雙室平衡容器在大慶乙烯裂解爐汽包液位測量上的應用

于繼臣

摘要簡述雙室平衡容器各主要部件組成、作用、測量原理、工作特性、測量過程中補償原理的建立及在大慶乙烯裂解爐汽包液位實際測量中保溫伴熱的要求及維護要點。

關鍵詞汽包液位測量；雙室平衡容器；補償

中圖分類號：TK31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0126-01

大慶石化公司化工一廠裂解爐是整套乙烯裝置中的核心裝置，其中裂解爐內的汽包更是重要的設備之一。汽包液位控制的好壞，直接影響整個乙烯裝置的平穩運行情況，而汽包液位控制好壞的基礎是汽包液位測量是否準確。最初裂解爐內汽包液位測量一次元件為直接取壓的普通差壓變送器，正常操作情況下，測量誤差在15%~20%左右，如果在特殊情況下，誤差將會更大，造成整個系統波動，嚴重影響整個裝置的安全生產。為了消除因液位測量誤差大而導致整個乙烯生產裝置的波動，所以我們將直接取壓的普通差壓變送器改為雙室平衡容器取壓方式后，然后將相應的壓力引入差壓變送器來測量汽包的液位。自從該測量系統投入運行以來，有效的消除了測量誤差，從而確保裝置的正常運行。

1雙室平衡容器的組成及作用

1.1 雙室平衡容器的組成

雙室平衡容器事是由凝汽室、基準杯、溢流室和連通器四部分構成，結構合理，構思巧妙，在裂解爐汽包液位測量上具有溫壓補償能力，雙室平衡容器的結構如圖1。

1.2 雙室平衡容器組成部件的作用

1）凝汽室的作用是將來自汽包蒸汽冷凝后形成飽和冷凝水供給基準杯及后續環節使用。

2）基準杯的作用是將收集到的飽和冷凝水導入差壓變送器的正壓室，因為基準杯的體積有限，冷凝水裝滿基準杯后流向溢流室。因為基準杯杯口高度固定，所以保證導入差壓變送器正壓室壓力的準確性。

3）溢流室的作用是收集冷凝水，并將多余的冷凝水排入下降管，整個過程是連續動態。在連續動態過程中，溢流室與汽包在溫度上保持一致。

4）連通器的作用是將汽包中動態水位產生的壓力，準確傳遞給差壓變送器負壓室，與差壓變送器正壓室壓力進行運算，計算出汽包液位；另外連通器也可以防止其延伸到汽包之間的管線有凍管現象發生。

5）變送器差壓計算。由于凝汽室、基準杯及其內部凝結水管始終是流動的，所以介質溫度始終保持不變，因此γw=γ`w， γs=γ`s，具體見如圖1，由于汽包測量范圍為±300mm，所以容器正壓側輸出的壓力P+=PJ+320γw+（580－320）γc 容器負壓側P-=PJ+（580-hw）γs+hw*γw，雙室平衡容器系統的差壓變送器差壓計算如下：

ΔP=P+-P-=260γc+320γw-580γs-（γw-γs）hw （1）

（1）式γc會隨著外界溫度變化而變化，影響液位測量的準確性，但是經過雙室平衡容器測量系統的補償后，對汽包液位的影響不是很大，產生的誤差可以忽略。

2雙室平衡容器工作特性

通過查飽和水與水蒸氣密度表后得到各種壓力下飽和水和水蒸氣的密度，將相應數據代入（1）式，可以到一系列差壓數據，形成下表的數據表，具體見表1，通過表1可以得到雙室平衡容器的工作特性。

表1雙是平衡容器補償參照表

根據表1，我們首先注意在零水位附近所對應的差壓，只在較小范圍內波動，壓力變化對對測量值的影響不大，甚至可以忽略不計。當液位遠離零液位點時，壓力波動對測量值的影響就顯現出來，汽包實際液位與零點液位差距越大，壓力對液位測量值的影響越嚴重，因此需要雙室平衡容器自身補償功能，才能保證汽包水位測量的準確無誤。

3建立補償步驟

第一步根據設備廠家提供汽包及附件資料，確定汽包“零水位”位于連通器水平軸線以上365mm與基準杯平面下方215mm處。

第二步確定儀表量程，因為汽包量為±300mm，并從表一查到相關數據代入（1）使得到ΔPmin=-70.5mm ，ΔPmax=-504mm。

第三步確定數學模型，由（1）式推出零水位的汽包水位 h=hw-365mm，所以h =（285.9-ΔP+320γw-580γs）/（γw-γs）-365 （2）

（1）式和（2）式即為汽包補償函數，補償完成。

4關于容器保溫問題

根據我們多年的維護經驗，雙室平衡容器下降管及凝結水管等重點保溫伴熱部位，一年四季都必須用廠內低壓蒸汽作為保溫伴熱，并保證保溫伴熱溫度恒定，只有這樣才能是裂解爐汽包的液位測量精度得到保證。

5結論

自從儀表車間將雙室平衡容器測量系統用于裂解爐汽包液位測量，經過多年來生產車間各種實際工況下的實際檢驗，運行非常平穩，滿足了工藝車間各種操作要求，為大慶石化公司化工一廠及下游的分廠安全生產打下堅實基礎。

參考文獻

[1]王博，呂迅.雙室平衡容器引起液位誤差的簡單分析[J].科技信息，2009（23）.

[2]邊燕梅，劉瑞英.雙室平衡容器在汽包液位測量中的應用[J].電源技術應用，2014（02）.

endprint

摘要簡述雙室平衡容器各主要部件組成、作用、測量原理、工作特性、測量過程中補償原理的建立及在大慶乙烯裂解爐汽包液位實際測量中保溫伴熱的要求及維護要點。

關鍵詞汽包液位測量；雙室平衡容器；補償

中圖分類號：TK31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0126-01

大慶石化公司化工一廠裂解爐是整套乙烯裝置中的核心裝置，其中裂解爐內的汽包更是重要的設備之一。汽包液位控制的好壞，直接影響整個乙烯裝置的平穩運行情況，而汽包液位控制好壞的基礎是汽包液位測量是否準確。最初裂解爐內汽包液位測量一次元件為直接取壓的普通差壓變送器，正常操作情況下，測量誤差在15%~20%左右，如果在特殊情況下，誤差將會更大，造成整個系統波動，嚴重影響整個裝置的安全生產。為了消除因液位測量誤差大而導致整個乙烯生產裝置的波動，所以我們將直接取壓的普通差壓變送器改為雙室平衡容器取壓方式后，然后將相應的壓力引入差壓變送器來測量汽包的液位。自從該測量系統投入運行以來，有效的消除了測量誤差，從而確保裝置的正常運行。

1雙室平衡容器的組成及作用

1.1 雙室平衡容器的組成

雙室平衡容器事是由凝汽室、基準杯、溢流室和連通器四部分構成，結構合理，構思巧妙，在裂解爐汽包液位測量上具有溫壓補償能力，雙室平衡容器的結構如圖1。

1.2 雙室平衡容器組成部件的作用

1）凝汽室的作用是將來自汽包蒸汽冷凝后形成飽和冷凝水供給基準杯及后續環節使用。

2）基準杯的作用是將收集到的飽和冷凝水導入差壓變送器的正壓室，因為基準杯的體積有限，冷凝水裝滿基準杯后流向溢流室。因為基準杯杯口高度固定，所以保證導入差壓變送器正壓室壓力的準確性。

3）溢流室的作用是收集冷凝水，并將多余的冷凝水排入下降管，整個過程是連續動態。在連續動態過程中，溢流室與汽包在溫度上保持一致。

4）連通器的作用是將汽包中動態水位產生的壓力，準確傳遞給差壓變送器負壓室，與差壓變送器正壓室壓力進行運算，計算出汽包液位；另外連通器也可以防止其延伸到汽包之間的管線有凍管現象發生。

5）變送器差壓計算。由于凝汽室、基準杯及其內部凝結水管始終是流動的，所以介質溫度始終保持不變，因此γw=γ`w， γs=γ`s，具體見如圖1，由于汽包測量范圍為±300mm，所以容器正壓側輸出的壓力P+=PJ+320γw+（580－320）γc 容器負壓側P-=PJ+（580-hw）γs+hw*γw，雙室平衡容器系統的差壓變送器差壓計算如下：

ΔP=P+-P-=260γc+320γw-580γs-（γw-γs）hw （1）

（1）式γc會隨著外界溫度變化而變化，影響液位測量的準確性，但是經過雙室平衡容器測量系統的補償后，對汽包液位的影響不是很大，產生的誤差可以忽略。

2雙室平衡容器工作特性

通過查飽和水與水蒸氣密度表后得到各種壓力下飽和水和水蒸氣的密度，將相應數據代入（1）式，可以到一系列差壓數據，形成下表的數據表，具體見表1，通過表1可以得到雙室平衡容器的工作特性。

表1雙是平衡容器補償參照表

根據表1，我們首先注意在零水位附近所對應的差壓，只在較小范圍內波動，壓力變化對對測量值的影響不大，甚至可以忽略不計。當液位遠離零液位點時，壓力波動對測量值的影響就顯現出來，汽包實際液位與零點液位差距越大，壓力對液位測量值的影響越嚴重，因此需要雙室平衡容器自身補償功能，才能保證汽包水位測量的準確無誤。

3建立補償步驟

第一步根據設備廠家提供汽包及附件資料，確定汽包“零水位”位于連通器水平軸線以上365mm與基準杯平面下方215mm處。

第二步確定儀表量程，因為汽包量為±300mm，并從表一查到相關數據代入（1）使得到ΔPmin=-70.5mm ，ΔPmax=-504mm。

第三步確定數學模型，由（1）式推出零水位的汽包水位 h=hw-365mm，所以h =（285.9-ΔP+320γw-580γs）/（γw-γs）-365 （2）

（1）式和（2）式即為汽包補償函數，補償完成。

4關于容器保溫問題

根據我們多年的維護經驗，雙室平衡容器下降管及凝結水管等重點保溫伴熱部位，一年四季都必須用廠內低壓蒸汽作為保溫伴熱，并保證保溫伴熱溫度恒定，只有這樣才能是裂解爐汽包的液位測量精度得到保證。

5結論

自從儀表車間將雙室平衡容器測量系統用于裂解爐汽包液位測量，經過多年來生產車間各種實際工況下的實際檢驗，運行非常平穩，滿足了工藝車間各種操作要求，為大慶石化公司化工一廠及下游的分廠安全生產打下堅實基礎。

參考文獻

[1]王博，呂迅.雙室平衡容器引起液位誤差的簡單分析[J].科技信息，2009（23）.

[2]邊燕梅，劉瑞英.雙室平衡容器在汽包液位測量中的應用[J].電源技術應用，2014（02）.

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摘要簡述雙室平衡容器各主要部件組成、作用、測量原理、工作特性、測量過程中補償原理的建立及在大慶乙烯裂解爐汽包液位實際測量中保溫伴熱的要求及維護要點。

關鍵詞汽包液位測量；雙室平衡容器；補償

中圖分類號：TK31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0126-01

大慶石化公司化工一廠裂解爐是整套乙烯裝置中的核心裝置，其中裂解爐內的汽包更是重要的設備之一。汽包液位控制的好壞，直接影響整個乙烯裝置的平穩運行情況，而汽包液位控制好壞的基礎是汽包液位測量是否準確。最初裂解爐內汽包液位測量一次元件為直接取壓的普通差壓變送器，正常操作情況下，測量誤差在15%~20%左右，如果在特殊情況下，誤差將會更大，造成整個系統波動，嚴重影響整個裝置的安全生產。為了消除因液位測量誤差大而導致整個乙烯生產裝置的波動，所以我們將直接取壓的普通差壓變送器改為雙室平衡容器取壓方式后，然后將相應的壓力引入差壓變送器來測量汽包的液位。自從該測量系統投入運行以來，有效的消除了測量誤差，從而確保裝置的正常運行。

1雙室平衡容器的組成及作用

1.1 雙室平衡容器的組成

雙室平衡容器事是由凝汽室、基準杯、溢流室和連通器四部分構成，結構合理，構思巧妙，在裂解爐汽包液位測量上具有溫壓補償能力，雙室平衡容器的結構如圖1。

1.2 雙室平衡容器組成部件的作用

1）凝汽室的作用是將來自汽包蒸汽冷凝后形成飽和冷凝水供給基準杯及后續環節使用。

2）基準杯的作用是將收集到的飽和冷凝水導入差壓變送器的正壓室，因為基準杯的體積有限，冷凝水裝滿基準杯后流向溢流室。因為基準杯杯口高度固定，所以保證導入差壓變送器正壓室壓力的準確性。

3）溢流室的作用是收集冷凝水，并將多余的冷凝水排入下降管，整個過程是連續動態。在連續動態過程中，溢流室與汽包在溫度上保持一致。

4）連通器的作用是將汽包中動態水位產生的壓力，準確傳遞給差壓變送器負壓室，與差壓變送器正壓室壓力進行運算，計算出汽包液位；另外連通器也可以防止其延伸到汽包之間的管線有凍管現象發生。

5）變送器差壓計算。由于凝汽室、基準杯及其內部凝結水管始終是流動的，所以介質溫度始終保持不變，因此γw=γ`w， γs=γ`s，具體見如圖1，由于汽包測量范圍為±300mm，所以容器正壓側輸出的壓力P+=PJ+320γw+（580－320）γc 容器負壓側P-=PJ+（580-hw）γs+hw*γw，雙室平衡容器系統的差壓變送器差壓計算如下：

ΔP=P+-P-=260γc+320γw-580γs-（γw-γs）hw （1）

（1）式γc會隨著外界溫度變化而變化，影響液位測量的準確性，但是經過雙室平衡容器測量系統的補償后，對汽包液位的影響不是很大，產生的誤差可以忽略。

2雙室平衡容器工作特性

通過查飽和水與水蒸氣密度表后得到各種壓力下飽和水和水蒸氣的密度，將相應數據代入（1）式，可以到一系列差壓數據，形成下表的數據表，具體見表1，通過表1可以得到雙室平衡容器的工作特性。

表1雙是平衡容器補償參照表

根據表1，我們首先注意在零水位附近所對應的差壓，只在較小范圍內波動，壓力變化對對測量值的影響不大，甚至可以忽略不計。當液位遠離零液位點時，壓力波動對測量值的影響就顯現出來，汽包實際液位與零點液位差距越大，壓力對液位測量值的影響越嚴重，因此需要雙室平衡容器自身補償功能，才能保證汽包水位測量的準確無誤。

3建立補償步驟

第一步根據設備廠家提供汽包及附件資料，確定汽包“零水位”位于連通器水平軸線以上365mm與基準杯平面下方215mm處。

第二步確定儀表量程，因為汽包量為±300mm，并從表一查到相關數據代入（1）使得到ΔPmin=-70.5mm ，ΔPmax=-504mm。

第三步確定數學模型，由（1）式推出零水位的汽包水位 h=hw-365mm，所以h =（285.9-ΔP+320γw-580γs）/（γw-γs）-365 （2）

（1）式和（2）式即為汽包補償函數，補償完成。

4關于容器保溫問題

根據我們多年的維護經驗，雙室平衡容器下降管及凝結水管等重點保溫伴熱部位，一年四季都必須用廠內低壓蒸汽作為保溫伴熱，并保證保溫伴熱溫度恒定，只有這樣才能是裂解爐汽包的液位測量精度得到保證。

5結論

自從儀表車間將雙室平衡容器測量系統用于裂解爐汽包液位測量，經過多年來生產車間各種實際工況下的實際檢驗，運行非常平穩，滿足了工藝車間各種操作要求，為大慶石化公司化工一廠及下游的分廠安全生產打下堅實基礎。

參考文獻

[1]王博，呂迅.雙室平衡容器引起液位誤差的簡單分析[J].科技信息，2009（23）.

[2]邊燕梅，劉瑞英.雙室平衡容器在汽包液位測量中的應用[J].電源技術應用，2014（02）.

endprint