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双法兰差压变送器在尿素工程中的应用

来源:上海上仪股份公司作者:上海上仪股份公司网址:

介绍了改制后的双法兰差压变送器的结构特点与性能指标, 客观地说明了它的适用原理和使用中的注意事项。年产4 万吨尿素工程二段蒸发器尿素液位的测量, 是该岗位生产过程中正常运行所必须进行监测和控制的重要化工参数之一。


它要求检测仪表具备20m的量程上限,2.5MPa额定工作压力, 140℃ 工作温度, 抗化学腐蚀等性能; 并且在结构上要有足够长的导压管和附加迁移机构来适应管路敷设和安装位置的需要; 要具有插入式测量头以避免引出介质结晶而使测量失效。


为此, 我厂改制装配了一种专用双插入式气动法兰差压变送器代替常规差压变送器, 被不少中小化肥厂采用, 取得了较好应用效果。现场安装使用要求及仪表改进措施二段蒸发器出口管尿液位测量范围: o ~20m , 操作压力:0.23~0.28MPa,操作温度:130~140℃,主要成分    :熔融尿素液。

其中一例的主要参数为:

介质密度:p=1210kg/m3

上下法兰间距离:h=15.65m

变化液位高度:h=15.65m

初始液位高度:h0=0 m

导压管长度(单长):L1=L2=18m

导管内硅油密度:Pv=950kg/m3

计算液位高度作用在变送器上的量程上限△Pmax: ( K P a ) 由式( 1 ) 确定:

代入各已知参数得

  B=18.65X950X9.81=173.81 (KPa)


    根据用户要求,一般均将童程向上回整到系列数值,取△Pmax=200KPa,负迁移量按计算数值,用调整仪表迁移机构方法平衡B值。

    生产过程中,当操作温度下降时,熔融状态的尿素液极易结晶凝固;操作温度偏高时,将会发生下列异构化反应:CO(NH2)2 =NH,CNO =HCNO+NH,其中生成的氢氰酸(HCNO)对不锈钢的腐蚀相当强烈,既使瞬间发生的侵蚀作用,对厚壁设备相对影响不大,但对厚度只有0.15mm的仪表膜片的影响就十分明显,多次积累必然会给测量带来不良后果,轻者会使膜片变薄失稳,重则因腐蚀穿孔漏油使仪表失效。


    为防止介质结晶造成测量失灵,配置插入式测量头深入管道壁内,提高测量灵敏度;采用铬18镍12铝(钦)、含钥2^-3%的奥氏体不锈钢和优基合金材料制成的感测膜片抗介质腐蚀。实践证明,国产Nb-Mo-Zr---Ti妮合金膜片材料比铬18镍12钥不锈钢有更强的耐蚀性,有资料介绍,妮也是抗氨基甲酸按的理想材料之一。


    选用妮合金膜片代替了用户曾经提出的在不锈钢膜片上贴F-46 (聚全氟乙丙烯)保护膜方案,避免了繁琐的贴膜工序和因增加感测膜片厚度造成的附加误差,消除了因F-46的渗透使不锈钢膜片点蚀泄漏故障。


    现场要求敷设导压管长度比常规变送器增加10^-18m,因而增大了仪表的压力损失和信号传递时间。利用调配感测膜片与测量膜盒有效面比值的方法增加测量力(比中量程差压变送器提高2.1倍)。适当降低导压管内硅油粘度,减少动态下由摩擦阻力引起的压力降.采取双向抽真空生产工艺使仪表内腔成为单相液体传压系统,以保证测量信号的传递速度和准确度。


3、改进后仪表的主要特点和性能指标

    为尿素工程二段蒸发器组装的尿素液位变送器,量程上限200MPa,额定工作压力6.4KPa,被测介质温度一20-150°C,测量头插入深度150mm,导压管总长40m(单长每根20m),信号传递时间不超过lOs,精度等级1. 5级,温度和静压误差指标,符合ZBN15003-87(QDZ气动单元组合仪表差压变送器》标准规定。


4、应用效果和注意问题

    “七五”期间开工投产的小化肥30多个厂家尿素工程选订了这种仪表,用来测定蒸发器出口管尿素液液位。一般正常操作运行时间1至1.5年。河南辉县化肥厂评价说“该产品性能可靠,工作稳定,适应面广,抗腐蚀性强,特别是膜片直接与尿液接触,能够连续长周期正常使用18个月以上。”可见这种远传防腐型插入式双法兰差压变送器是一种在大量程、高温、高粘度、易结晶、强腐蚀场合下较适用的一种液位测盆仪表。


    调试、安装使用中要注意以下几个问题:

    a.变送器都是带负迁移机构并置于迁移状态出厂的。

    当变送器接通140KPa气源后,未加输入信号△P时,输出压力Pth不是指示在20KPa上,而是在100KPa左右,见图2中曲线①,这是正常现象,不要当成故障去调节零点弹簧和迁移弹簧以及量程支点螺母,改变输出压力,而应在负压室一侧接入计算的负迁移量B值(实例中B=173. 8IKPa,因负迁移量与输入信号作用方向相反,故在横座标上为负值),才能使输出压力接近子20KPa,经过调零使输出压力等于 20KPa后,再从正压室一侧输入测量信号,使仪表处于如图中曲线②表示的工作状态。


    b.导压管要固定牢靠,避免管路晃动引起信号压力波动;导压管的弯曲半径不应小于150mm,免得致使管截面变小堵塞,妨碍压力传播;要特别注意防止磕碰感测膜片,砸伤、踏断导压管,确保仪表内部始终处在充满硅油、严格密封状态下正常运行。