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當(dāng)前位置:四川凱立森儀表制造有限公司>>技術(shù)文章>>壓力/差壓變送器的應(yīng)用及選型
在壓力/差壓變送器的選用上主要依據(jù):以被測介質(zhì)的性質(zhì)指標(biāo)為準(zhǔn),以節(jié)約資金、便于安裝和維護(hù)為參考。如被測介質(zhì)為高黏度易結(jié)晶強(qiáng)腐蝕的場合,必須選用隔離型變送器。
在選型時要考慮它的介質(zhì)對膜盒金屬的腐蝕,一定要選好膜盒材質(zhì),否則使用后很短時間就會將外膜片腐蝕壞,法蘭也會被腐蝕壞造成設(shè)備和人身事故,所以材質(zhì)選擇非常重要。變送器的膜盒材質(zhì)有普通不銹鋼、304不銹鋼、316L不銹鋼、鉭膜盒材質(zhì)等。
在選型時要考慮被測介質(zhì)的溫度,如果溫度高一般為200℃~400℃,要選用高溫型,否則硅油會產(chǎn)生汽化膨脹,使測量不準(zhǔn)。
在選型時要考慮設(shè)備工作壓力等級,變送器的壓力等級必須與應(yīng)用場合相符合。從經(jīng)濟(jì)角度上講,外膜盒及插入部分材質(zhì)比較合適,但連接法蘭可以選用碳鋼、鍍鉻,這樣會節(jié)約很多資金。
隔離型壓力變送器選用最好是選用螺紋連接形式的,這樣既節(jié)約資金安裝又方便。
對于普通壓力和差壓變送器選型,也要考慮被測介質(zhì)的腐蝕性問題,但使用的介質(zhì)溫度可以不考慮,因為普通型壓變是引壓到表內(nèi),長期工作溫度為常溫,但普通型使用的維護(hù)量要比隔離型大。首先是保溫問題,在北方冬季零下,導(dǎo)壓管會結(jié)冰,變送器無法工作甚至損壞,這就需要增加伴熱和保溫箱等。
從經(jīng)濟(jì)角度上來講,選用變送器時,只要不是易結(jié)晶介質(zhì)都可以采用普通型變送器,而且對于低壓易結(jié)晶介質(zhì)也可以加吹掃介質(zhì)來間接測量(只要工藝允許用吹掃液或氣),應(yīng)用普通型變送器就是要求維護(hù)人員多進(jìn)行定時檢查,包括各種導(dǎo)壓管是否泄漏、吹掃介質(zhì)是否正常、保溫是否良好等,只要維護(hù)好,大量使用普通型變送器一次性投資會節(jié)約很多。
從選用變送器測量范圍上來說,一般變送器都具有一定的量程可調(diào)范圍,最好將使用的量程范圍設(shè)在它量程的1/4~3/4段,這樣精度會有保證,對于微差壓變送器來說更是重要。實踐中有些應(yīng)用場合(液位測量)需要對變送器的測量范圍遷移,根據(jù)現(xiàn)場安裝位置計算出測量范圍和遷移量,遷移有正遷移和負(fù)遷移之分。
目前,智能變送器已相當(dāng)普及,它的特點(diǎn)是精度高、可調(diào)范圍大,而且調(diào)整非常方便、穩(wěn)定性好,選型時應(yīng)多考慮。
二、 核心產(chǎn)品系列與適用場景
壓力 / 差壓變送器以高穩(wěn)定性、寬量程比、強(qiáng)抗干擾能力著稱,廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、冶金、水處理等領(lǐng)域。以下是系統(tǒng)化的應(yīng)用場景與選型方法。
1. 差壓變送器
差壓變送器通過測量兩點(diǎn)壓力差,間接計算液位、流量、密度等參數(shù),是工業(yè)過程控制的核心儀表。
液位測量
應(yīng)用:儲罐、反應(yīng)釜、精餾塔的液位監(jiān)測(敞口 / 密閉容器均適用)。
原理:利用靜壓差公式 ΔP=ρgh,通過差壓換算液位高度。
選型要點(diǎn):密閉容器需配置遠(yuǎn)傳密封裝置(毛細(xì)管),避免介質(zhì)腐蝕或結(jié)晶堵塞;高溫工況選充液式遠(yuǎn)傳膜片。
流量測量
應(yīng)用:與孔板、文丘里管、噴嘴等節(jié)流裝置配套,測量氣體、液體、蒸汽的流量。
原理:基于伯努利方程,差壓與流量的平方成正比。
選型要點(diǎn):根據(jù)節(jié)流裝置的差壓范圍選擇變送器量程(建議正常流量對應(yīng)變送器 70%~80% 量程);蒸汽測量需配置溫度 / 壓力補(bǔ)償模塊。
密度測量
應(yīng)用:在線監(jiān)測漿液、混合液的密度(如原油、泥漿、化工溶液)。
原理:固定兩點(diǎn)高度差,差壓值與介質(zhì)密度成正比。
選型要點(diǎn):選擇高靜壓差壓變送器,耐受容器的高工作壓力。
2. 壓力變送器
直接測量絕對壓力、表壓、負(fù)壓(真空度),適用于設(shè)備或管路的壓力監(jiān)測。
表壓測量
應(yīng)用:泵出口壓力、管道工作壓力、反應(yīng)釜壓力控制。
選型要點(diǎn):根據(jù)工藝壓力范圍選擇量程(留有 1.5~2 倍過載余量);腐蝕介質(zhì)選哈氏合金 / 鉭材質(zhì)膜片。
絕對壓力測量
應(yīng)用:真空系統(tǒng)(如蒸餾塔、真空干燥機(jī))、海拔高度相關(guān)的壓力監(jiān)測。
選型要點(diǎn):選擇標(biāo)注 “絕壓(AP)” 的型號,避免用表壓變送器替代。
高壓力測量
應(yīng)用:高壓加氫裝置、油氣井井口壓力、蒸汽管網(wǎng)。
三、 關(guān)鍵選型參數(shù)與原則
選型需結(jié)合工藝介質(zhì)、工況條件、精度要求、輸出信號四大核心要素,按以下步驟確定型號:
1. 確定測量類型
2. 確認(rèn)工藝工況參數(shù)
介質(zhì)特性
腐蝕性(如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿):膜片材質(zhì)選鉭(Ta)、哈氏合金 C-276;
粘稠 / 易結(jié)晶(如原油、漿料):配置遠(yuǎn)傳密封 + 毛細(xì)管,防止引壓管堵塞;
易燃易爆(如油氣):選擇隔爆 / 本安型防爆認(rèn)證(Ex d IIC T6 / Ex ia IIC T6)。
溫度范圍
介質(zhì)溫度:超出變送器耐受范圍時,需加冷凝罐 / 散熱器;
環(huán)境溫度:戶外安裝選寬溫型號,低溫工況需配置伴熱裝置。
壓力范圍
正常工作壓力:對應(yīng)變送器量程的 30%~70%,保證測量精度;
最大工作壓力:選擇過載能力≥1.5 倍最大壓力的型號,防止超壓損壞。
3. 選擇精度與量程比
精度等級
:變送器精度可達(dá) ±0.04%FS,適用于貿(mào)易結(jié)算、關(guān)鍵控制回路;一般監(jiān)測回路可選 ±0.075% FS 型號。
量程比
:最大量程與最小量程的比值,3051 系列量程比可達(dá) 100:1.量程比越大,適配的工況范圍越廣,無需頻繁更換變送器。
4. 確定輸出信號與通訊協(xié)議
標(biāo)準(zhǔn)模擬信號
:4-20mA DC(兩線制),適用于常規(guī) DCS/PLC 系統(tǒng),布線成本低。
數(shù)字信號 / 總線協(xié)議
HART:兼容 4-20mA,可通過手操器遠(yuǎn)程組態(tài)、診斷;
Foundation Fieldbus(FF)/Profibus PA:總線型儀表,支持多設(shè)備組網(wǎng),適用于大型工廠自動化系統(tǒng);
WirelessHART:無線變送器,適用于布線困難的場景(如儲罐群、偏遠(yuǎn)井場)。
5. 安裝方式與附件
安裝接口
:法蘭式(適用于大口徑、高壓力)、螺紋式(適用于小管徑)、衛(wèi)生型卡箍(食品制藥);
附件選型
:冷凝罐、隔離罐、三閥組 / 五閥組、毛細(xì)管、安裝支架,需與工藝介質(zhì)和安裝環(huán)境匹配。
四、 石油化工行業(yè)選型特殊要點(diǎn)
針對石油化工的高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、易燃易爆工況,選型需額外注意:
變送器需滿足 SIL2/SIL3 安全完整性等級,適配 SIS 安全儀表系統(tǒng);
加氫、重整裝置的高溫高壓測點(diǎn),優(yōu)先選高靜壓差壓變送器,耐受靜壓力可達(dá) 60MPa;
含硫介質(zhì)(如含硫天然氣)需選抗硫材質(zhì)膜片,防止腐蝕失效;
防爆等級需滿足Ex ia IIC T6(本安型),避免現(xiàn)場火花引發(fā)爆炸。
四、 選型常見誤區(qū)
量程選大
:追求 “過載安全”,導(dǎo)致正常工況下測量值處于量程低端,精度下降;
忽視介質(zhì)溫度
:高溫介質(zhì)直接接入變送器,導(dǎo)致膜片變形;
省略遠(yuǎn)傳密封
:粘稠介質(zhì)直接用引壓管,易堵塞、結(jié)晶,維護(hù)成本高;
協(xié)議選錯
:總線型儀表用于無總線系統(tǒng),無法發(fā)揮遠(yuǎn)程診斷功能。
五、差壓變送器根據(jù)以下幾點(diǎn)選型:
(1) 測量范圍、需要的精度及測量功能;
(2) 測量儀表面對的環(huán)境,如石油化工的工業(yè)環(huán)境,有可燃(有毒)和爆炸危險氣氛的存在,有較高的環(huán)境溫度等;
(3) 被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài),如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、粘稠、易凝固結(jié)晶和氣化等工況;
(4) 操作條件的變化,如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。有時還要考慮到從開車到參數(shù)達(dá)到正常生產(chǎn)時,氣相和液相濃度和密度的變化;
(5) 被測對象容器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出口料管口都要考慮,如塔、溶液槽、反應(yīng)器、鍋爐汽包、立罐、球罐等;
(6) 其他要求,如環(huán)保及衛(wèi)生等要求;
(7) 工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮,要求盡可能地減少品種規(guī)格,減少備品備件,以利管理;
(8) 工藝的具體要求。
(9) 實際的工藝情況:
① 考慮被測對象是屬于哪一類設(shè)備。如槽、罐類,槽的容積較小,測量范圍不會太大,罐的容積較大,測量范圍可能較大;
② 要看介質(zhì)的物化性質(zhì)及潔凈程度,常規(guī)的差壓式變送器及浮筒式液位變送器,還要對接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)進(jìn)行選擇;
③ 對有些懸浮物、泡沫等介質(zhì)可用單法蘭式差壓變送器。有些易析出、易結(jié)晶的用插入式雙法蘭式差壓變送器;
④ 對高黏度的介質(zhì)的液位及高壓設(shè)備的液位,由于設(shè)備無法開孔,可選用放射液位計來測量;
⑤ 除了測量方法上和技術(shù)上問題外,還有儀表投資問題。
綜上所述,變送器的選型,從技術(shù)上要可行,經(jīng)濟(jì)上要合理,管理上要方便。
六、壓力變送器的選型方法
從物理學(xué)角度看,任何一個物體上受到的壓力都應(yīng)包括大氣壓力和被測介質(zhì)的壓力(一般稱為表壓)兩部分。作用在被測物體上這兩部分壓力總和稱為絕對壓力。
P絕 = P表 + 大氣壓
測量絕對壓力的儀表稱為絕壓表。對于普通的工業(yè)壓力表測量的都是表壓值,也就是絕對壓力與大氣壓的壓差值。當(dāng)絕對壓力大于大氣壓值時測得的表壓值為正值,稱為正表壓;當(dāng)絕對壓力小于大氣壓值時測得的表壓值為負(fù)值,稱為負(fù)表壓,即真空度。測量真空度的儀表稱為真空表。
① 為了保證壓力測量精度,最小壓力測量值應(yīng)高于壓力表測量量程的1/3;
② 對需遠(yuǎn)距離測量或測量精度要求較高的場合,應(yīng)選擇壓力傳感器或壓力變送器;
③ 在測量精度要求不高時,可選擇電阻或電感式、霍爾效應(yīng)式遠(yuǎn)傳壓力表;
④ 氣動基地式壓力指示調(diào)節(jié)器適宜作就地壓力指示調(diào)節(jié);
⑤ 壓力變送器、壓力開關(guān)應(yīng)根據(jù)安裝場所防爆要求合理選擇。
七、壓力表的選型
(1) 量程選擇
• 在測穩(wěn)定壓力時,一般壓力表最大量程選擇接近或大于正常壓力測量值的1.5倍;
• 在測脈動壓力時,一般壓力表最大量程選擇接近或大于正常壓力測量值的2倍;
• 在測機(jī)泵出口壓力時,一般壓力表最大量程選擇接近機(jī)泵出口最大壓力值;
• 在測高壓壓力時,一般壓力表最大量程選擇應(yīng)大于最大壓力測量值的1.7倍;
• 為了保證壓力測量精度,最小壓力測量值應(yīng)高于壓力表測量量程的1/3.
(2) 型式選擇
• 測壓>0.4MPa時,可選用彈簧管壓力表;
• 測壓<0.04MPa時,可選用波紋管和膜盒壓力表;
• 測粘稠、易結(jié)晶、腐蝕性、含固體顆粒的場合,可采用膜片壓力表或附帶化學(xué)密封裝置;
• 測蒸汽或高于60℃的介質(zhì)壓力測量應(yīng)選擇不銹鋼壓力表或安裝冷凝圈;
• 脈動壓力測量應(yīng)附加阻尼器或耐震壓力表;
• 測含有粉塵氣體時應(yīng)設(shè)置除塵器;
• 測含有液體的氣體壓力時應(yīng)設(shè)置氣液分離器;
• 測某些化工介質(zhì)應(yīng)選用專用壓力表:對含氨介質(zhì)壓力測量采用氨用壓力表,對含氧氣壓力測量采用氧氣壓力表,對乙炔壓力測量采用乙炔壓力表,對含硫介質(zhì)壓力采用抗硫壓力表;
• 高壓壓力表(大于10MPa)應(yīng)有泄壓安全設(shè)施。
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