，單法蘭液位變送器有設(shè)計(jì)原理先測(cè)進(jìn)、品種規(guī)格齊全、安裝使用簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。
雙法蘭液位計(jì)測(cè)量的是密閉式容器的液位；雙法蘭液位變送器由差壓變送器測(cè)與智能放大板組合，可構(gòu)成智能遠(yuǎn)傳壓力、差壓變送器，與符合HART協(xié)議的手測(cè)操器配合，可以相互通訊，進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控。
1.測(cè)量原理計(jì)算方法
生產(chǎn)中設(shè)定法蘭式液位變送器量程及上下限很重要。在油田生產(chǎn)過(guò)程中,被測(cè)介質(zhì)始終以液態(tài)的形式出現(xiàn)。由帕斯卡定律可知,流體在底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)只與其本身的密度和高度有關(guān)。
單法蘭液位變送器,其量程范圍好確定,只要知道其安裝的底部位置距容器的zui大高度即可。如某罐安裝一臺(tái)單法蘭液位變送器,其距罐頂部高度為10m,那么由公式計(jì)算可得其量程范圍為100kPa。當(dāng)然考慮到罐高為10m,同時(shí)為了避免超出范圍,可選定量程值為120kPa。單法蘭液位變送器存在正遷移情況,這也是根據(jù)生產(chǎn)需要而定。雙法蘭液位變送器比較特殊,由正負(fù)兩個(gè)感壓膜片組成,各通過(guò)一段密封內(nèi)充硅油的毛細(xì)引壓管與表的正負(fù)壓室連接。安裝后,連接負(fù)引壓管的法蘭升高,其內(nèi)的硅油就對(duì)負(fù)壓室產(chǎn)生了壓強(qiáng)。因此,為了保證測(cè)量值的準(zhǔn)確性,消除負(fù)壓室?guī)?lái)的影響,雙法蘭液位變送器安裝后,其量程必須進(jìn)行負(fù)遷移,具體算法如下:假設(shè)安裝后兩法蘭間的高度為h,儀表量程為ρ介gH,其負(fù)壓室壓強(qiáng)為ρ硅gH,因此該表的遷移量為ρ介gH,遷移后該表的下上限為-測(cè)ρ硅gH—(ρ介-測(cè)ρ硅)gH,此值計(jì)算完畢后,變?yōu)樵摫淼南?、上限值了。在以后的?shí)際安裝過(guò)程中,只要上、下間兩法蘭的距離不變,變送器安裝在何位置都不會(huì)影響檢測(cè)液位的結(jié)果。
2.安裝后運(yùn)行調(diào)試工作
法蘭式液位變送器安裝完畢后,在應(yīng)用前需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試,使法蘭式液位變送器檢測(cè)顯示的結(jié)果與實(shí)際被測(cè)液位符合,以滿足生產(chǎn)上的要求。由于原油的密度(0.85左右)比水的密度(1.0)要小一些,而且通常情況下,測(cè)量的介質(zhì)并不是純油或純水,有些情況下是油水混合物,這樣油水混合物的密度就是一個(gè)變量。這一客觀因素的存在就要求法蘭式液位變送器安裝投運(yùn)后需不斷進(jìn)行調(diào)試,使其檢測(cè)顯示的結(jié)果盡可能地與實(shí)際被測(cè)液位接近,以便滿足油田生產(chǎn)上的需要。
3.檢測(cè)液位的影響因素
法蘭式液位變送器安裝后,其檢測(cè)顯示的液位數(shù)值與實(shí)際容器內(nèi)的液位是否相符要受到各種因素的影響,根據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié),影響因素主要有下面幾個(gè)方面:
(1)安裝位置。
法蘭式液位變送器感壓部位都不安裝在容器的底部,而是安裝在離容器底部有一段距離的位置。儀表投運(yùn)后,要把這段距離加到二次表或微機(jī)的量程中,不能忽略這一過(guò)程。法蘭式液位變送器開(kāi)孔安裝的位置要離容器的進(jìn)出液管線口遠(yuǎn)一些,避免液體進(jìn)出流動(dòng)及對(duì)儀表感壓膜片沖擊造成對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
(2)被測(cè)介質(zhì)。
法蘭式液位變送器投運(yùn)后,還要注意進(jìn)入容器內(nèi)的被測(cè)介質(zhì)是什么,是原油、水還是油水混合物。這是因?yàn)楸粶y(cè)介質(zhì)的不同,其密度也不同,這就會(huì)影響到法蘭式液位變送器檢測(cè)的結(jié)果,就會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。這種情況下,要消除這類誤差,就要考慮實(shí)際生產(chǎn)中被測(cè)介質(zhì)的密度。
(3)感壓膜片損壞壓力受阻。
法蘭式液位變送器依靠其感壓膜片來(lái)接收液位產(chǎn)生的壓力,感壓膜片面積較大,而且是暴露在外,安裝時(shí)一定要注意,感壓膜片不能受到任何的損傷。一旦受到損壞而造成感壓膜變形,該法蘭式液位變送器就不能正常運(yùn)行工作了。法蘭式液位變送器通常用來(lái)檢測(cè)那些粘稠、易堵的介質(zhì)。其感壓膜片雖然感壓面積較大,但長(zhǎng)期被一部份介質(zhì)包圍,而這些介質(zhì)又不流動(dòng),時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)造成這部份介質(zhì)老化、凝結(jié),將法蘭式液位變送器感壓膜片密封住,致使感壓膜片與實(shí)際液位隔離,檢測(cè)液位不準(zhǔn)確。
(4)引壓管受損、堵塞或進(jìn)液。
雙法蘭液位變送器通過(guò)毛細(xì)引壓管將正負(fù)感壓膜片與正負(fù)壓室連接,如果兩根毛細(xì)引壓管有任一個(gè)折斷或漏油,該表無(wú)法正常工作。因此,安裝或維修維護(hù)雙法蘭液位變送器時(shí),注意不能讓毛細(xì)引壓管受到損壞。單法蘭液位變送器安裝在密閉容器上測(cè)量液位時(shí),其負(fù)壓室需連接一個(gè)引壓管與密閉容器的頂端連通,用以消除容器中的系統(tǒng)壓力。負(fù)引壓管由于與容器內(nèi)部直接相通,這樣容易進(jìn)入蒸汽,蒸汽遇冷后凝聚成液體,積累在引壓管內(nèi),或某種原因引壓管內(nèi)充液,使引壓管內(nèi)液體存在液位,就會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果;如果單法蘭液位變送器在儀表箱的保暖措施不好,在冬季寒冷天氣,就會(huì)使引壓管內(nèi)的液體凍結(jié),造成負(fù)壓室與容器的壓力隔絕,使儀表失去檢測(cè)功能。
4.應(yīng)用中的故障現(xiàn)象及處理方法
從實(shí)際維修維護(hù)上看,法蘭式液位變送器測(cè)量液位時(shí)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象主要有下面一些:
(1)顯示值固定不變。
當(dāng)法蘭液式液位變送器傳遞給相應(yīng)的二次儀表或微機(jī)上的顯示值固定不變時(shí),多是由于感壓膜片受阻或該表內(nèi)部電子元件損壞造成的。如果用手操器信號(hào)能夠與該表信號(hào)相互傳遞,說(shuō)明表的感壓膜片受阻。如果手操器信號(hào)無(wú)法進(jìn)入該表,判斷表內(nèi)的電子元件損壞。
(2)顯示值為負(fù)數(shù)。
當(dāng)二次儀表或微機(jī)上的顯示值為負(fù)數(shù)時(shí),多是由于引壓管堵塞或進(jìn)液過(guò)多造成的。解決辦法疏通引壓管即可。
(3)實(shí)際液位值與顯示值相差大。
當(dāng)二次儀表或微機(jī)上的顯示值比實(shí)際值要小時(shí),多是由于被測(cè)介質(zhì)密度差異較大或安裝位置引起的。如容器內(nèi)原來(lái)測(cè)量的介質(zhì)是原油,后來(lái)改為測(cè)量水或油水混合物。容器內(nèi)的液位越高,那么實(shí)際液位值與儀表顯示值相差也就越大。解決方法是重新調(diào)整微機(jī)的量程范圍,與實(shí)際被測(cè)介質(zhì)對(duì)應(yīng)上。還有,其安裝位置距容器底部的距離也可能沒(méi)有加進(jìn)去,在二次儀表或微機(jī)中的量程中加入此值即可。
E+H壓力變送器也就是說(shuō)不用拆除導(dǎo)壓管就可校準(zhǔn)差壓變送器。
對(duì)差壓變送器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，先把三閥組的正、負(fù)閥門關(guān)閉，打開(kāi)平衡閥門，然后旋松排氣、排液閥或旋塞放空，然后用自制的接頭來(lái)代替接正壓室的排氣、排液閥或旋塞；而負(fù)壓室則保持旋松狀態(tài)，使其通大氣。
現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)差壓變送器
E+H壓力變送器壓力源通過(guò)膠皮管與自制接頭相連接，關(guān)閉平衡閥門，并檢查氣路密封情況，然后把電流表(電壓表)、手操器接入變送器輸出電路中，通電預(yù)熱后開(kāi)始校準(zhǔn)。我們知道不管什么型號(hào)的差壓變送器，其正、負(fù)壓室都有排氣、排液閥或旋塞；這就為我們現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)差壓變送器提供了方便。
E+H壓力變送器檢查壓力接口是否漏氣或者被堵住，如果確認(rèn)不是，檢查接線方式，如接線無(wú)誤再檢查電源，如電源正常再察看傳感器零位是否有輸出，或者進(jìn)行簡(jiǎn)單加壓看輸出是否變化，有變化證明傳感器沒(méi)有損壞，如果無(wú)變化傳感器即已經(jīng)損壞。出現(xiàn)這種情況的其他原因還可能是儀表?yè)p壞，或者整個(gè)系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)的問(wèn)題。
E+H壓力變送器一般是因?yàn)槊芊馊σ?guī)格原因（太軟或太厚），傳感器擰緊時(shí)，密封圈被壓縮到傳感器引壓口里面堵塞傳感 器，加壓時(shí)壓力介質(zhì)進(jìn)不去，但是壓力很大時(shí)突然沖開(kāi)密封圈，壓力傳感器受到壓力而變化，而壓力再次降低時(shí)，密封圈又回位堵住引壓口，殘存的壓力釋放不出，因此傳感器零位又下不來(lái)。E+H壓力變送器排除此原因的zui佳方法是將傳感器卸下，直接察看零位是否正常，如果正常更換密封圈再試。
根據(jù)被測(cè)壓力量程選型
一般情況下，按實(shí)際測(cè)量壓力為測(cè)量范圍的80%選取。
要考慮系統(tǒng)的zui大壓力。一般來(lái)說(shuō)，壓力變送器器壓力范圍zui大值應(yīng)該達(dá)到系統(tǒng)zui大壓力值的1．5倍。一些水壓和過(guò)程控制，有壓力尖峰或者連續(xù)的脈沖。這些尖峰可能會(huì)達(dá)到“zui大”壓力的5倍甚至10倍，可能造成變送器的損壞。連續(xù)的高壓脈沖，接近或者超過(guò)變送器的zui大額定壓力，會(huì)縮短變送器的實(shí)用壽命。但提高變送器額定壓力會(huì)犧牲變送器的分辨率?？梢栽谙到y(tǒng)中使用緩沖器來(lái)減弱尖峰，這會(huì)降低傳感器的響應(yīng)速度。
壓力變送器一般設(shè)計(jì)成能在2億個(gè)周期中承受zui大壓力而不會(huì)降低性能。在選擇變送器時(shí)可在系統(tǒng)性能與變送器壽命之間找到一個(gè)折中的解決方案。
E+H壓力變送器如果偏差非常大，應(yīng)使用高精度儀表（至少此儀表高于壓力表和傳感器）進(jìn)行參照。 微差壓變送器安裝位置對(duì)零位輸出的影響微差壓變送器由于其測(cè)量范圍很小，變送器中傳感元件的自重即會(huì)影響到微差壓變送器的輸出，因此在安裝微差壓變送器出現(xiàn)的零位變化情況屬正常情況。
安裝時(shí)應(yīng)使變送器的壓力敏感件軸向垂直于重力方向，E+H壓力變送器如果安裝條件限制，則應(yīng)安裝固定后調(diào)整變送器零位到標(biāo)準(zhǔn)值。
壓力變送器測(cè)量部分敏感部件采用全焊接結(jié)構(gòu)，電子線路部分采用波峰焊接和接插件安裝方式，整體結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐用，故障甚少。對(duì)絕大多數(shù)使用者來(lái)就，如發(fā)現(xiàn)敏感部件出現(xiàn)故障，一般無(wú)法自行修復(fù)，應(yīng)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其整體部件。
一、壓力變送器測(cè)量部分的檢查
壓力變送器測(cè)量部分產(chǎn)生的故障，都會(huì)引起壓力變送器無(wú)輸出或輸出不正常，因此應(yīng)首先檢查壓力變送器的測(cè)量敏感部件。
1.拆下法蘭，檢查敏感部件隔離膜片有無(wú)變形，破損和漏油現(xiàn)象發(fā)生。
2.拆下補(bǔ)償板，不取出敏感部件，檢查插針對(duì)殼體的絕緣電阻，在電壓不超過(guò)100V的情況下，絕緣電阻不應(yīng)小于100M。
3.接通電路和氣路，當(dāng)壓力信號(hào)為量程上限值時(shí)，關(guān)閉氣源，輸出電壓和讀數(shù)值應(yīng)穩(wěn)定不動(dòng)。如果輸出電壓下降，則說(shuō)明壓力變送器有泄漏，可用肥皂水檢查出泄漏部位。
二、壓力變送器電路部分的檢查
1.接通電源，在給定輸入壓力信號(hào)后，檢查壓力變送器輸出端電壓信號(hào)的狀態(tài)。若無(wú)輸出電壓，應(yīng)首先檢查電源電壓是否正常；是否符合供電要求；電源與壓力變送器及負(fù)載設(shè)備之間有無(wú)接線錯(cuò)誤。如果壓力變送器接線端子上無(wú)電壓或極性接反均可造成壓力變送器無(wú)電壓信號(hào)輸出。排除上述原因，則應(yīng)進(jìn)一步檢查放大器板線路中元件有無(wú)損壞問(wèn)題；線路板接插件有無(wú)接觸不良現(xiàn)象，可采取對(duì)照正常儀表的測(cè)量電壓與故障儀表對(duì)應(yīng)的測(cè)量電壓相比較的方法，確定故障點(diǎn)，必要的情況下可更換有故障的放大器板。在對(duì)流量型壓力變送器檢查時(shí)，對(duì)J型放大器板應(yīng)特別要注意采取防靜電措施。
2.接通電源，在給定輸入壓力信號(hào)后，若壓力變送器輸出過(guò)高(大于10VDC)，或輸出過(guò)低(小于2.0VDC)，且改變輸入壓力信號(hào)和調(diào)整零點(diǎn)、量程螺釘時(shí)輸出均無(wú)反應(yīng)。對(duì)于這類故障，除檢查壓力變送器測(cè)量部分敏感部件有無(wú)異常外，應(yīng)檢查壓力變送器放大器板上“振蕩控制電路部分"工作正常與否。高頻變壓器T1-12之間正常峰值電壓應(yīng)為25~35VP-P；頻率約為32kHz。其次檢查放大器板上各運(yùn)算放大器的工作狀況；各部分的元器件有無(wú)損壞問(wèn)題等。此類故障需要更換放大器板。
3.壓力變送器在線路設(shè)計(jì)和工藝裝配質(zhì)量上要求都十分嚴(yán)格，在實(shí)際使用中對(duì)出現(xiàn)的線路故障，經(jīng)檢查確認(rèn)后可以與生產(chǎn)廠家聯(lián)系更換其故障線路板，以確保儀表長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性和可靠性。
三、現(xiàn)場(chǎng)故障檢查施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的故障
絕大多數(shù)是由于使用和安裝方法不當(dāng)引起的，歸納起來(lái)有幾個(gè)方面。
1.一次元件(孔板、遠(yuǎn)傳測(cè)量接頭等)堵塞或安裝形式不對(duì)，取壓點(diǎn)不合理。
2.引壓管泄漏或堵塞，充液管里有殘存氣體或充氣管里有殘存液體，壓力變送器過(guò)程法蘭中存有沉積物，形成測(cè)量死區(qū)。
3.壓力變送器接線不正確，電源電壓過(guò)高或過(guò)低，指示表頭與儀表接線端子連接處接觸不良。
4.沒(méi)有嚴(yán)格按照技術(shù)要求安裝，溫度變送器安裝方式和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不符合技術(shù)要求。以上出現(xiàn)的故障都會(huì)引起壓力變送器輸出不正?；驕y(cè)量不準(zhǔn)確，但經(jīng)過(guò)細(xì)心檢查，嚴(yán)格按照技術(shù)要求使用和安裝，及時(shí)采取有效措施，問(wèn)題都可以排除，對(duì)不能處理的故障，應(yīng)將壓力變送器送到實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)廠家做進(jìn)一步檢查。
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