双法兰变送器在流量测量中的应用

引言

在化工生产过程中，双法兰变送器广泛应用于液位测量，其测量原理为差压式，在生产装置上基于差压测量原理的仪表应用最多的是常规差压变送器，尤其对于流量测量更是如此。本文旨在介绍双法兰变送器在差压流量中的测量应用。

1 双法兰差压变送器

1.1 变送器组成及原理

双法兰变送器属于隔膜密封式差压变送器，主要由带密封隔膜的双法兰、差压变送器、毛细管组成，法兰盘中测量膜片与被测介质接触，被测介质压力变化造成测量膜片形变，微小形变通过毛细管中介质传至变送器，变送器将差压转换为 4～20mADC 标准电流信号输出。

在双法兰结构组成中法兰膜片不仅起到感应测量作用还将测量介质与毛细管、变送器隔离，使之能测量高真空、高粘度及易结晶的介质压力。隔膜密封膜片一般为 316L 不锈钢 ， 哈氏合金、钽或镀金膜片，毛细管长度一般在 10 米内不等，内置液体一般为硅油。变送器部分具备显示、转换、参数设置、自诊断功能，测量范围 0-40MPa 不等。

图 1

1.2 差压流量计算

双法兰变送器主要用于差压式流量测量，计算公式如下。

Q=K √ （ Δ P）

其中，Q ：流量;K ：流量系数（与仪表结构、被测介质等有关）; ΔP ：压力差（即 P1-P2）

流量与差压的平方根成正比，即差压增大时，流量也相应增大，增大的幅度是差压平方根的倍数。流量的计算一般还会加入温压补偿，可在现场变送器进行流量计算显示；也可只显示传送差压值至控制室内，在控制组态中实现流量计算。

2 双法兰变送器在流量测量的应用

2.1 双法兰变送器安装

用于差压流量测量的双法兰变送器可以安装在任何高度和位置，但用于真空场合的变送器不能高于低压室法兰的水平线，变送器尽量水平安装，现场需要倾钭安装时，安装完后需重新设置零点。

双法兰的安装主要以介质温度分为两类，一是常温或低温介质，二是高温介质。对于非高温介质正负取压管分别与双法兰正负压膜片法兰相连接，导压管尽可能短，导压管安装在温度梯度和湿度波动小、无冲击和振动的地方，采用竖直安装或倾斜安装方式，减少取压堵塞和冷凝沉积。法兰安装在同一水平面，使两边导压管内液柱压头保持平衡。安装时毛细管弯曲半径不应小于150mm ，应采取保护固定，悬空部分应进行固定，防止大风等外部环境造成毛细管晃动影响压力测量和传递。必要时毛细管应有绝热措施，以防止因外部环境温度变化影响毛细管冲罐液的相态导致压力测量偏差。对于温度较高介质可采用以下图2 安装方式。

如图示，在差压取压管与法兰之间安装散热管，通过散热管将介质温度降低至双法兰膜片正常工作范围，实现高温介质的差压测量。安装前需要根据温差、介质特性、介质压力参数对散热管散热效率、材质、重量等进行综合分析选型。

图 2

2.2 双法兰变送器选型

不同工况下双法兰差压变送器膜片及硅油的适用范围可参考表 1 可采加装散热管的方式选择成本更低的双法兰。

表 1

2.3 散热管选型

在实际应用中可根据法兰膜片使用温度及介质温度按照散热计算公式结合现场安装口径等参数选择合适的散热管。 400^∘C 及以下介质可使用常规仪表用散热管，主要分为三类：翅片式、毛细管式、网管式。 400^∘C 以上介质则一般采用液冷散热和热管散热两种，对于仪表用变送器一般不采用。三种类型散热管散热温度范围如下：

表2 三种类型散热管散热温度范围

2.3 应用实例

某工厂装置应用双法兰差压变送器代替常规变送器实现对蒸汽流量的测 量。管线内蒸汽温度约为 120° C，压力为 2.5MPa，管线内安装孔板节流原件， 采用法兰取压，取压阀后 φ8 取压管长约 20cm，其后依次安装了翅片式散热管 （长度约为 10cm）、双法兰变送器。通过散热管蒸汽温度夏季可降至 50℃、冬 季可降至 38℃，完全满足双法兰变送器的工作要求。

3 双法兰差压变送器在流量测量中的优缺点

省去了常规差压变送器引压管的阀组，节约了成本，对蒸汽等介质省去了取压管路冷凝罐和保温伴热设施及维护成本。信号抗干扰能力更强，双法兰差压变送器可以承受高温高压环境，通过隔离膜片将介质与传感器隔离，保证测量的稳定性和可靠性。抗腐蚀性能优越，材料选择上，多采用耐腐蚀材料如哈氏合金、钛合金等，使其能在强酸、强碱等恶劣工况下长期使用。维护方便，双法兰差压变送器的结构设计使得在不影响正常生产的情况下可以进行在线校准和维护，减少停机时间和维护成本。可测量特殊介质，双法兰差压变送器可以测量具有腐蚀性、粘度大、易结晶、低凝固点特性介质的流量，采用竖直安装方式，使取样管不易堵塞。存在的缺点：受介质影响大，在一些高粘度或温度变化大的介质中，双法兰差压变送器的测量可能受到影响，导致测量精度降低；使用中毛细管过长时测量信号存在滞后性；双法兰差压变送器的测量受介质密度的影响较大，在介质密度发生变化时，需要重新校准。

结语

双法兰变送器用于流量测量中安装维护简单，不易堵塞，测量介质更广泛。

参考文献

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