雙法蘭差壓變送器在尿素工程中的應(yīng)用

介紹了改制后的雙法蘭差壓變送器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性能指標(biāo), 客觀地說(shuō)明了它的適用原理和使用中的注意事項(xiàng)。年產(chǎn)4 萬(wàn)噸尿素工程二段蒸發(fā)器尿素液位的測(cè)量, 是該崗位生產(chǎn)過(guò)程中正常運(yùn)行所必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的重要化工參數(shù)之一。

它要求檢測(cè)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(xué)腐蝕等性能; 并且在結(jié)構(gòu)上要有足夠長(zhǎng)的導(dǎo)壓管和附加遷移機(jī)構(gòu)來(lái)適應(yīng)管路敷設(shè)和安裝位置的需要; 要具有插入式測(cè)量頭以避免引出介質(zhì)結(jié)晶而使測(cè)量失效。

為此, 我廠改制裝配了一種專(zhuān)用雙插入式氣動(dòng)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(yīng)用效果?，F(xiàn)場(chǎng)安裝使用要求及儀表改進(jìn)措施二段蒸發(fā)器出口管尿液位測(cè)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(dǎo)壓管長(zhǎng)度（單長(zhǎng)）：L1=L2=18m

導(dǎo)管內(nèi)硅油密度：Pv=950kg/m3

計(jì)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(hù)要求，一般均將童程向上回整到系列數(shù)值，取△Pmax=200KPa，負(fù)遷移量按計(jì)算數(shù)值，用調(diào)整儀表遷移機(jī)構(gòu)方法平衡B值。

    生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)操作溫度下降時(shí)，熔融狀態(tài)的尿素液極易結(jié)晶凝固;操作溫度偏高時(shí)，將會(huì)發(fā)生下列異構(gòu)化反應(yīng):CO(NH2)2 =NH,CNO =HCNO+NH,其中生成的氫氰酸(HCNO)對(duì)不銹鋼的腐蝕相當(dāng)強(qiáng)烈，既使瞬間發(fā)生的侵蝕作用，對(duì)厚壁設(shè)備相對(duì)影響不大，但對(duì)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(huì)給測(cè)量帶來(lái)不良后果，輕者會(huì)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(cè)量失靈，配置插入式測(cè)量頭深入管道壁內(nèi)，提高測(cè)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(cè)膜片抗介質(zhì)腐蝕。實(shí)踐證明，國(guó)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(qiáng)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(hù)曾經(jīng)提出的在不銹鋼膜片上貼F-46 (聚全氟乙丙烯)保護(hù)膜方案，避免了繁瑣的貼膜工序和因增加感測(cè)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(diǎn)蝕泄漏故障。

    現(xiàn)場(chǎng)要求敷設(shè)導(dǎo)壓管長(zhǎng)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(hào)傳遞時(shí)間。利用調(diào)配感測(cè)膜片與測(cè)量膜盒有效面比值的方法增加測(cè)量力(比中量程差壓變送器提高2.1倍)。適當(dāng)降低導(dǎo)壓管內(nèi)硅油粘度，減少動(dòng)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(cè)量信號(hào)的傳遞速度和準(zhǔn)確度。

3、改進(jìn)后儀表的主要特點(diǎn)和性能指標(biāo)

    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(cè)介質(zhì)溫度一20-150°C，測(cè)量頭插入深度150mm，導(dǎo)壓管總長(zhǎng)40m(單長(zhǎng)每根20m)，信號(hào)傳遞時(shí)間不超過(guò)lOs，精度等級(jí)1. 5級(jí)，溫度和靜壓誤差指標(biāo)，符合ZBN15003-87(QDZ氣動(dòng)單元組合儀表差壓變送器》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4、應(yīng)用效果和注意問(wèn)題

    “七五”期間開(kāi)工投產(chǎn)的小化肥30多個(gè)廠家尿素工程選訂了這種儀表，用來(lái)測(cè)定蒸發(fā)器出口管尿素液液位。一般正常操作運(yùn)行時(shí)間1至1.5年。河南輝縣化肥廠評(píng)價(jià)說(shuō)“該產(chǎn)品性能可靠，工作穩(wěn)定，適應(yīng)面廣，抗腐蝕性強(qiáng)，特別是膜片直接與尿液接觸，能夠連續(xù)長(zhǎng)周期正常使用18個(gè)月以上?！笨梢?jiàn)這種遠(yuǎn)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(qiáng)腐蝕場(chǎng)合下較適用的一種液位測(cè)盆儀表。

    調(diào)試、安裝使用中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

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

    當(dāng)變送器接通140KPa氣源后，未加輸入信號(hào)△P時(shí)，輸出壓力Pth不是指示在20KPa上，而是在100KPa左右，見(jiàn)圖2中曲線①，這是正?，F(xiàn)象，不要當(dāng)成故障去調(diào)節(jié)零點(diǎn)彈簧和遷移彈簧以及量程支點(diǎn)螺母，改變輸出壓力，而應(yīng)在負(fù)壓室一側(cè)接入計(jì)算的負(fù)遷移量B值(實(shí)例中B=173. 8IKPa，因負(fù)遷移量與輸入信號(hào)作用方向相反，故在橫座標(biāo)上為負(fù)值)，才能使輸出壓力接近子20KPa,經(jīng)過(guò)調(diào)零使輸出壓力等于 20KPa后，再?gòu)恼龎菏乙粋?cè)輸入測(cè)量信號(hào)，使儀表處于如圖中曲線②表示的工作狀態(tài)。

    b.導(dǎo)壓管要固定牢靠，避免管路晃動(dòng)引起信號(hào)壓力波動(dòng);導(dǎo)壓管的彎曲半徑不應(yīng)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(cè)膜片，砸傷、踏斷導(dǎo)壓管，確保儀表內(nèi)部始終處在充滿硅油、嚴(yán)格密封狀態(tài)下正常運(yùn)行。