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单法兰液位变送器检定方法优化研究与应用

作者:江苏创辉自动化仪表有限公司
 仪表计量的准确性对于油田生产是十分重要的,不仅能提效益而且能控制损耗。准确的计量需要使用标准的设备。普通的压力校准装置占用空间大,误差高,操作繁琐,而且只能满足实验室送检,不能满足单法兰液位变送器在现场的检定任务,延缓了检定周期,影响了油田生产任务,并且此类仪表的检定都是参照国家质量监督检验检疫总局批准施行《液位计检定规程》来检定的,没有单法兰液位变送器检定规程。为了更好地解决单法兰液位变送器检定装置存在的问题,我站通过对现有装置的缺陷进行分析,本着经济、实用的原则对现有检定装置进行优化升级及设计改造,通过改造来满足油田和社会单法兰液位变送器检定需求,提高吐哈油田液位计量水平。

1、单法兰液位变送器测量原理
单法兰液位变送器原理属于静压式测量原理,容器中某点的静压P 与被测液体的深度H 之间的关系为:
P = Hρg
式中: ρ—液体的密度。
由帕斯卡定律可知,流体在底部产生的压强只与其本身的密度和高度有关。在一定工况下,介质密度ρ 近似为一常数。单法兰液位变送器由与工艺介质接触的敏感测压膜片、填充导压硅油的远传压力毛细管、差动电容式敏感测压元件及电子放大转换器组成。一般单法兰液位变送器就是通过变送器正负压侧膜盒监测容器或管道内液面上、下压强,再通过毛细管传至差动电容式敏感测压元件,检测出液位差压变化,实现液位测量。

2、检定装置的改进及升级设计
国家各检定机构没有单独的单法兰液位变送器的检定装置。因新疆维吾尔自治区计量院自主制作了一套单法兰液位变送器的检定装置, 2009年底我站在自治区计量院进行调研过程中发现自治区这套检定装置对于不同介质的液位变送器不能统一检定,并且检定程序繁琐误差大,不能满足现场检定的需求,所以我站在于2010年立项制作出一套数据精准、操作便捷、能满足于现场不同介质类型的单法兰液位变送器检定的装置。
2010 年二季度,自主制作了一套取压装置( 法兰工装) ,6月底新的检定装置调试完成。7月10日送检2台单法兰液位变送器到自治区计量院进行比对,8月18日本装置进行比对表的数据录取,比对结果良好。
2. 1 实现对不同介质类型的单法兰液位变送器的检定设计
以往的装置组成需要一个液体罐,对于不同介质类型的单法兰液位变送器要更换不同液体介质来检定,这给检定带来了很大的不便。
比如常见的,同时送检一台测定水罐液位的液位计和一台测定油罐液位的液位变送器。按照原有的装置我们需要往液体罐充满水检定完成测定水罐液位的液位变送器,然后更换介质再检定另一块液位变送器。这种方法耗时、费材,给检定带来极大不便。
我们的优化设计是: 将原液体介质检定改良为手持压力泵打压配合压力校验仪检定,并且装置制作简单,测量精准。
因单法兰液位变送器的测量模型为H = ( P正-P负) /ρg。在介质密度ρ 和重力加速度g 确定的情况下,液位的高度与统一深度的压差P正- P负成正比。因此,可以用标准压力发生器产生的压力模拟实际液位,同时记录液位计的示值进行检定; 如果液位变送器和液位显示仪表可以独立的,也可以单独检定: 变送器部分可以参照JJG 882 - 1994 进行,显示仪表部分可以参照JJG-1996 进行。
该装置主要由智能数字压力效验仪CST2005、压力泵1006、压力模块4 个、法兰工装4 套、HART275 手操器及压力变送器位置调整系统等组成。
2. 2 实现不同法兰和不同类型法兰液位计实验室检定的设计
我们在检定过程中发现许多单位引进的液位变送器法兰类型以及尺寸各异,无法有效的配对检定。经过优化装置,我们自行设计了不同的法兰工装,根据不同尺寸规格的法兰来匹配适宜的法兰工装,从而达到检定要求,减小了因法兰工装不配而造成的误差。法兰工装如图1:
2. 3 实现法兰液位计现场在线检定需求
由于以往的液位检定装置不能便利实现在线检定,造成油田许多液位变送器不能及时有效的检定,而且现运行的液位变送器拆卸送检也会给油田生产带来影响。
如果将单法兰液位变送器从容器上拆下来送去实验室校验,事先要做好很多准备工作。而这些准备工作,既增加了仪表维修人员的工作量,又耗费了大量的人力、物力和工时。
本次改造我们设计为用手持泵( 给压装置) 和法兰工装( 取压装置) 配合,在压力校验仪上读取上下回程误差的方式检定。数字压力计携带方便,电池供电,可带到现场不拆卸压力变送器进行检定,但需要有人协助进行数据的记录; 通过手动打压,操作方便,可以两人完成操作及数据记录,解决了现场液位变送器的检定难题。
2. 4 实现了实验室模拟现场单法兰液位变送器工况下的检定
在实验室检定双单法兰液位变送器时因为不知道两个法兰安装位置及高度,需要对液位变送器进行零点迁移之后才能开展检定,检后采油厂取回安装需重新进行零点迁移,个别维护人员安装之后直接使用而忽视了零点迁移,就会导致液位计量数据不准确。还有一种方法是将其中的一个法兰举到一定高度看零点输出准确之后再检定。但由于法兰的高度不相同,用手举着不稳定,即使找合适的东西垫衬也很不容易,所以开展检定工作很困难。
针对以上问题,我们通过在墙上安装一个定滑轮,用绳子将其中一个法兰拉升,看零点输出准确之后再开始检定。这样就避免了用手举高度不稳、找不到合适垫衬物的问题,而且能够模拟出现场安装高度。通过以上措施,检定时就不需要进行零点迁移,并且能够模拟出单法兰液位变送器现场安装高度,这样检定结果也zui为合理,用户取回之后也无需进行零点迁移,可以直接使用。该升降装置将检定时确定零点输出的时间由大约10 分钟缩短到3 分钟,极大的提高了工作效率。
通过本次单法兰液位变送器检定系统的优化与改造,使得液位变送器检定技术更加成熟,检定质量得到很大的提高,降低了装置在检定中造成的影响,大大缩短了检定周期,节约了成本。该装置可以对( -100~3.5)MPa 范围的单单法兰液位变送器与双单法兰液位变送器等液位计按照国家相关检定规程进行检定。为今后同类项目的顺利实施打下了坚实的基础,同时提供了精准、可靠的技术指导和技术保证,起到了积极的典型作用。
 
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