超高溫壓力變送器在特殊工況應用分析
2023年02月04日 12:23:58
來源：云南昌暉儀表制造有限公司 >> 進入該公司展臺
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在真空或低溫測量條件下，由于使用壽命短或測量精度低而沒有得到充分利用。對于一些應用，實際測量誤差太大。因此，如何在低溫或真空條件下正確應用超高溫壓力變送器是一個有待解決的問題。
1、問題分析在高真空或低溫條件下，以下因素會影響超高溫壓力變送器的正常運行。①螺紋鏈接的密封性。絕大部分耐高溫變送器通過在一根毛細管兩端使用螺紋來連接變送器和過程連接件。在真空條件下，傳感膜片受到重力外力作用，使變送器內部填充油處于負壓真空，外部空氣可通過螺紋連接進入毛細管，嚴重影響測量精度的。昌暉儀表和洛丁森的耐高溫壓力變送器采用隔離式法蘭連接和超高溫填充，目前在引進*生產的變送器中性能達到水平。②填充油雖是油性，但含有少量溶解氣體。這些溶解的氣體在高真空條件下會被釋放和膨脹，壓力會以測量誤差傳遞到變送器的敏感部件上。③在低溫工作條件下(通常在-10℃以下)，在低溫下減少毛細管內的充油量會擾亂正常的壓力傳遞過程，導致測量誤差。④腐蝕性工況：包括環境條件、應用工況的腐蝕性。如在導壓管材質為碳鋼或不銹鋼適用的工況選擇普通型的壓力和差壓變送器；如碳鋼或不銹鋼無法滿足工況要求時，應選用隔離式變送器。腐蝕性工況需特別注重材質的選型。變送器的材質包括了變送器的膜片及接液材質、法蘭材質、外殼材質、排氣/排液閥材質、傳感器填充液材質、毛細管灌充液材質、螺栓螺母材質等，選型中最需要關注的是膜片材質、接液材質和法蘭材質。
2、解決方法針對以上問題的分析，提出了以下用于真空或低溫環境的超高溫壓力變送器的應用方案。①全焊接壓力變送器。毛細管、變送器和過程連接之間的所有連接都是全焊接密封結構，以消除可能的泄漏點。②根據不同的應用，可以精確控制填充油量。根據用戶的應用和不同充填油的特點，經過仔細計算，適當減少充填油量，以補償充填油的膨脹效應。對于低溫應用，可根據具體應用適當增加填充油量，以補償填充油體積收縮的影響。③特殊的補油排油處理。對填充油進行油預處理，主要目的減少溶解氣體含量，且在灌油的過程中，采用真空灌油，并在油達到真空度要求的情況下嚴格控制灌油量，保證最終產品的測量精度。④在現代工藝流程中，耐高溫變送器往往采用對稱設計，在高低壓兩端具有相同的隔膜、相同的毛細管長度和相同的充油流體。一般認為，當溫度變化的影響作用于變送器的高、低壓側時，這種影響就會被消除。溫度對隔膜的影響通常被認為是溫度漂移的最重要原因。事實上，情況恰恰相反。在高低壓側使用相同長度的毛細管并沒有提高性能，反而增加了溫度變化對變送器整體性能的影響。變送器取決于溫度不僅取決于基型產品膜片的溫度變化量，毛細管的長度也是影響變送器溫度變化的重要因素，且硬度和毛細管的長度成正比。高低壓側使用相同的毛細管長度，是毛細管長度的兩倍，從而增加了溫度對變送器整體性能的影響。即，如果過程溫度150℃或更低且過程條件允許，則拆除高壓側端口毛細管并直接連接變送器，可以縮短毛細管的長度，降低因溫度變化對變送器精度及相應時間的影響。⑥根據測量介質化學特性的不同進行選擇。不同濃度的同種介質在不同溫度下的腐蝕性也有所不同。隔膜密封式變送器，一般內膜盒選用不銹鋼材質，接液外膜盒根據介質特性進行選擇。目前常用的材質除316L、蒙乃爾、鉿氏合金和坦膜片。根據環境條件和經濟性來考慮變送器的外殼材質，外殼材質一般包括鋁合金和不繡鋼材質，如果不是處于腐蝕性較強的環境條件，選擇鋁合金材質更經濟些。
3、耐高溫變送器典型應用方案①工藝脈沖壓力測量。如油田注水泵壓力測量，易造成變送器損壞針對高速脈沖氣壓或液壓，變送器有專用的氣壓、液壓緩沖裝置，小巧，易于安裝。在油田注水站脈沖泵成功應用。②應用多晶硅項目。多晶硅主要用于集成電路和太陽能發電。具有耐高溫、高壓、有毒、易燃、易爆、腐蝕性強等特點，對可靠性和穩定性有較高的要求。如：江西賽維LDK5000噸多晶硅冷加氫裝置使用YR-ER100鍍金鉭膜時，溫度為-70°C，溫度為350°C。③碳四裂解項目應用。乙烯是石化工業的主導產品，煉廠碳四是煉油廠裂解乙烯的原料。一般工藝使用大量堿性介質(如*、氫氧化鉀)，反應器溫度通常為200～280℃，工藝中必須加入氫氣。由于工藝的性質，在生產中必須存在高腐蝕、高溫、易燃、爆炸危險和高壓。宏力化工四碳裂解項目在高溫鉭硅油裂解反應器中使用了PDS473和483H變送器。
4、總結該文對超高溫壓力變送器在特殊場合下的應用做出了分析，通過對的高低壓側測量膜片的尺寸和材質、毛細管的長度、管徑的粗細、加注油的種類選擇，實現批量優化，提高整體動態性能。
作者：陶小利，高嵩，黃宏偉，朱敏
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