為消除測量受大氣壓力變化的影響選擇壓力變送器

       壓力/差壓變送器在過程控制中廣泛應用, 但其自身特性決定了每種變送器都有一定的局限性,雖然傳感器原理不一, 但都有膜盒或膜片作為過程隔離部件, 隔離部件內灌液以傳遞壓力。傳感器導壓灌充液的物化性質以及接液部分的材質, 影響了變送器的工作, 決定了變送器的應用受工藝過程條件(壓力和溫度)的影響。真空下, 過程隔離膜盒的受力, 灌充液的壓力傳遞都不同于正壓, 法蘭遠傳隔膜密封式變送器受過程條件的影響更大 。

       1　優先選取壓力變送器

測量真空可以使用數顯壓力變送器和表壓力變送器(又稱負壓表), 兩者從本質上都是差壓變送器, 前者以真空為基準, 與大氣壓力無關, 后者以大氣壓為基準, 受大氣壓變化的影響。工藝過程測量, 特別是高真空, 小量程應用時, 為消除測量受大氣壓力變化的影響, 避免混淆和測量誤差, 應優先選擇壓力變送器。

       中國石油天然氣化工廠真空解析工段, 產品順酐在高真空下加熱析出, 極限真空(壓力)約18 mmHg。系統內壓力測量采用了16 臺絕壓表,其中1 臺絕壓表故障, 臨時采用了一臺負壓表來應急。本地海拔750 m , 年平均大氣壓730mmHg , 故儀表測量范圍設置為-730 ～ 0 mmHg , 遠傳DCS監控界面(壓力)則是0 ～ 730 mmHg 。投用后, 發現測量誤差在0 ～ 20 mmHg 之間。經分析確認測量誤差源于參考壓力(大氣壓)變化:系統內真空度恒定時, 大氣壓力升高, DCS 示值降低,反之, 示值升高。于是, 根據本地大氣壓的變化, 頻頻更改儀表的下限和量程。顯然, 壓力表不存在此問題。由于負壓表的參考點往往受氣象條件的變化而改變, 故真空測量時, 盡量選取壓力變送器。

       2　真空下變送器的選型

       儀表選型時, 除了注意儀表工藝過程接液部分材質的過程兼容性外, 還要注意儀表適用的壓力和溫度是相互關聯, 不是彼此獨立的。理想情況下,隔離膜片沒有剛度和彈力, 在傳遞過程壓力時沒有任何壓力損失, 但苛刻的工況又要保證膜片有一定強度, 這要求變送器在適應工況和保證測量精度之間性能均衡。高壓應用時, 同一變送器壓力增高適用的溫度逐漸降低, 這是因為溫度對隔離膜片強度、灌充液的膨脹率等因素的影響, 以下著重討論真空下的應用。

       高溫高真空應用的難點

       真空應用時, 溫度升高, 變送器適用的壓力也會有所提升, 高溫下的高度真空, 是的應用條件, 因為 :高度真空時, 灌充液的沸點大大降低, 工藝溫度超過填充油在該壓力的沸點時,灌充液除膨脹外, 還會部分氣化, 氣化壓力會施加給膜片, 同時也施加給變送器傳感元件;膜片密封系統在灌液前, 系統內很難抽到真空, 灌充液也很難*排除溶解氣體和其他揮發性氣體;高真空時, 外界空氣漏入膜片密封系統風險增加。

       膜片密封系統內可能存在的氣體, 在高溫高真空下膨脹系數倍增(可參考理想氣體狀態方程), 氣壓施加在膜片上會使膜片外鼓甚至破裂, 給儀表帶來性損害。過程溫度過高時, 一般采用法蘭變送器 其壓力傳遞裝置結構更復雜, 遠傳隔膜密封系統灌充液遠遠多于普通變送器, 受影響的程度更大, 故變送器生產廠商, 如羅斯蒙特, ABB , 富士等公司都針對變送器在高溫高真空工況下的應用做了特殊優化處理 。