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摘 要：双法兰变送器使用过程中受膜片接液温度与环境温度的影响，分析产生测量误差原因，供维护和选型人员参考。
关键词： 双法兰；差压变送器；接液温度；环境温度
Abstract: Double flange transmitter uses process by fluid temperature and diaphragm by the influence of the temperature of the environment, and the analysis of measurement error reason, maintenance and selection are as a reference.
Key Words: double flange; differential pressure transmitter; meet fluid temperature; environment temperature
中图分类号：O241.1文献标识码：A文章编号：
1、前言
与其他差压变送器使用环境不同，双法兰差压变送器适用于测量含有杂质、结晶、凝聚或易自聚的被测介质，用普通的差压变送器来测量这些介质可能会引起连接管线的堵塞，所以双法兰差压变送器是比较理想的选择，而且有安装方便、精度高、维护量小等优点，被广泛用来测量液体、气体和蒸汽的流量、液位、密度和压力，然后输出与测得压差相对应的4～20mA DC信号。但在实际应用中，往往忽略了被测介质温度和环境温度的变化所带来的影响。
2、工艺状况
我厂炼油装置中催化裂化分馏塔底液位安装有两块液位测量仪表，一个是带导压管的普通差压变送器，位号LT-1202B；另一个采用的是双法兰差压变送器，位号LT-1202A。分馏塔底液位是个重要参数，操作人员要通过油浆返塔温度、回炼油补塔、油浆外送、油浆回炼和反应深度等来控制分馏塔底液位。所以该液位测量必须准确可靠，以达到工艺生产需求。
变送器安装见图1：
图1图2
3、测量原理及结构图
双法兰差压变送器测量液位是利用其压差测量的方法。
变送器的量程计算通过公式ΔP=ρg h来实现, ρ为所测介质密度Kg/m3，g为重力加速度m/s2，h为所测液位的高度mm，ΔP为变送器测得的压差Pa。
当液位处于最低位置时，变送器正负压膜盒所受的压差值即为零点0%，此时压差ΔP 0% = -ρ硅油g h；
当液位处于最高位置时，变送器正负压膜盒所受的压差值即为量程100%，此时压差ΔP 100% = （ρ介质-ρ硅油）g h
双法兰差压变送器就是通过毛细管内的硅油检测出正负压差的变化，来实现液位的测量。
双法兰差压变送器结构图2所示：
4、存在的问题及原因分析
4.1存在的问题
这两台变送器自装置投产以来，每到冬季或气温变化大时候，就会出现测量不一致的现象，最多相差10%～20%，给操作人员带来困惑，影响生产的平稳操作。经过工艺技术人员通过对物料进出多少来判断，认为带导压管的变送器LT-1202B的测量是准确的，符合生产指标，而双法兰差压变送器LT-1202A存在误差。为此，通过对双法兰差压变送器进行试验分析，找出双法兰差压变送器测量偏差的原因，具有重要的现实意义。
4.2原因分析
双法兰差压变送器测量液位，首先在安装上找原因，安装要求：
1）按HIGH和LOW的标签所示，将法兰隔膜部安装在液罐的高、低侧；
2）毛细管必须安全地固定在罐壁上，以防止风及震动等的影响，如果毛细管太长，应卷在一起用夹子固定；
3）变送器应安装在高压侧过程连接的下方，以使毛细管封入液硅油形成正落压差，高压侧过程连接与变送器的高度应在推荐的高度600mm下方，如果不能将变送器安装在推荐的高压侧过程连接高度的下方时，则用下列算式计算：
h = 〔（P - P0）×dHg×7.5×10-3 〕/ds
P:液罐压力（Pa abs）
P0:变送器最小工作压力（环境温度：-10～50℃）
ds：填充液比重（25℃时）
dHg ：水银比重13.6（25℃时）
h如果小于等于零，将变送器安装在高压侧过程连接下方h（mm）以上的位置；h如果
大于零，将变送器安装在高压侧过程连接上方h（mm）以下的位置。
以上三点是双法兰差压变送器安装的具体要求，按照上述要求，现场经过认真检查计算，均符合安装规定。
4.3变送器参数设置检查
在现场用HART275检查变送器内部参数设置，发现变送器零点发生变化，产生漂
移，变化从何而来，通过进一步检查分析，因为分馏塔底内油浆温度在300℃左右，故变送器在设计时选用注入液为高温型（硅油）C型，见下图：
注入液 接液温度 环境温度
A一般型（硅油） -10～250℃ -10～60℃
B一般型（硅油） -30～180℃ -15～60℃
C高温型（硅油） 10～300℃ 10～60℃
D禁油型（氟油） -20～120℃ -10～60℃
E低温型 -50～100℃ -40～60℃
高温型（硅油）C型注入液接液温度是10～300℃，符合介质要求。然而其环境温度范围要求是10～60℃，此范围在春夏秋季节是符合环境温度要求的，但是在隆冬季节环境温度就相差很远了。硅油的比重与温度有直接关系，在10～300℃时硅油比重为1.09，而在-30～180℃时为0.94，所以，經计算，在10～300℃时
ΔP 0% = -ρ硅油g h = -1.09×9.8×2400 = -25636.8 Pa
当环境温度降到-30～-20℃时，
ΔP 0% = -ρ硅油g h = -0.94×9.8×2400 = -22108.8 Pa
零点从-25636.8 Pa漂移到-22108.8 Pa，
漂移量为〔-22108.8 -（-25636.8）〕/（0.88×9.8×2400）=17.05 %
0.88为介质比重。
所以此时偏差已经达到17.05 %。用HART275编程器，重新设置计算的零点数值后，消除漂移量，其显示的测量值与LT-1202B就基本相同了，二者相差0.9 %。所以，若不消除此漂移量，将严重威胁生产操作。
综上所述，我们一般在选择双法兰差压变送器时，主要是根据操作温度来选择膜片的硅油类型，根据操作压力来选择膜片连接法兰的磅级。但是很多选型人员往往忽略了硅油选型不单单以操作温度为依据，还要注意环境温度对硅油允许范围的影响，特别是在我国东北地区，室外温度甚至达到-40℃，此时硅油比重已经发生了变化，由此而产生测量误差。如果昼夜温差大，也会导致白天与夜间的测量也产生偏差，给操作人员带来误判断，也给仪表维护人员带来维护上的困难。
5、结论
对于操作温度超过300℃的工况，且环境温度达到零下很多时，我们一般不建议使用双法兰差压变送器来测量液位，可考虑用带导压管的差压变送器，并带冲洗设备，或者选用其他类型的测量仪表。
参考文献：
[1]乐嘉谦，《仪表工手册》第二版，化学工业出版社2004.1.
[2]智能变送器选型样本 2003.07.（修订版）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词： 双法兰；差压变送器；接液温度；环境温度
Abstract: Double flange transmitter uses process by fluid temperature and diaphragm by the influence of the temperature of the environment, and the analysis of measurement error reason, maintenance and selection are as a reference.
Key Words: double flange; differential pressure transmitter; meet fluid temperature; environment temperature
中图分类号：O241.1文献标识码：A文章编号：
1、前言
与其他差压变送器使用环境不同，双法兰差压变送器适用于测量含有杂质、结晶、凝聚或易自聚的被测介质，用普通的差压变送器来测量这些介质可能会引起连接管线的堵塞，所以双法兰差压变送器是比较理想的选择，而且有安装方便、精度高、维护量小等优点，被广泛用来测量液体、气体和蒸汽的流量、液位、密度和压力，然后输出与测得压差相对应的4～20mA DC信号。但在实际应用中，往往忽略了被测介质温度和环境温度的变化所带来的影响。
2、工艺状况
我厂炼油装置中催化裂化分馏塔底液位安装有两块液位测量仪表，一个是带导压管的普通差压变送器，位号LT-1202B；另一个采用的是双法兰差压变送器，位号LT-1202A。分馏塔底液位是个重要参数，操作人员要通过油浆返塔温度、回炼油补塔、油浆外送、油浆回炼和反应深度等来控制分馏塔底液位。所以该液位测量必须准确可靠，以达到工艺生产需求。
变送器安装见图1：
图1图2
3、测量原理及结构图
双法兰差压变送器测量液位是利用其压差测量的方法。
变送器的量程计算通过公式ΔP=ρg h来实现, ρ为所测介质密度Kg/m3，g为重力加速度m/s2，h为所测液位的高度mm，ΔP为变送器测得的压差Pa。
当液位处于最低位置时，变送器正负压膜盒所受的压差值即为零点0%，此时压差ΔP 0% = -ρ硅油g h；
当液位处于最高位置时，变送器正负压膜盒所受的压差值即为量程100%，此时压差ΔP 100% = （ρ介质-ρ硅油）g h
双法兰差压变送器就是通过毛细管内的硅油检测出正负压差的变化，来实现液位的测量。
双法兰差压变送器结构图2所示：
4、存在的问题及原因分析
4.1存在的问题
这两台变送器自装置投产以来，每到冬季或气温变化大时候，就会出现测量不一致的现象，最多相差10%～20%，给操作人员带来困惑，影响生产的平稳操作。经过工艺技术人员通过对物料进出多少来判断，认为带导压管的变送器LT-1202B的测量是准确的，符合生产指标，而双法兰差压变送器LT-1202A存在误差。为此，通过对双法兰差压变送器进行试验分析，找出双法兰差压变送器测量偏差的原因，具有重要的现实意义。
4.2原因分析
双法兰差压变送器测量液位，首先在安装上找原因，安装要求：
1）按HIGH和LOW的标签所示，将法兰隔膜部安装在液罐的高、低侧；
2）毛细管必须安全地固定在罐壁上，以防止风及震动等的影响，如果毛细管太长，应卷在一起用夹子固定；
3）变送器应安装在高压侧过程连接的下方，以使毛细管封入液硅油形成正落压差，高压侧过程连接与变送器的高度应在推荐的高度600mm下方，如果不能将变送器安装在推荐的高压侧过程连接高度的下方时，则用下列算式计算：
h = 〔（P - P0）×dHg×7.5×10-3 〕/ds
P:液罐压力（Pa abs）
P0:变送器最小工作压力（环境温度：-10～50℃）
ds：填充液比重（25℃时）
dHg ：水银比重13.6（25℃时）
h如果小于等于零，将变送器安装在高压侧过程连接下方h（mm）以上的位置；h如果
大于零，将变送器安装在高压侧过程连接上方h（mm）以下的位置。
以上三点是双法兰差压变送器安装的具体要求，按照上述要求，现场经过认真检查计算，均符合安装规定。
4.3变送器参数设置检查
在现场用HART275检查变送器内部参数设置，发现变送器零点发生变化，产生漂
移，变化从何而来，通过进一步检查分析，因为分馏塔底内油浆温度在300℃左右，故变送器在设计时选用注入液为高温型（硅油）C型，见下图：
注入液 接液温度 环境温度
A一般型（硅油） -10～250℃ -10～60℃
B一般型（硅油） -30～180℃ -15～60℃
C高温型（硅油） 10～300℃ 10～60℃
D禁油型（氟油） -20～120℃ -10～60℃
E低温型 -50～100℃ -40～60℃
高温型（硅油）C型注入液接液温度是10～300℃，符合介质要求。然而其环境温度范围要求是10～60℃，此范围在春夏秋季节是符合环境温度要求的，但是在隆冬季节环境温度就相差很远了。硅油的比重与温度有直接关系，在10～300℃时硅油比重为1.09，而在-30～180℃时为0.94，所以，經计算，在10～300℃时
ΔP 0% = -ρ硅油g h = -1.09×9.8×2400 = -25636.8 Pa
当环境温度降到-30～-20℃时，
ΔP 0% = -ρ硅油g h = -0.94×9.8×2400 = -22108.8 Pa
零点从-25636.8 Pa漂移到-22108.8 Pa，
漂移量为〔-22108.8 -（-25636.8）〕/（0.88×9.8×2400）=17.05 %
0.88为介质比重。
所以此时偏差已经达到17.05 %。用HART275编程器，重新设置计算的零点数值后，消除漂移量，其显示的测量值与LT-1202B就基本相同了，二者相差0.9 %。所以，若不消除此漂移量，将严重威胁生产操作。
综上所述，我们一般在选择双法兰差压变送器时，主要是根据操作温度来选择膜片的硅油类型，根据操作压力来选择膜片连接法兰的磅级。但是很多选型人员往往忽略了硅油选型不单单以操作温度为依据，还要注意环境温度对硅油允许范围的影响，特别是在我国东北地区，室外温度甚至达到-40℃，此时硅油比重已经发生了变化，由此而产生测量误差。如果昼夜温差大，也会导致白天与夜间的测量也产生偏差，给操作人员带来误判断，也给仪表维护人员带来维护上的困难。
5、结论
对于操作温度超过300℃的工况，且环境温度达到零下很多时，我们一般不建议使用双法兰差压变送器来测量液位，可考虑用带导压管的差压变送器，并带冲洗设备，或者选用其他类型的测量仪表。
参考文献：
[1]乐嘉谦，《仪表工手册》第二版，化学工业出版社2004.1.
[2]智能变送器选型样本 2003.07.（修订版）
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。