淺談液位變送器在高溫高真空下的應用

朱吉磊

（淄博齊翔騰達化工股份有限公司，山東 淄博 255400）

0 引言

目前，智能隔膜密封式差壓變送器在化工裝置中應用比較普遍。因其成本低、安裝維護方便、常規場合無需伴熱保溫，本公司95%液位測量采用了智能隔膜密封式差壓變送器，采用的品牌及系列有EJA118系列（帶壓設備），EJA210A、EJA220A（常壓設備）及羅斯蒙特3051系列。EJA在本公司液位測量中占有量大約為2/3，羅斯蒙特占有量大約為1/3。本公司15萬噸環保新材料（PBS）工程順酐裝置高溫高真空場合較多，在相關設備的液位測量上，主要使用了浮筒液位計（1臺）和EJA118N（7臺）智能隔膜密封式差壓液位變送器。經過近兩年的應用發現EJA118N液位變送器應用比較穩定，因工藝介質為易凝介質，浮筒液位計在伴熱不好的前提下容易堵塞。本文著重對EJA118N在順酐裝置高溫高真空下的選型、安裝及使用過程中遇到的問題進行分析。

1 選型

1.1 工藝條件簡述

工藝條件是選型的依據，把握好工藝條件才能準確地選型。本公司順酐裝置為正丁烷氧化法，因吸收解析系統、精制系統均為高溫高真空場合，液位測量采用隔膜密封式差壓變送器的有7臺，本文以輕組分塔C-11411液位測量為例進行簡述。

介質：順酐為有酸味的無色或白色固體，熔點52.8℃，沸點202.2℃[1]

溫度：163℃

壓力：-0.08MPaG

密度：1198kg/m3

設備口：SH3406-96 DN80 PN2.0 RF

1.2 液位計類型選擇

在選型中主要考慮了智能隔膜密封式差壓變送器和浮筒液位計。因順酐溫度低于52.8℃即凝固，若選用浮筒液位計需做好伴熱，并維持在52.8℃以上。考慮到施工的復雜性及類似裝置應用情況（浮筒液位計經常出現堵塞現象），最終按照智能隔膜密封式差壓變送器進行選型。因C-11411為帶壓設備，故選用雙法蘭液位變送器，即EJA118系列。

1.3 膜片型式的選擇

因順酐溫度低于52.8℃即凝固，設備法蘭短管有可能會出現堵塞現象。若選用平膜片在法蘭短管做好伴熱的情況下，穩定運行應該沒有什么問題，但一旦伴熱出問題（尤其是設備突然停車未清洗的情況下），法蘭短管很容易堵塞，導致無法測量。所以為排除隱患，減少儀表維護量，選用EJA118N凸膜片。

1.4 隔膜凸出長度的選擇

EJA118N DN80法蘭隔膜凸出長度有50mm、100mm、150mm 3種標準長度。通過查看設備藍圖，法蘭面至設備內壁長度L=120mm，因還要加上安裝墊片厚度2mm～3mm，故若選用50mm、100mm長度，膜片均不能凸出設備內壁。膜片不凸出設備內壁，一是會有可能導致堵塞現象，二是測量效果會降低及響應時間會增加，故隔膜凸出長度選用150mm。

表1 常用注入液Table 1 Common injection solutions

圖1 工作壓力和接液溫度曲線圖[2]Fig.1 Working pressure and liquid temperature curve[2]

1.5 材質選擇

因順酐遇水會生成酸，具有強腐蝕性。大氣中腐蝕性氣體對碳鋼長期也有較大腐蝕且順酐整套高溫高真空設備均為316L材質，為保證儀表長期穩定使用及日后檢修方便（檢修時原來的碳鋼螺栓均銹死，無法拆卸）法蘭選用SUS304材質及螺栓選用SUS630材質。

因設備及順酐介質管路均為316L材質，在高溫高真空場合膜片很容易鼓包，故基于膜片材質比設備及管道高一檔材質原則及耐腐蝕和材質硬度考慮，膜片材質選用了哈氏合金C。

1.6 注入液的選擇

注入液是此次選型的關鍵。常用注入液請參見表1。

表2 高溫高真空硅油使用條件Table 2 Service conditions of high temperature and high vacuum silicone oil

因輕組分回收塔操作溫度為163℃，壓力為-0.08MPaG（20KPa abs）。根據注入液使用溫度及壓力，氟油和乙（撐）二醇在此高溫高真空場合不適用，故只能按照硅油選型。常用硅油分為A硅油、B硅油、C硅油。從圖1可以看出在163℃，A硅油、C硅油使用壓力臨界點在20KPa abs左右，B硅油在97KPa abs左右。根據工藝參數，理論上A、C硅油勉強能夠滿足且在臨界點處。為保證儀表長周期運行，故A、B、C常規硅油均不推薦使用，應選擇EJA高溫高真空硅油。高溫高真空硅油詳見表2。

溫度壓力范圍如圖2所示。

通過圖2及圖3可以看出：在163℃時，兩種硅油耐真空極限為17KPa abs左右，故兩種硅油均可以選用，為節約成本及考慮環境溫度，選用250℃高溫高真空硅油。

1.7 最終型號確認

通過以上分析，最終確認選型為EJA118NDMSA16EB-ZB05-97DA/FS1，Z表示250℃高溫高真空硅油（橫河原裝），因橫河原裝無本安防爆，故選用隔爆型。

2 安裝

2.1 安裝時的問題

在安裝時，凸膜片只能插入設備內壁一半左右，無法正常安裝。

2.2 原因分析

經過查看設備藍圖，設備短管規格為φ88.9×7.8，管道內徑為73.3mm。而EJA118N DN80凸膜片直徑為71mm±0.5mm。凸膜片直徑按照71.5mm計算，最小間隙只有0.9mm。通過查看現場情況及測量發現：一是設備管口及短管有毛刺；二是設備短管與設備內壁焊接處內徑大約在71.2mm左右。經過與設備專業咨詢，設備短管處與設計偏差主要來自焊接時的熱脹冷縮，為不可避免現象。除此之外，由于選型時理解有誤，認為設備短管內徑是和普通管路規格（φ89×5.5）一樣，故對接時沒有對照設備藍

圖2 250℃真空型硅油工作壓力和接液溫度曲線圖[3]Fig.2 Working pressure and liquid temperature curve of 250℃ vacuum silicone oil[3]

圖3 310℃真空型硅油工作壓力和接液溫度曲線圖[3]Fig.3 Working pressure and liquid temperature curve of 310 ℃ vacuum silicone oil[3]

圖中的設備短管尺寸，這是導致此問題的根本原因。在以后的選型中，尤其是選用凸膜片時，一定要對照設備藍圖，對接好各部件尺寸。

2.3 解決辦法

通過聯系設備廠家現場打磨毛刺及打磨焊縫處，變送器成功插入。

3 開車運行

2013年10月份順酐裝置投產成功，一直運行到2014年1月份智能隔膜密封式差壓變送器高溫高真空液位測點均穩定準確運行。

3.1 運行問題

2013年2月份高溫高真空液位測點工藝反應滯后。

3.2 原因分析

因出現滯后為所有7臺智能隔膜密封式差壓變送器高溫高真空液位測點均出現滯后，包括有些高溫高真空壓力測點也出現問題，故基本可以排除儀表線路板等硬件問題。通過查看圖2可以看出：本公司選用的250℃高溫高真空硅油適用環境溫度為-10℃～60℃，經查看當地氣溫已經低于-10℃。溫度過低導致硅油流動傳導性減弱，從而導致反應滯后。

3.3 解決方案

因引蒸汽伴熱比較復雜，加之本公司順酐裝置高溫高真空系統均采用了電伴熱，故將毛細管用自限溫（30℃）電伴熱帶整體伴熱后，所有液位測量均恢復正常。改造后，2014年冬天沒有再出現過滯后問題。

4 總結

通過對智能隔膜密封式差壓變送器在本公司順酐裝置高溫高真空環境下的應用，可以發現在高溫高真空環境下要想保證儀表長期穩定運行，需要在各個環節均考慮周全。在選型時，尤其要注意與工藝、設備專業的對接，這是在日常選型中經常遺漏的地方。在安裝、維護過程中遇到的問題，若在選型時考慮周全，完全可以在選型階段避免。

希望通過對本公司15萬噸環保新材料（PBS）工程順酐裝置智能隔膜密封式差壓變送器，在高溫高真空環境下測量液位選型注意事項、安裝及使用過程中遇到的問題進行分析，能夠對類似裝置，尤其是智能隔膜密封式差壓液位變送器在高溫高真空場合的應用有一些啟發。一切選型、安裝均要按照事實數據制定方案。實踐證明，只有正確的選型、運用和維護，才能保證智能隔膜密封式差壓液位變送器在高溫高真空下長期穩定運行。