雙法蘭差壓變送器在高加液位測量中的應用
時間:2021-01-22
介紹了三門核電高壓加熱器液位測量中雙法蘭差壓變送器的參數計算、設置、調試和安裝。通過與電廠高壓加熱器液位常規測量方法的比較,闡述了雙法蘭差壓變送器在高壓加熱器液位測量中的優勢。
0簡介。
核電常規島高壓加熱器(HP加熱器)是核電回熱系統中的重要加熱設備,其運行狀況不僅影響機組的安全性,而且對機組的經濟性也有很大影響。為了使加熱器安全、經濟地運行,加熱器應在正常、穩定的水位下運行,水位測量的準確性是前提。常規火力發電廠的常見做法是通過平衡容器和普通差壓變送器進行測量,而三門核電站采用霍尼韋爾ST3000系列雙法蘭遠程差壓變送器。介紹了雙法蘭差壓變送器測量液位的原理及其在三門核電站的應用。
1個雙法蘭差壓變送器。
法蘭變送器是在普通變送器的基礎上增加一個遠程密封裝置而形成的,因此也稱為遠程變送器或隔膜密封式傳輸。遠程密封裝置由法蘭波紋管、毛細管和毛細管中的填充液體組成。工作時,被測介質作用在法蘭波紋管的隔離膜片上,使膜片變形,然后壓力通過毛細管中的填充液傳遞給變送器的敏感元件。轉換后,儀器輸出相應的信號。以下情況需要法蘭變送器:過程溫度超過變送器正常工作范圍,壓力導管無法將溫度調節到極限范圍;過程有腐蝕性,需經常更換變送器或使用特殊結構材料;過程中含有懸浮固體顆?;蛴姓承?,可能堵塞壓力管道;需要衛生連接器;要求連接件易于清洗,避免批次間污染;參比液柱不穩定,需要更換濕/干柱以減少維護工作,或者需要重新加注/排空;需要測量密度或界面;變送器或壓力管道中的過程介質可能會凍結或凝固。
雙法蘭差壓變送器測量液位的原理與普通差壓變送器相同,不同的是引入壓力的方式。容器中的液體或物質在重力的作用下會對容器的底部或側壁施加一定的靜壓P。當液體或物質的密度均勻時,靜壓與液體的高度h成正比。液位高度可以通過用變送器測量容器底部的靜壓來得知。
2安裝和調試。
雙法蘭液位變送器的正確、規范安裝以及與安裝方式相對應的量程、上限和下限的計算和設定,決定了液位測量的正確性和準確性。根據雙法蘭變送器的特點,對比分析了變送器位于兩個法蘭之間、下法蘭下方和上法蘭上方三種安裝方式對應的參數計算和設置方法。
2.1變送器安裝在兩個法蘭之間。
差壓變送器的安裝高度在兩個法蘭之間。變送器的正壓測量連接到下法蘭,負壓側連接到上法蘭。這種安裝方式符合工人的習慣和常識,如圖1所示。
在圖1中,h是高位槽中的實際液位;
h為高規中上法蘭和下法蘭之間的距離;H1是變送器負壓側和高加部分法蘭之間的高度;H2是變送器正壓側和增壓器下部法蘭之間的高度;P0是設計條件下高壓罐中的壓力;ρwater是設計條件下高內部水的密度;ρ是毛細管中填充介質的密度。
當高壓加熱器中水的高度為h時,變送器接收正壓測量值。
壓力是:
P+=po+rho水GH-rho介質gh2。
變送器負壓側的壓力為:
P-=P0+ρ中等gh2。
因此,變送器正負壓側的壓差:
△P=P+-P-=ρ水gH-ρ中間體gh2-ρ中間體gh2=ρ水gH-ρ水gH。
當最低液位H=0時,△P1=ρ介質GH;當最高液位為H=h時,△P2=ρ水gh-ρ介質gh。
因此,變送器應負遷移。遷移量:
A=-ρ中等gh。
因此,變送器需要驗證的范圍是:
L=△p2-△P1=△水gh。
設置變送器零點為-ρ介質gh,滿點為ρ水gh-ρ介質gh,對應輸出4~20mADC。
2.2變送器安裝在兩個法蘭下。
變送器位于下法蘭下方,連接到常用的高壓側下側和負壓側下側,如圖1所示。變送器的布置與常規電廠高壓液位測量和普通密閉容器液位測量相同,如圖2所示。在這種安裝模式下,通常需要將變送器布置在容器所在平臺的下層。
變送器正壓側的壓力為:
P+=P0+ρ中間gH+ρ中間gh2。
變送器負壓側的壓力為:
P+=P0+ρ中等gh2。
因此,變送器正負壓側的壓差:
△P=P+-P-=ρ水gH-ρ中間體gh2-ρ中間體gh2=ρ水gH-ρ水gH。
當最低液位H=0時,△P1=-ρ介質GH;當最高液位為h=h時。
,△P2=ρ水gh-ρ介質gh。
因此,變送器應負遷移。遷移量:
A=-ρ中等gh。
因此,變送器需要驗證的范圍是:
L=△p2-△P1=△水gh。
將變送器零點設置為-ρ介質gh,滿點設置為:ρ水gh-ρ介質gh,其對應輸出為4~20mADC。
2.3變送器安裝在兩個法蘭上方。
變送器位于上法蘭上,電壓引入方式與上述兩種方式相同,如圖3所示,但這種布置很少使用。
變送器正壓側的壓力為:
P+=P0+ρ水gH-ρ介質gh2。
變送器負壓側的壓力為:
P_=P0+ρ中等gh2。
因此,變送器正負壓側的壓差:
△P=P+-P-=ρ水gH-ρ介質gh2-ρ介質gh2=ρ水gH-ρ介質gH。
當最低液位H=0時,△P1=ρ介質GH;當最高液位為h=h時。
,△P2=ρ水gh-ρ介質gh。
因此,變送器應負遷移。遷移量:
A=-ρ水gh。
因此,變送器需要驗證的范圍是:
L=△p2-△P1=△水gh。
將變送器零點設置為-ρ介質gh,滿點設置為:ρ水gh-ρ介質gh,其對應輸出為4~20mADC。
2.4調試和安裝。
通過以上三種安裝方式的計算可以看出,在高壓液位測量中,無論變送器安裝在壓力入口的什么位置,雙法蘭差壓變送器的遷移量和測量范圍都是恒定的。其安裝位置對變送器的量程和偏移沒有影響。在計算變送器的相關參數時,已知毛細管填充液的密度ρ,通過設計文件或現場精確測量可以得到兩法蘭的安裝距離h,從而可以方便地計算液位變送器的量程l和遷移量a。然后,用HART通訊器設置變送器的零點和滿點。
雙法蘭差壓變送器的校準與普通差壓變送器類似,但應考慮毛細管內液位變化引起的壓力變化。因此,需要將變送器的兩個法蘭放置在同一水平面上,將變送器的毛細管法蘭與帶法蘭接頭的壓力校準器連接,將壓力穩定升至最大范圍,保持5min,確認毛細管無泄漏,然后在△P1至△P2范圍內用五點法進行校準。校準過程中,膜片向下放置可能會損壞膜片的表壓,應加以保護。
變送器校驗合格后,安裝前檢查法蘭與毛細管之間、毛細管與變送器的連接部位與毛細管本身之間是否有液體泄漏;法蘭隔膜是否變形、損壞或腐蝕。安裝時,為了減少環境溫差的影響,可將高低壓側的毛細管束捆扎在一起,毛細管束應捆扎,避免振動等影響。超長部分的毛細管應卷起并固定;彎曲毛細管時,彎曲半徑不應小于150mm,以免減小管的截面,影響壓力傳遞,降低靈敏度;安裝時避免扭曲和擠壓毛細管。
三門核電站采用第一種安裝方式。為了便于操作、檢查和維護,每個增壓器的三個液位變送器統一安裝在一個儀表架上。儀器架與高加同平臺布置,環境溫度相對穩定,可減少或消除環境溫度變化引起的毛細充液膨脹收縮弓形帶來的附加誤差。
3與普通差壓液位變送器的比較。
(1)省略了平衡容器和儀器管,減少了維護工作。
由于變送器的毛細管充滿介質,省去了平衡容器、參比液柱和儀器管,減少了設備投資。