1.概述

在殼牌煤氣化制甲醇的化工裝置中有一些設(shè)備比較高，比如殼牌氣化爐，差壓儀表最大位置有10多米左右，甲醇儲(chǔ)罐10多米高液位測(cè)量、Lurgi低溫甲醇洗洗滌塔、再生塔有70多米塔內(nèi)分布安裝了多層塔盤，因工藝人員操作需求，需要對(duì)其頂部與底部之間的塔盤填料進(jìn)行壓差監(jiān)測(cè)，從而直觀、有效的監(jiān)測(cè)塔的負(fù)荷；同時(shí)也為判斷塔內(nèi)塔盤工作正常與否提供依據(jù)，對(duì)生產(chǎn)操作人員及機(jī)械維保人員有著至關(guān)重要，不可缺失的作用。

 

2.幾種差壓測(cè)量方法之介紹

現(xiàn)舉例Lurgi低溫甲醇洗洗滌塔裝置上的主洗滌塔，氣體進(jìn)入塔和出塔的高度在75米左右，測(cè)量介質(zhì)為煤氣，但是氣體中會(huì)含有少量液體，差壓量程為100Kpa,由于先前受儀表測(cè)量技術(shù)等因素的制約，分別采用了以下兩種引壓測(cè)量方式，使用效果不是太好，下面逐一介紹：

(1) 導(dǎo)壓管差壓變送器測(cè)量壓差

 

首先采用的最常用的引壓管測(cè)量方式，即常規(guī)導(dǎo)壓管差壓變送器測(cè)量壓差。如圖1所示，這種方法是基于△P=P(h)-P(l)的原理，故測(cè)出壓差值。這種引壓測(cè)量方法在實(shí)踐應(yīng)用不是很好，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①安裝工作量大，且差壓變送器的安裝位置受現(xiàn)場(chǎng)的局限性比較大，我們知道測(cè)量介質(zhì)為煤氣，導(dǎo)壓管取壓后的走向應(yīng)向上布置安裝施工（見圖1所示），以保證氣體中夾帶的液體依靠其自重回到塔里，使測(cè)量值準(zhǔn)確，因此需要差壓變送器的安裝位置必須同時(shí)高于高、低壓側(cè)取壓口位置，這樣敷設(shè)導(dǎo)壓管和安裝變送器產(chǎn)生的工作量較大。

②故障率高，主要體現(xiàn)在：

A.由于管線太長現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)壓管上的接頭松脫引起介質(zhì)外漏，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)；

B.進(jìn)入冬季后，由于伴熱保溫措施不到位致使導(dǎo)壓管中的氣體夾帶的部分液體還未流入塔里就在導(dǎo)壓管中結(jié)冰，堵塞導(dǎo)壓管引起測(cè)量不準(zhǔn)，給生產(chǎn)工藝操作人員帶來困擾。

 

(2) 隔膜密封式毛細(xì)管遠(yuǎn)傳差壓變送器測(cè)量差壓

由于常規(guī)導(dǎo)壓管差壓變送器測(cè)量在實(shí)際使用中安裝工作量大、變送器位置安裝受限，以及故障率高等因素，后續(xù)我們使用了隔膜密封式差壓變送器測(cè)量差壓的方案，如圖2所示，雖然這種方案避免了導(dǎo)壓管引壓測(cè)量差壓產(chǎn)生的系列問題、但在實(shí)際應(yīng)用中又產(chǎn)生了新的問題：

A.儀表安裝時(shí)，遠(yuǎn)傳法蘭需要穿過精餾塔旁所涉及的樓層鋼格柵，安裝難度大，在防爆區(qū)作業(yè)，易引起火災(zāi)甚至爆炸的事故隱患。

B.我們選擇了遠(yuǎn)傳雙法蘭毛細(xì)管差壓變送器（即：高、低壓側(cè)毛細(xì)管各長15米），安裝好后，由于毛細(xì)管填充液的重力原因?qū)��?duì)變送器產(chǎn)生一個(gè)壓力，這時(shí)將要對(duì)變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移，遷移后零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的值為負(fù)值約為-300kpa，不難推出在量程為20Kpa時(shí)，其現(xiàn)場(chǎng)表頭顯示的工作值在-300～-280Kpa之間，而DCS畫面上顯示的值在0-20Kpa之間，這給現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員造成一種錯(cuò)覺、干擾，經(jīng)常讓儀表人員處理并與其解釋，造成了不必要的工作量。

 

C.毛細(xì)管太長導(dǎo)致填充液受環(huán)境溫度變化的影響較大，無形中增大了儀表的誤差和測(cè)量滯后性；普通差壓變送器的標(biāo)稱精度為0.065%，毛細(xì)管遠(yuǎn)傳差壓變送器的標(biāo)稱精度為0.2%，不難看出其測(cè)量誤差將增大。

D.儀表所在設(shè)備有一定的振動(dòng)量，時(shí)有毛細(xì)管漏油的現(xiàn)象發(fā)生，由于毛細(xì)管較長，所涉及的空間距離較高，很難判定漏油點(diǎn)的部位，維護(hù)工作量較大。

 

(3) 兩臺(tái)單法蘭壓力變送器測(cè)壓力，在DCS系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算的測(cè)量方式

這種測(cè)量方式的每臺(tái)壓力變送器需要各自一個(gè)測(cè)量回路，投資建造費(fèi)較高，在加上其輸出的電流信號(hào)將隨著電纜傳輸距離的增加而衰減，導(dǎo)致測(cè)量誤差大大增加，因此設(shè)計(jì)時(shí)未按此方案規(guī)劃，后續(xù)改造也沒使用這一方案。

 

3.其他測(cè)量液位儀表的局限性

以我們甲醇罐區(qū)為例，甲醇中間儲(chǔ)罐高12米左右，產(chǎn)品儲(chǔ)罐在高度18米左右，原設(shè)計(jì)安裝液位計(jì)為磁致伸縮和導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，從原理上說，該兩種液位計(jì)測(cè)量精度高，更準(zhǔn)確，便于儲(chǔ)罐的液位顯示和計(jì)量，但是一旦液位計(jì)故障或者目前國家最新重大危險(xiǎn)源罐區(qū)設(shè)計(jì)要求，儲(chǔ)罐必設(shè)計(jì)兩個(gè)液位計(jì)，就需要更換或增加液位計(jì)。對(duì)于磁致伸縮和導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)增加或更換，存在如下問題：

(1)安裝難度大，如果涉及動(dòng)火作業(yè)，易引發(fā)火災(zāi)及爆炸隱患；

(2)儀表測(cè)量范圍較大，儀表造價(jià)較高，不經(jīng)濟(jì)。

 

4.Emerson Rosemount 3051S+ERS測(cè)量儀表

以上問題客觀存在，導(dǎo)致測(cè)量效果不勝滿意，通過與Emerson人員技術(shù)交流，得知ERS測(cè)差壓、液位的儀表。通過深入了解后得知此系列儀表可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的工況和安裝環(huán)境等要求，于是購買幾臺(tái)試用，分別用在罐區(qū)儲(chǔ)罐液位測(cè)量、洗滌塔上的差壓測(cè)量以及殼牌煤氣化爐上的壓差測(cè)量，經(jīng)過長時(shí)間使用，驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)此表工作非常穩(wěn)定、性能良好且維護(hù)量極少，為生產(chǎn)操作提供了更加可靠的保障，得到了工藝操作人員的認(rèn)可。下面就3051S+ERS儀表的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

 

Emerson Rosemount 3051S ERS是一種利用兩臺(tái)3051S壓力變送器測(cè)量差壓的方法。如圖4所示，一臺(tái)3051S測(cè)量設(shè)備頂部壓力，此表作為副表；另一臺(tái)3051S測(cè)量設(shè)備底部壓力，此表作為主表；兩表使用普通電纜連接起來，使用相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行通訊，通過通訊使兩塊表形成一個(gè)整體，再用HART475手操器設(shè)置相關(guān)參數(shù)且執(zhí)行系統(tǒng)零點(diǎn)調(diào)整，由主表計(jì)算輸出兩表測(cè)量的壓差。此表的實(shí)際使用相比以上三種測(cè)量方式，其性能優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)簡化了安裝過程、提高了工作效率；維護(hù)量少、備件庫存減少的同時(shí)降低了生產(chǎn)運(yùn)營成本。(2)數(shù)字架構(gòu)提高了儀表的性能，如省去了導(dǎo)壓管、毛細(xì)管，提高了儀表響應(yīng)速度，避免了外界因素等引起的測(cè)量偏差。(3)過程參數(shù)內(nèi)容更加豐富，如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主表、副表所檢測(cè)到的壓力值等參數(shù)；具有過程警報(bào)功能為預(yù)見性保養(yǎng)提供支持，為快速排除故障提供了方便。(4)提供了一個(gè)最簡化、便捷的集成解決方案：雖然是兩臺(tái)獨(dú)立的壓力變送器，但通過一根電纜和強(qiáng)大的軟件功能使其成為一個(gè)整體，運(yùn)算顯示差壓值并輸出其所對(duì)應(yīng)的電流。

 

5.總結(jié)

隨著自動(dòng)化測(cè)量儀表技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，作為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)自控專業(yè)技術(shù)人員，需結(jié)合裝置現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，要勇于嘗試使用新產(chǎn)品新技術(shù)解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)遇到的技術(shù)難題，逐步提高生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)化水平，為實(shí)現(xiàn)智能化工廠而不斷探索。