| 隔膜密封压力变送器设计选型中应注意的事项 |
| 信息来源： 隔膜密封压力变送器 | 2022-11-07 点击量： 2636 |
在工业化迅速发展的大时代，缺少不了压力变送器、流量计、液位计、密度计、差压变送器等仪表把现场第一数据实时传输到工控系统上，为整个工业自动化系统充当控制、检测等一系列的眼睛，接下来华恒仪表为您解读工业现场最前沿的压力变送器使用情况。
摘要:隔膜密封系统测量精度和响应时间受诸多因素影响,不仅受到膜片结构、毛细管直径和长度、填充液特性等密封系统内在因素的影响,而且也受到安装环境,主要是环境温度变化带来的影响。针对上述各类影响因素进行了剖析,并对设计选型中应注意的事项进行了归纳总结,以帮助工程设计人员正确选用、安装隔膜密封系统。
1 引 言
隔膜密封系统变送器是由膜片密封系统,毛细管及填充液,压力或差压变送器组合而成,适用于因任何原因需要把变送器与工艺处理过程进行隔离的场合,在工程设计中经常选用该类变送器,在石化行业多用于腐蚀性、黏稠性、易结晶介质的液位、界面或流量测量。
膜片密封系统和毛细管将过程压力间接传递到变送器,因此在选用隔膜密封压力变送器时有许多因素要考虑。温度的影响是主要因素,如何避免或减少温度变化对隔膜密封压力变送器的性能影响,并尽可能提高仪表的响应时间,是正确合理选用隔膜密封压力变送器的关键。
2 影响温度性能的因素
2.1 膜片硬度及直径
膜片硬度是影响温度特性的重要参数。当充填液随着温度的变化而膨胀或收缩时,硬度小(弹性好)的膜片承受的反作用力比硬度高的膜片要小,温度变化产生的反向压力作用于变送器的感应膜片上,从而引起测量误差。膜片硬度越小弹性越好,硬度小弹性好的膜片在弹性范围内的形变可吸收充填液体积变化,能够减小由温度变化引起的充填液体积变化带来的压力影响,较大限度克服温度变化引起的误差。
在充填液体积因温度引起变化时,大直径膜片产生的压力测量误差较小,而较小直径膜片产生的压力测量误差较大。
以某一品牌变送器(单侧毛细管密封系统)为例,其填充液为DC200,密封膜片为316LSS,每20K温度变化所产生的压力测量误差如表1所列;两侧毛细管密封系统的变送器,每20K温度变化所产生的压力测量误差为表中误差值的25%。
2.2 填充液
填充液起到压力传递的作用,充填液随着温度的变化而膨胀或收缩,填充液的流动性和膨胀特性会影响远传膜片密封系统的性能。填充液特性参见表2所示。
充填液膨胀系数：选择膨胀系数较小的填充液有助于减小温度变化带来的误差。填充液体积越大,其膨胀潜力也越大,因此选择毛细管的长度要尽可能短,毛细管直径要尽可以小,以减小填充液体积达到减少温度误差的目的。
充填液黏度：充填液的黏度为其流动性能的量度,填充液的黏度、毛细管的长度和毛细管的内径均影响摩擦阻力,摩擦阻力越大,响应时间越长。选择黏度性小的充填液将加快响应时间。
图1为DN50膜片1mm直径毛细管密封系统,在不同填充液时每米的响应时间典型值(T90%)。
毛细管内径越小,对压力传递阻力越大,速度也越慢。毛细管内径大能加快传递速度,缩短响应时间。毛细管越长,压力信号传输距离就越长,增加了响应时间。
无论是用于差压、流量还是液位测量,正负压室密封系统的膜片规格、两端毛细管长度、填充液应相同。环境温度变化所引起的两端毛细管充灌液膨胀量相同,尽可能减少因环境温度变化造成的测量误差。
2.3 对系统精度的影响
密封系统由于温度变化引起零点误差,毛细管填充液特性、温度和长度决定了零点压力偏移值。以DN80,316L,硅油填充液膜片密封系统为例,毛细管长度为5m,毛细管环境温度为45℃。该毛细管密封系统的TK环境静压曲线如图2所示。
根据该曲线,毛细管长度为5m的该密封系统,对应的TK环境静压值为140Pa/10K。
温度变化值T=TK环境-TK校准=45℃-25℃=20℃;
温度变化产生的静压值p=T140Pa/10K=280Pa。
因此该密封系统的零点漂移值是280Pa。
在测量液位或界面时,如图3所示,对于双法兰变送器,虽然两端毛细管的长度相同,可以克服环境温度变化膨胀量的影响,但不能克服两端毛细管静压的影响。上下两个取压口的距离(H)这段(毛细管内充填液由于温度变化而影响密度的变化,温度膨胀系数大则密度变化大)由填充液密度变化引起的静压是很难抵消。因此应考虑选用充填液密度受温度变化影响小的充填液,也就是选用温度膨胀系数小的充填液。填充液特性表中的密度是25℃时的密度,环境温度变化将会引起填充液密度变化。
25℃时,假如液位变送器以负迁移量-p1为零点,p1=2gH;
温度变化时,充填液密度的变化量为p时,此时实际零点-p2=(2+p)gH;
非常终引起的静压变化值p=gH,也就是零点飘移值。
测量范围大毛细管越长、充填液膨胀系数大、环境温度变化大的情况下,零点漂移越严重。解决此问题的方案是对充填液密度变化进行温度补偿(需要精确测量时),或者通过改变安装位置和稳定环境温度等措施把膨胀静压减到非常小。
选择毛细管的长度要尽可能短,毛细管直径要尽可能小,以减小填充液体积达到减少温度误差。
3 结束语
总之,合理选用法兰密封系统差压变送器应综合考虑,既要尽可能减少环境温度变化带来的测量误差,又要满足过程测量工艺介质特性、温度、响应时间等要求。
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