差壓液位變送器在油田中的應(yīng)用及常見(jiàn)故障分析

摘要：油田的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，計(jì)量自控儀表是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心，而液位的高低直接影響生產(chǎn)的安全運(yùn)行，所以對(duì)液位的檢測(cè)及控制尤其重要。差壓液位變送器在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用廣泛，也發(fā)揮著日益重要的作用。本文主要介紹了差壓變送器的工作原理、遷移方式，針對(duì)使用情況及生產(chǎn)中常見(jiàn)的幾種故障加以分析，提出了相應(yīng)的處理方法，為以后日常維護(hù)和維修、使用范圍起到一定的參考作用。
 

1、差壓液位變送器的工作原理：

  基本原理：當(dāng)容器內(nèi)的液位高低發(fā)生變化時(shí)，由液柱重力作用產(chǎn)生的壓力也相應(yīng)變化,差壓變送器就是基于此原理而工作的。

1~罐體 2~變送器 3~液位零點(diǎn) 4~法蘭 5~毛細(xì)管
 圖1 差壓液位變送器原理圖

由流體力學(xué)中的帕斯卡定律可知：
△P=P+~P~=ρ×g×H
 其中：P~被測(cè)介質(zhì)產(chǎn)生的壓強(qiáng)ρ~被測(cè)介質(zhì)的密度H~被測(cè)介質(zhì)的垂直高度g~重力加速度，常數(shù)，9.8m/s²，通常取值為10m/s²通過(guò)公式變換可得：H= △P/（ ρ×g）
 
2、遷移方式：
 在油田實(shí)際生產(chǎn)中，由于受差壓變送器安裝位置不統(tǒng)一的影響，對(duì)差壓信號(hào)準(zhǔn)確性的影響主要有兩個(gè)方面，一方面是被測(cè)液位的高低，另一方面是與液位高度無(wú)關(guān)的固定差壓。為了消除固定差變的影響，正確指示液位高度，就需要對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行遷移。
 
2.1、無(wú)遷移：
 差壓式液位計(jì)傳感器的正壓室與負(fù)壓室所承受的壓力來(lái)自容器內(nèi)被測(cè)液體重力產(chǎn)生的靜壓。當(dāng)容器內(nèi)被測(cè)液體的密
度為ρ，則有：
正壓室：P+=P 內(nèi)+ρgH
 
負(fù)壓室：P~=P 內(nèi)
 
差壓：△P=ρgH測(cè)量上下限為0~ρgHmax。
2.2、正遷移：
 
由于差壓式液位變送器安裝位置低于容器底部的某一點(diǎn)上取壓點(diǎn)，且這一點(diǎn)距離容器底部的高度為h，工作中正壓室收到這一與容器內(nèi)液位高度無(wú)關(guān)的固定壓力影響，則有：正壓室：P+=ρgH+ P 內(nèi)+ ρgh
負(fù)壓室：P~=P 內(nèi)
 
差 壓：△P=P+~P~=ρg(H + h)
 
測(cè)量上下限為ρgh~ ρg(Hmax + h)。
 
2.3、負(fù)遷移：
  在油田儀表施工過(guò)程中，雙法蘭液位變送器安裝以后，設(shè)其兩法蘭之間的距離為H，由于毛細(xì)管內(nèi)傳遞壓力硅油的存在，
 
在其投運(yùn)前負(fù)壓室收到這一固定壓力因素的影響，則有：正壓室：P+=ρgH+ P 內(nèi)負(fù)壓室：P~=P 內(nèi)+ ρ 硅gH
 
差 壓：△P=P+~P~=（ρ~ ρ 硅）gH 測(cè)量上下限為~ρ 硅gH ~ （ρ~ ρ 硅）gH 。
 
總之，零點(diǎn)遷移其本質(zhì)沒(méi)有改變差壓液位計(jì)的量程，改變的只是上下限位置，目的就是能正確顯示出被測(cè)液體的液位。

3、常見(jiàn)故障分析及處理辦法：
  對(duì)現(xiàn)場(chǎng)差壓液位變送器的20 次故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出5 方面問(wèn)題。

3.1、液位顯示偏低或者負(fù)值：
  液位顯示值偏低或?yàn)樨?fù)值的故障次數(shù)為8 次，占總故障率的40%。如果液位顯示液位偏低，說(shuō)明負(fù)引壓管壓力偏低，或者正壓室有泄漏處。造成負(fù)引壓管壓力偏低，可能原因是負(fù)引壓管堵塞或者進(jìn)液體了，這時(shí)需要清除賭賽物、排除液體；如果正壓室有泄漏，就要查找泄漏源，進(jìn)行處理。

3.2、液位顯示值與實(shí)際值相差大：
  液位顯示上下波動(dòng)或者與實(shí)際值相差大的故障次數(shù)為5次，概率為25%。原因可能是儀表與二次表量程不一致，這時(shí)需要更改二次表的量程；可能是被測(cè)介質(zhì)的密度變化大，這時(shí)要重新設(shè)置參數(shù)，以實(shí)測(cè)介質(zhì)密度為準(zhǔn)。

3.3、液位顯示值固定不變：
  液位顯示固定不變的故障次數(shù)為3 次，概率為15%。如果顯示液位固定不變，說(shuō)明容器正壓壓力沒(méi)有到達(dá)膜盒，或者被測(cè)值超出儀表范圍。壓力沒(méi) 到達(dá)膜盒可能是感壓部位受損或內(nèi)部元件壞，需要維修或更換元器件；檢測(cè)值超出儀表量程，需要重新設(shè)定儀表量程。

3.4 液位顯示值偏高
液位顯示偏高的故障次數(shù)為2 次，概率為10%。顯示值偏高，說(shuō)明負(fù)引壓管里的液體沒(méi)有達(dá)到所設(shè)定的遷移量，這時(shí)需要調(diào)節(jié)閥門(mén)使負(fù)壓部分的引壓管充滿(mǎn)液體，或者重新設(shè)置遷移量。

3.5、 零點(diǎn)漂移：
 零點(diǎn)漂移故障1 次，概率為5%。就是儀表內(nèi)部參數(shù)受到生產(chǎn)環(huán)境的影響和干擾而發(fā)生了變化，就要停表重新對(duì)儀表的零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，并設(shè)置遷移量。

4、結(jié)語(yǔ)：
 
（1）通過(guò)對(duì)差壓液位變送器工作原理和遷移方式的理論學(xué)習(xí)，并結(jié)合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)故障的統(tǒng)計(jì)和分析，能夠?qū)ιa(chǎn)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確、迅速的判斷，并能地解決出現(xiàn)的故障，保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
 
（2）差壓液位變送器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、精度較高且使用壽命較長(zhǎng)，單價(jià)及維修費(fèi)用較其他液位計(jì)低，可以廣泛應(yīng)用于常壓容器及密閉容器的液位測(cè)量，為以后液位儀表的選型提供參考。