《電子技術(shù)應(yīng)用》
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羅斯蒙特變送器應(yīng)用
王科
摘要: 遠(yuǎn)傳法蘭變送器在工業(yè)測量中有著大量的應(yīng)用,它通常使用于下列工況:1.在高溫應(yīng)用中(一般超過120℃),不使用普通引壓管路降溫的情況下,將高溫介質(zhì)和變送器隔離。2.被測量介質(zhì)對變送器的接液部分有腐蝕作用,特別是變送器傳感器的膜片。3.被測量介質(zhì)是高粘度或者由于環(huán)境、流程、溫度變化而容易固化或結(jié)晶。
Abstract:
Key words :

概述
遠(yuǎn)傳法蘭變送器在工業(yè)測量中有著大量的應(yīng)用,它通常使用于下列工況:
1. 在高溫應(yīng)用中(一般超過120℃),不使用普通引壓管路降溫的情況下,
將高溫介質(zhì)和變送器隔離。
2. 被測量介質(zhì)對變送器的接液部分有腐蝕作用,特別是變送器傳感器的膜片。
3. 被測量介質(zhì)是高粘度或者由于環(huán)境、流程、溫度變化而容易固化或結(jié)晶。
4. 容器液位的測量。
5. 液體的密度或者是液/液界面測量。
6. 工藝上要求被測量容器或者管道盡可能減少死角。
7. 不希望有進(jìn)入介質(zhì)的引壓管路。
遠(yuǎn)傳法蘭變送器有壓力測量膜片、過程連接件(常使用法蘭型)、毛細(xì)管
和壓力、差壓變送器" title="差壓變送器">差壓變送器組成(右上圖)。
羅斯蒙特遠(yuǎn)傳法蘭變送器系統(tǒng)的特點
1. 測量膜片(Diaphragm):
1. 壓力測量膜片:
羅斯蒙特除了生產(chǎn)常用的304L、316L、316Ti、哈氏C-276、哈氏C-22、哈氏B、蒙耐爾400材質(zhì)膜片以
外,還生產(chǎn)一般比較少使用的鈦Gr.4、鎳201、鉭、Inconel600材質(zhì)的膜片,羅斯蒙特還提供另外三種特殊
形式的測量膜片,以滿足各種測量應(yīng)用的需要:
a. 加厚膜片: 為了抗御一些測量介質(zhì)中固態(tài)顆粒高速沖擊的破壞, 羅斯蒙特可以提供把普通膜片的厚
度增加一倍到150μm(0.15毫米)的加厚膜片。
b. 涂金膜片: 在測量有氫氣介質(zhì)的應(yīng)用中,因為氫分子有著非常小的體積,它們比較容易穿透一般金屬膜
片分子間的空隙(氫穿透),和膜片后的填充油起化學(xué)反應(yīng)而破壞壓力的測量。羅斯蒙特在普通膜片的表
面通過多層電鍍,形成25μm厚的純金致密涂層,能非常完滿地阻止氫穿透的發(fā)生。
c. 聚四氟乙烯(特弗龍)涂層膜片和保護罩: 羅斯蒙特生產(chǎn)的聚四氟乙烯涂層膜片能比較好地抗御那些
粘沾、容易結(jié)晶介質(zhì)對測量膜片的黏附,并保持膜片的對壓力變化的敏感性。我們另外可以提供一個
聚四氟乙烯材料和測量膜片波紋吻合的保護罩,覆蓋在最常使用的2″、3″FFW平面F型法蘭的測量膜
片上,以有更好的抗腐蝕保護作用。
2. 壓力測量膜片的設(shè)計和制造:
壓力測量膜片不但要對壓力變化有很好的敏感性以感應(yīng)微小壓力的改變,
而且要在變化的范圍中有著良好的線性變形以保證測量的精度,所以它的合
理、科學(xué)設(shè)計是關(guān)鍵。羅斯蒙特的特別之處是:
a. 同形背板設(shè)計(右圖): 為了使得測量膜片有著線性的彈性,膜片被設(shè)計
成特殊的波紋狀,而它背部的過程連接件也被精密加工成和膜片波紋狀
陰陽吻合的形狀,它們之間的空隙只有1mm 左右,這樣設(shè)計的優(yōu)點是:
差壓變送器
過程連接件
同形背板設(shè)計凹形膜片設(shè)計
1. 出色的過壓保護能力: 當(dāng)膜片承受過壓和壓力沖擊時,它能緊緊貼靠在背部陰陽吻合的過程連接件
上,從而得到出色的過壓保護性能。
2. 膜片過程、連接件的陰陽吻合的設(shè)計大大減少了測量膜片和過程連接件之間的空隙,同樣減少了它
們之間的填充油而提高了性能(少的填充油的益處在下面討論) 。
b. 凹形膜片設(shè)計:測量膜片比過程連接件的密封面要向里凹5mm 左右,這樣設(shè)計的優(yōu)點是:
1. 在變送器校驗、安裝時,能一定程度保護脆弱的測量膜片受到意外的碰傷。
2. 杜絕了可能凸出的密封墊片部分對測量膜片的壓迫而造成的測量誤差。
3.壓力測量膜片和過程連接件的焊接:
出于防腐需要,測量膜片常常要選用哈氏合金、蒙耐爾、鉭材等比較昂貴的
材質(zhì)。為了減少成本,不和介質(zhì)接觸的過程連接件一般選擇316不銹鋼,這樣二種
不同材料的焊接就存在問題:
a. 不同材料之間直接焊接將因為它們相互不同的化學(xué)活潑性而形成原電池的電
化學(xué)腐朽(測量膜片非常薄,不抗電化學(xué)腐蝕),從而影響變送器使用的壽命。 多層釬焊技術(shù)
b. 時間一長,不同材料內(nèi)部不同大小的應(yīng)力作用在測量膜片上將造成測量的誤差。
多層釬焊技術(shù):多層逐步從316到使用膜片材料物理、化學(xué)特性的過渡材料的釬焊技術(shù)使得羅斯蒙特很
好地解決了以上的問題。保證了遠(yuǎn)傳法蘭變送器長期使用的可靠性和穩(wěn)定性。
4.膜片直徑:對于普通法蘭型遠(yuǎn)傳法蘭變送器, 羅斯蒙特提供從1″到4″安裝直徑的測量膜片。
過程壓力作用在測量膜片上,測量膜片直徑的大小直接影響到推動毛細(xì)管中傳遞壓力填充油作用力的
大小。壓力推動力大,整個的遠(yuǎn)傳法蘭變送器的動態(tài)響應(yīng)" title="動態(tài)響應(yīng)">動態(tài)響應(yīng)性能好,在大部分應(yīng)用中,當(dāng)測量量程小于10Kpa時,
建議盡量使用3″以上的測量膜片,特別是小于5Kpa的測量量程時。
2. 毛細(xì)管(Capillary Seal Connection):
羅斯蒙特生產(chǎn)三種不同直徑的毛細(xì)管:0.03″(0.7mm)、0.04″(1.1mm)、0.07″(1.75mm)供選擇。
a. 細(xì)的毛細(xì)管因為內(nèi)部填充油少,更少受填充油熱脹冷縮的影響,有更好的溫度穩(wěn)定性。
b. 細(xì)的毛細(xì)管因為流通面積小,填充油流動阻力大,所以使得遠(yuǎn)傳法蘭變送器的動態(tài)響應(yīng)性能變差。
c. 粗的毛細(xì)管的性能正好相反,動態(tài)響應(yīng)性能好,受填充油熱脹冷縮的影響大。
d.
羅斯蒙特標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品提供最長單旁從0.3米到15米的毛細(xì)管,如果有超長毛細(xì)管的需要可以聯(lián)系羅斯蒙
特辦事處,羅斯蒙特為用戶提供過超過20米的毛細(xì)管遠(yuǎn)傳法蘭變送器。
遠(yuǎn)傳法蘭變送器在大部分的應(yīng)用中多需要有比較快的動態(tài)響應(yīng)性能,從綜合性能考慮,在一般情況下,
毛細(xì)管長度小于6米的可以選擇0.03″的直徑,6米到10米之間的可以選擇0.04″直徑,長于10米的應(yīng)該選
擇0.075″的毛細(xì)管。
下圖是不同毛細(xì)管直徑、長度和不同傳感膜片直徑的遠(yuǎn)傳法蘭壓力變送器在25℃和40℃溫度情況下產(chǎn)
生壓力偏移和動態(tài)響應(yīng)時間" title="響應(yīng)時間">響應(yīng)時間的變化數(shù)據(jù)表。(左:壓力偏移圖,單位是inchH2O,右是動態(tài)響應(yīng)圖,單位是秒)
從上圖中可以清楚地看到:
a. 測量膜片直徑大的,因為能得到大的推動力,動態(tài)響應(yīng)性能好。
b. 毛細(xì)管直徑大比直徑小的動態(tài)性能好。
c. 毛細(xì)管短的比長的動態(tài)性能好。
d. 填充油少的遠(yuǎn)傳法蘭變送器(膜片直徑小,毛細(xì)管直徑小,毛細(xì)管長度短),因為熱脹冷縮的體積影響
小,而溫度漂移性能好。
3. 過程連接件(Process Connection):
測量膜片焊接在過程連接件上,過程連接件被安裝在工藝管道或者設(shè)備上。
除了生產(chǎn)常規(guī)的符合ANSI、DIN、JIS標(biāo)準(zhǔn)的各種壓力等級的法蘭式過程連接
件外,羅斯蒙特還生產(chǎn)其他多種獨特的、有很高應(yīng)用價值的過程連接件,下面
介紹一部分經(jīng)常使用的形式:
a. PFW三明治夾持型:它是被夾裝在二個法蘭中間。法蘭可以使用國產(chǎn)的產(chǎn)
品,節(jié)省了采購成本。
b. EFW膜片凸出型: 測量膜片可以凸出安裝法蘭深入到設(shè)備內(nèi)部,能更好地
接觸被測量介質(zhì),凸出長度可以到225毫米。
c. RTW 高壓螺紋連接型:1/4″到1 2
1 ″的螺紋連接,耐壓可以到10000Psi。
d. UCW 由寧螺紋連接型:2″的有寧式連接方式,非常方便安裝、使用。
e. TFS馬鞍焊接型:根據(jù)工藝要求,可以直接焊接在管道和設(shè)備上。
f. VCS在線管道型:膜片和過程連接件被制造成和流通管道一樣直徑的管路,適用于特別高粘度或者由
于環(huán)境、流程、溫度變化而容易固化或結(jié)晶、不可以有任何流動死角的使用情況。
g. STW衛(wèi)生型:符合美國3A標(biāo)準(zhǔn),適用于制藥、食品等行業(yè)應(yīng)用。
三明治夾持型 膜片凸出型 高壓螺紋連接型馬鞍焊接型 由寧螺紋連接型 在線管道型 衛(wèi)生型
4. 下套環(huán)(Lower Housing):
下套環(huán)是被安裝在過程連接件法蘭和設(shè)備法蘭之間的一個環(huán),
它主要是起二個作用:
a.在選擇使用RFW系列小的安裝法蘭時(小于2英寸),在測量一些 過程連接法蘭
壓力比較小的應(yīng)用中,因為受壓面積偏小,對毛細(xì)管中填充油的 下套環(huán)
推力可能不夠而影響測量性能。內(nèi)部是喇叭型的下套環(huán)被安裝
在過程連接件法蘭和設(shè)備法蘭之間后,這樣可以在過程連接件
法蘭上使用大直徑的測量膜片來提高推動力來改善小壓力時的測量性能,對于RFW型小尺寸法蘭,下
套環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)配置,必須要使用的。
b. 在象FFW這樣2英寸以上的大過程連接件法蘭中,下套環(huán)是可選件,可以根據(jù)需要選用。它上面可帶
有沖洗孔和排放孔,可以外接閥門和管道,向測量膜片和它附近灌沖液體、氣體或排放,滿足一些特
殊的工藝要求需要。
5. 填充油(Fill Fluid):
羅斯蒙特提供7種填充油供選擇:
a.DC200 :一種硅油,綜合性能好,最常使用。
b.Syltherm XLT: 一種硅聚合物填充油,適用于溫度較低的情況。
c.Inert(Halocarbon):鹵代碳?xì)浠衔?化學(xué)穩(wěn)定性好,不易和其他物質(zhì)反應(yīng),適用于測量氧氣等場合。
d.DC704和DC705:一種硅油,適用于高溫測量應(yīng)用。
e.Neobee M-20: 蔬菜油制品,是一種營養(yǎng)品,衛(wèi)生型填充油。
f.Glycerin and Water: 甘油和水,含50%體積百分比甘油,衛(wèi)生型填充油。
g.Propylene Glycol and Water: 丙烯乙二醇和水,含30%體積百分比的丙烯乙二醇,衛(wèi)生型填充油。
下面是部分常用填充油壓力/溫度特性曲線圖,在曲線的左邊是它們適用的工藝條件范圍。
DC705 填充油溫度/壓力圖
DC705 填充油溫度/壓力圖 Inter 填充油溫度/壓力圖
填充油的物理特性數(shù)據(jù)表:
填充油種類在一個大氣壓力下的工作溫度范圍最小壓力下的最大工作溫度密度熱膨脹系數(shù)粘度(25℃)
DC200 -45~205℃ 125℃/20mmHgA 0.934 0.0006cc/cc/F 9.5cs
Syltherm XLT -75~150℃ 30℃/20mmHgA 0.85 0.00066cc/cc/F 1.6cs
DC704 0~315℃ 220℃/10mmHgA 1.07 0.00053cc/cc/F 44cs
DC705 20~350℃ 285℃/10mmHgA 1.09 0.00043cc/cc/F 175cs
Inert -45~160℃ 請參考上面曲線圖1.85 0.00060cc/cc/F 6.5cs
Neobee M-20 -15~225℃ 請參考上面曲線圖0.94 0.00056cc/cc/F 9.8cs
Glycerin and Water -17~93℃ 無1.13 0.00019cc/cc/F 12.5cs
Propylene Glycol and Water -17~93℃ 無1.02 0.00019cc/cc/F 2.85cs
選擇填充油的一般原則:
a. 工藝壓力/溫度工作點必須在所選用填充油溫
度/壓力工作曲線的左面。
b. DC200 硅油因為有相對比較好的綜合性能(溫
度膨脹性和運動粘度)是最常用的填充油。
c. DC704 和DC705高溫測量應(yīng)用硅油有著比較大
的粘度,必須選擇最粗的0.07″(1.75mm)毛細(xì)
管和它們配合使用。以有可以接受的動態(tài)響應(yīng)
性能。
d. 要考慮萬一測量膜片破裂,填充油和測量介質(zhì)
接觸后有否不良反應(yīng)的問題:
1. 氧氣和普通油品接觸可能要反應(yīng),在一定
條件下甚至要爆炸。所以測量氧氣時,只能選擇化學(xué)穩(wěn)定性非常好,不和氧氣反應(yīng)的Inert填充油。
2. 在醫(yī)藥、食品等行業(yè),只能選擇衛(wèi)生型的填充油,它們對人體無害。
e. 如果環(huán)境溫度會出現(xiàn)低于填充油最低適用溫度的情況,要考慮使用毛細(xì)管伴熱保溫。尤其是DC704、
DC705,它們最低使用溫度多在0℃以上。
遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器在高真空、高溫或者低溫環(huán)境條件下的應(yīng)用
在高真空、高溫工藝測量條件下,有相當(dāng)部分的遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器沒有得到滿意的應(yīng)用,不是變
送器使用壽命短,就是測量精度" title="測量精度">測量精度差。一些表面沒有問題的應(yīng)用,實際的測量誤差是相當(dāng)大的。所以在高真空、
高溫工藝條件下如何正確選用、制造和安裝遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器是一個難點。
在高真空、高溫或者是低溫工藝條件下有以下因素會影響遠(yuǎn)傳法蘭變送器的正常工作:
1.現(xiàn)在絕大部分變送器公司生產(chǎn)的遠(yuǎn)傳法蘭變送器是通過一根毛細(xì)管二端使用螺紋來連接變送器和過程連接
件的,螺紋連接的密封性是不夠完美的,這二個可能的泄漏點在普通應(yīng)用中一般不會出現(xiàn)問題,但在高真空、
高溫的應(yīng)用條件下很可能會出現(xiàn)以下問題:
a.在高溫應(yīng)用情況中.填充油受熱后,體積會膨脹.當(dāng)填充油的體積膨脹過大,超過一定極限,產(chǎn)生的壓力極
大,填充油就可能從螺紋連接處硬擠壓出去.泄漏了部分填充油的壓力傳遞肯定是不正確的.測量因此存
在一定的誤差,甚至可以大到無法接受。
b.在真空應(yīng)用的情況中,遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的傳感膜片受到一個向外吸引的力,膜片外突,使變
送器內(nèi)部填充油也處于負(fù)壓的真空狀態(tài),外面的空氣很可能從螺紋連接點上滲透到毛細(xì)管中去,從而使
毛細(xì)管中含有氣體,嚴(yán)重影響測量的精度。
2. 填充油的沸點是隨著所受壓力的降低而降低,在高溫應(yīng)用中,當(dāng)工藝溫度超過填充油在該壓力的沸點時,
少量填充油會被氣化而產(chǎn)生另外的一個壓力,這個壓力將施加到變送器的傳感器上,從而使壓力、差壓測
量產(chǎn)生誤差,而且增加了填充油從以上提到的二個泄漏點泄漏的可能.氣化壓力過大時,會造成測量膜片不
可恢復(fù)性外凸,使變送器損壞。這是遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器在真空應(yīng)用中損壞最主要的原因。
3.填充油雖然是油性物質(zhì),但它或多或少會含有一點溶解的氣體,這些溶解的氣體在高真空、高溫的應(yīng)用條件
下會釋放、膨脹,體積膨脹就會產(chǎn)生了一個壓力,這個壓力傳遞到變送器的傳感器上而產(chǎn)生測量產(chǎn)生誤差。
4.在低溫環(huán)境(一般是零下10℃以下)應(yīng)用條件下,毛細(xì)管中填充油體積在低溫下的收縮會破壞正常的壓力
傳遞過程,從而產(chǎn)生測量誤差。
羅斯蒙特公司為了解決以上的這些問題,專門為在高真空、高溫工藝條件下使用的遠(yuǎn)傳法蘭壓力,差壓變
送器制定了新的生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn).這些新的工藝是:
1. 遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的全焊接結(jié)構(gòu):毛細(xì)管和變送器、過程連接件之間的連接全部用焊接方式封死.
消滅了可能的泄漏點。
2. 根據(jù)應(yīng)用條件,精確控制填充油的充填量:為了解決填充油在高溫情況下膨脹的問題.羅斯蒙特公司將根據(jù)
用戶的應(yīng)用條件和各種填充油的特性經(jīng)過精密計算適當(dāng)減少填充油充填量,以補償填充油的膨脹的影響。
3. 特殊的填充油除氣處理:對填充油進(jìn)行專門的特殊處理.盡可能減少其中溶解氣體的含量。
4. 在低溫環(huán)境下的應(yīng)用,將根據(jù)具體的應(yīng)用條件,適當(dāng)增加填充油的充填量,以彌補填充油體積收縮的影響。
羅斯蒙特公司的遠(yuǎn)傳法蘭壓力,差壓變送器已能適用于絕大部分的高真
空、高溫和環(huán)境低溫的測量應(yīng)用。但在高真空,高溫的測量應(yīng)用中,遠(yuǎn)傳法蘭
壓力、差壓變送器的安裝位置也對變送器能否正常使用起著重要的影響,在
通常的真空應(yīng)用的情況中,我們建議變送器一定要低于下面的取壓口(一般
為1 米左右),以盡可能減少氣化情況的出現(xiàn)。但要低多少才可以吶?
各個變送器制造商多宣傳自己的變送器有高精度、高穩(wěn)定性,但對于加3 Feet (1m)
上了毛細(xì)管的遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器在各種應(yīng)用中的測量精度、動態(tài)響應(yīng)時間,沒有供應(yīng)商能提供它們
的確切應(yīng)用指標(biāo)。因為這些指標(biāo)是隨著工藝條件,遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的型號不同而千變?nèi)f化的,以前
大家都是憑經(jīng)驗來選用.沒有具體的理論依據(jù)。
羅斯蒙特遠(yuǎn)傳法蘭變送器專用計算軟件SOAP
為了能預(yù)先定量分析羅斯蒙特公司遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器在各種測量情況下的工作狀況,知道遠(yuǎn)傳
法蘭壓力、差壓變送器在具體使用工藝條件下實際的測量精度和動態(tài)響應(yīng)性能,特別是在高真空,高溫的測量
應(yīng)用中的情況,提供變送器合理、科學(xué)的選型和安裝位置的指導(dǎo),以保證變送器能滿足使用使用.羅斯蒙特結(jié)
合理論和大量具體應(yīng)用經(jīng)驗發(fā)明、編制了一套遠(yuǎn)傳法蘭型壓力,差壓變送器選型、計算軟件------SOAP(Seal
Ordering Application Program).為遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的選用提供了一個非常好的理論依據(jù)。
根據(jù)具體的應(yīng)用條件(工作壓力、溫度、二個測量法蘭之間的距離、測量壓力范圍、安裝位置尺寸等)和
遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器初步選型,通過SOAP 軟件的計算,您可以知道:
1.在這個應(yīng)用條件下,您初步選型的遠(yuǎn)傳法蘭型壓力、差壓變送器是否可以使用?
2.如果可以使用,SOAP 軟件將計算出這個型號的遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器在這個具體應(yīng)用條件下的測量
精度、動態(tài)響應(yīng)時間。用戶可以預(yù)先知道使用的情況。
3.遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的毛細(xì)管的粗、細(xì)、長、短,法蘭大小、材質(zhì),填充油的型號,變送器的量程等
因素都會影響變送器的測量精度和動態(tài)響應(yīng).用戶可以在SOAP 軟件中,改變一些選型,進(jìn)行優(yōu)化計算,以
選擇具有最好綜合性能的遠(yuǎn)傳法蘭壓力,差壓變送器。
通過使用SOAP 軟件,我們已經(jīng)非常好地為許多用戶解決了以前遠(yuǎn)傳法蘭壓力,差壓變送器使用上的一些
難題。揚子石化、上海煉油廠、吳涇化工廠、新海電廠等許多用戶都非常滿意.經(jīng)過SOAP 軟件確認(rèn)的遠(yuǎn)傳
法蘭壓力,差壓變送器在實際使用中.都有令人滿意的表現(xiàn).
羅斯蒙特不對稱型遠(yuǎn)傳法蘭變送器
在現(xiàn)在的工藝應(yīng)用中,遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器基本上多是高壓端和低壓端采用同樣的密封膜片、毛細(xì)管
長度相同、同樣的充油液的對稱型結(jié)構(gòu),因為大家認(rèn)為溫度變化造成的影響同時作用在遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送
器的高、低二端,那正好的正、負(fù)抵消,影響消除。膜片受溫度影響通常被認(rèn)為是溫度偏移最主要的原因,
實際情況是這樣嗎?
羅斯蒙特的研究結(jié)果正好和大家普偏的認(rèn)為正好相反:高、低壓端采用同樣長度的毛細(xì)管沒有改善性
能,反而加劇了溫度變化對遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器整體性能的影響。羅斯蒙特對此的改進(jìn)是使用不對稱型遠(yuǎn)傳
法蘭變送器,即在過程溫度不高于150℃和工藝條件允許的情況下,取消高壓側(cè)毛細(xì)管道使用,把過程連接
件和變送器直接連接,在溫度比較高,或者由于其他原因不能使用直接安裝時,也盡可能選擇最短點高壓側(cè)
的毛細(xì)管長度。
1. 測量膜片的受溫度的影響:
a.溫度變化導(dǎo)致膜片熱脹冷縮。
b. 膜片類似于彈簧,它熱脹冷縮變形而產(chǎn)生的背壓作用在
差壓變送器的傳感器上。
c. 膜片溫度影響 = (V1 * E * ΔT)/R
例如:一個兩邊都帶2”法蘭的遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器系統(tǒng),低壓側(cè)使用10英尺毛細(xì)管, 使用DC200填充
油的熱膨脹系數(shù)E= 0.0006 in/in/°F,溫度變化:ΔT = +25°F
a. 常用高、低端相同的對稱系統(tǒng)情況:
高壓端膜片偏移影響: STE = 0.62 in H 2 O
低壓端膜片偏移影響: STE = -0.62 in H 2 O
總STE = 0 in H 2 O
b. 直接安裝、高、低端不對稱型系統(tǒng)情況:
高壓端膜片偏移影響: STE = 0.41 in H 2 O
普通對稱型不對稱型
低壓端膜片偏移影響: STE = -0.62 in H 2 O
總STE = -0.21 in H 2 O
2. 填充油液柱受溫度的影響(以DC200填充油為例):
a.填充油的密度(比重)受溫度的變化而改變是另外一個產(chǎn)生偏移的因素。
負(fù)壓端填充油液柱零點遷移 = d*sg68°=( 100”) * (0.934) = 93.4”
液柱溫度影響偏移= d*sg68°*E*ΔT
= (93.4”) * (0.0006 in/in/ °F) * (25 °F)=1.4”
這樣零點遷移從 93.4” 改變到 ( 93.4”-1.4” ) =92.0”
d (高壓和低壓接口之間的垂直距離)=100″, Sg68°(參考溫度下的充油的比重)=0.934
E(填充油熱膨脹系數(shù))= 0.0006 in/in/°F ,ΔT (環(huán)境溫度的改變)=25 °F
3. 總的系統(tǒng)受溫度影響性能的情況:
總的溫度影響 = 膜片溫度影響 + 液柱溫度影響
測量膜片和填充油液柱受溫度影響這兩者是如何影響整個系統(tǒng)的溫度性能的吶?
溫度提高溫度降低
膜片影響膨脹,壓力增加縮小,壓力減少
填充油液柱影響密度減小,壓力減少密度增加,壓力增加
總的影響性能是上、下相加,兩者的影響力正好相反!
性能 對稱系統(tǒng)inH20 不對稱系統(tǒng)inH20
測量膜片受溫度影響0 -0.21
填充油液柱溫度影響(填充油密度改變產(chǎn)生的影響) 1.4 1.4
總的溫度影響1.4 1.19
不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器的溫度性能要比對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器改善15%左右。
4. 對稱和不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器動態(tài)響應(yīng)性能:
不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器因為在高壓側(cè)沒有、或者是使用了更短一些的
毛細(xì)管,它能明顯改善遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器整體的動態(tài)響應(yīng)性能。
右圖顯示了一個對稱和不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器在0℃、10℃、20℃環(huán)
境溫度情況下,動態(tài)響應(yīng)時間性能成倍的改善。
如果在不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器的高壓側(cè)使用了更短一些的毛細(xì)管,
也可以使用更粗一些的高壓側(cè)毛細(xì)管來改善動態(tài)響應(yīng)性能。
不對稱遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器可以直接安裝在設(shè)備上,不需要安裝
支架也節(jié)省了安裝成本。
5. SOAP軟件計算論證:
我們使用SOAP軟件對右邊這個實際應(yīng)用例子計算來看看對稱和不
對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器和大小直徑毛細(xì)管在溫度偏移和動態(tài)響應(yīng)性能
方面的差別:
a. 遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器型號:
1. 對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器:
3051CD3A22A1AS2B4 / 1199DDC63AFFW71DA00
高、低壓側(cè)相同的3″法蘭,DC200 填充油,0.04″直徑、9
米長毛細(xì)管。
2. 直接安裝、不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器:
3051L3AA0FD31AAS1 / 1199MDC63AFFW71DA00
高壓側(cè):直接安裝,沒有毛細(xì)管,低壓側(cè):3″法蘭,DC200 填
不對稱型對稱型
充油,0.04″直徑、9 米長毛細(xì)管。
b. 環(huán)境溫度變化的影響情況:
環(huán)境溫度對稱系統(tǒng)(KPa) 不對稱系統(tǒng)(KPa)
-10℃ -2.884 -2.396
0℃ -2.021 -1.6835
20℃ -1.158 -0.964
40℃ -1.158 0.838
c. 動態(tài)響應(yīng)情況:
下面二圖顯示了高、低壓側(cè)使用一樣0.04″毛細(xì)管的對稱系統(tǒng)和高壓側(cè)直接安裝的不對稱系統(tǒng)在環(huán)
境溫度-10℃、20℃、40℃情況下63.2% 和95%響應(yīng)的情況對比,單位是秒。
0.04″毛細(xì)管不對稱系統(tǒng) 0.04″毛細(xì)管對稱系統(tǒng)
如果改變使用使用0.03″直徑的毛細(xì)管:
遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器型號:
1. 對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器:3051CD3A22A1AS2B4 / 1199DDB63AFFW71DA00
高、低壓側(cè)相同的3″法蘭,DC200 填充油,0.03″直徑、9 米長毛細(xì)管。
2. 直接安裝、不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器:3051L3AA0FD31AAS1 / 1199MDB63AFFW71DA00
高壓側(cè):直接安裝,沒有毛細(xì)管,低壓側(cè):3″法蘭,DC200 填充油,0.03″直徑、9 米長毛細(xì)管。
它們在環(huán)境溫度-10℃、20℃、40℃情況下63.2% 和95%動態(tài)響應(yīng)的情況是:
0.03″毛細(xì)管不對稱系統(tǒng) 0.03″毛細(xì)管對稱系統(tǒng)
從以上數(shù)據(jù)可以看到:
1. 在使用同樣直徑的毛細(xì)管情況下,不對稱系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)時間要比對稱系統(tǒng)幾乎要快一倍。
2. 同樣一個系統(tǒng),僅僅毛細(xì)管直徑從0.03″改變使用0.04″,那動態(tài)響應(yīng)時間幾乎可以改善6 倍。
使用毛細(xì)管長了、粗了,填充油就多,這樣會影響整個遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的性能,所以在一般
情況下, 毛細(xì)管應(yīng)該盡量能短則短、能細(xì)就細(xì)。
在羅斯蒙特的不對稱遠(yuǎn)傳法蘭差壓變送器系統(tǒng)中,變送器高、低壓側(cè)的測量膜片大小、材質(zhì),毛細(xì)管的長、
短,直徑的粗、細(xì),填充油的種類多可以根據(jù)需要來作不同的選擇,可以按生產(chǎn)上的需要做優(yōu)化組合。
羅斯蒙特1.5英寸直徑大過程接口的2090壓力、絕壓變送器
使用毛細(xì)管、填充油多會影響整個遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器的性能,
所以在一般情況下應(yīng)該盡量少用,毛細(xì)管能短,就盡量短一些。
對于一些接觸溫度不是太高(低于121℃)的情況,羅斯蒙特專門開
發(fā)了一種沒有毛細(xì)管的1.5英寸大過程螺紋接口的壓力、絕壓變送器2090。
2090變送器的優(yōu)點是:
a. 沒有毛細(xì)管,改善了變送器總體的性能。
b. 羅斯蒙特提供2090配套的和設(shè)備焊接的過程接口,2090可以直接和
過程接口螺紋連接安裝,不需要安裝支架。如果需要法蘭式安裝,
可以把2090的過程連接件焊接在一個另外的法蘭上,再擰上2090,完
全可以靈活地當(dāng)法蘭式變送器使用。 過程連接件 2090變送器
c. 2090變送器直接接觸溫度可以達(dá)到121℃,有壓力型、絕壓型,普通螺紋型、衛(wèi)生接口型,滿足廣
泛的使用要求。
d. 2090變送器精巧,重1.34Kg,316材質(zhì),只有拳頭那么大,是一臺智能化變送器,非常方便安裝、
維護。
結(jié)束語
羅斯蒙特生產(chǎn)多種的遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器系統(tǒng)以滿足各種各樣的測量需要。
羅斯蒙特的SOAP 軟件為用戶提供遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器選型、安裝、使用理論上的依據(jù)。
羅斯蒙特的不對稱遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器系統(tǒng)和傳統(tǒng)對稱系統(tǒng)相比,大大改善了溫度影響性能和動態(tài)
響應(yīng)時間。
2090 大口徑直接安裝智能變送器非常方便使用,有較高的應(yīng)用價值。
幾十年的不斷研究、發(fā)展,使得羅斯蒙特在遠(yuǎn)傳法蘭壓力、差壓變送器上擁有眾多非常出色、成功的生
產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗。

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