CN109000758A - 一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，包括远传法兰、隔膜部件、毛细管部件和适配器组件;隔膜部件与毛细管部件焊接组成远传法兰，隔膜部件位于毛细管部件的左侧，远传法兰内的空间充满填充液，远传法兰与适配器组件焊接组成远传装置，并形成一端开放的腔室。本发明结构简单，占用空间小，有效解决了高温高真空高粘度介质测量不稳定，产品使用寿命短的问题。独特的制造技术和液封处理工艺解决了高真空高温条件下粘稠介质液位测量的难题。全焊接的一体化结构解决了高温条件下介质液位测量的难题，满足了工艺接口的要求。

Description

一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置

技术领域

本发明属于压力测量仪表领域，尤其涉及一种高温、高真空、高粘度条件下介质液位测量的小法兰差压变送器。主要应用工况为石化行业炼油厂常减压装置减压塔塔底渣油液位的测量。

背景技术

石化行业炼油厂常减压装置减压塔底部的操作条件为典型的高温、高真空、高粘度工况，其工艺条件为：介质为高粘度渣油、沸点高，操作温度为380℃左右，操作压力为绝对压力3kPa。为了测量减压塔底部渣油的液位，按照通常的设计规范是采用高温高真空型远传双法兰差压变送器，变送器远传部分与工艺设备对接的法兰规格为DN50。现有技术的高温高真空远传双法兰差压变送器要同时满足上述两个工艺操作条件和工艺接口的要求是很困难的，变送器运行时存在测量值不稳定或者使用寿命短的问题。针对现有技术的不足和特殊的工况要求，本发明提供了一种有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，能解决现有技术中存在的不足。

按照本发明提供的技术方案：一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，包括远传法兰、隔膜部件、毛细管部件和适配器组件；所述隔膜部件与所述毛细管部件焊接组成远传法兰，所述隔膜部件位于所述毛细管部件的左侧，所述远传法兰内的空间充满填充液，所述远传法兰与所述适配器组件焊接组成远传装置，并形成一端开放的腔室。

作为本发明的进一步改进，所述毛细管部件包括接续管，所述接续管内设置毛细管，所述毛细管右端与变送器基表连接。

作为本发明的进一步改进，所述隔膜部件包括基座，所述基座右侧连接所述接续管左端，所述基座左侧为一凹槽，所述凹槽内周设置远传隔膜，所述凹槽右侧面中部开有通孔，所述中部通孔连通所述毛细管的左端口，所述远传隔膜与所述基座凹槽之间的空腔以及所述毛细管内充满填充液。

作为本发明的进一步改进，所述基座凹槽右侧面加工成波纹面。

作为本发明的进一步改进，所述填充液为高温硅油。

作为本发明的进一步改进，所述远传隔膜为金属平膜片，由SUS316L不锈钢带料制作，直径范围95mm～100mm，厚度范围为0.15mm～0.2mm。

作为本发明的进一步改进，所述适配器组件包括安装法兰，所述法兰右侧连接散热导管，所述散热导管连接适配器，所述适配器外周螺纹安装排气放液阀。

作为本发明的进一步改进，所述散热导管为圆管状，其外径加工有环形翅片。

作为本发明的进一步改进，所述安装法兰的规格为公称直径DN50。

作为本发明的进一步改进，所述适配器为圆环状，一侧呈喇叭口，所述散热导管外圆形式为翅片状，所述安装法兰规格为公称直径DN50。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明结构简单，占用空间小，有效解决了高温高真空高粘度介质测量不稳定，产品使用寿命短的问题。

2、独特的制造技术和填充液的液封处理工艺，解决了高真空高温条件下粘稠介质液位测量的难题。

3、全焊接的一体化结构解决了高温条件下介质液位测量的难题，满足了工艺接口的要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中隔膜部件的结构示意图。

图3为接夜温度与操作压力特性曲线图。

附图标记说明：远传法兰20、填充液21、隔膜部件30、基座31、远传隔膜32、注液管33、毛细管部件40、毛细管41、接续管42、适配器组件50、适配器51、散热导管52、安装法兰53、排气放液阀54。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明，如适用于小法兰压力变送器。

如图1所示，实施例中的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置10，远传装置10包括远传法兰20(图中点划线部分)，远传法兰20解决高真空条件下高温粘稠介质液位的精准测量问题。远传法兰20左侧通过焊接方式连接适配器组件50(图中虚线部分)，适配器组件50解决降低接夜温度和满足工艺接口问题。

具体来说，如图1所示，远传法兰20由隔膜部件30和毛细管部件40焊接而成。隔膜部件30位于毛细管部件40的左侧。毛细管部件40包括接续管42，接续管42内设置毛细管41，毛细管41两端与接续管42焊接。毛细管41右端与变送器基表(图中未标示)连接。

隔膜部件30包括基座31，基座31的制作材料为不锈钢棒材，其材料对H含量的限制严格，防止材料中的微量H会在长期高温高真空条件下逸出并以气体(H2)状态混入填充液21，受温度影响产生膨胀造成输出不稳定现象。基座31完成加工后，进行零件的高温真空脱气处理。具体地，将基座31置于专用的高温真空脱气炉内，温度设定在320℃～350℃、真空度为绝压0.3Pa、历时8h的干燥脱气处理。基座31凹槽内周焊接设置远传隔膜32，远传隔膜32为金属平膜片，通常由SUS316L不锈钢带料制作，因在高真空条件下工作，膜片的厚度不能太薄，太薄容易变形失效，但膜片厚了会影响测量的准确性，需合理的设计其厚度和直径。在本实施例中远传隔膜32的直径约95mm～100mm，厚度为0.15mm～0.2mm。焊接方式采用先进的激光焊接新工艺、新技术，可保证焊接质量并提高效率。焊接后，使用He质谱仪进行焊缝的气密性检测以保证焊接质量和气密性。然后，用压力成形设备直接在基座31的波纹面上成形为波纹膜片，远传隔膜32与基座31凹槽右侧波纹面之间形成波纹腔室并与毛细管41和注液管33导通。基座31右侧为工艺焊接槽，基座31通过工艺焊接槽与接续管42左端焊接。基座31左侧为一凹槽，凹槽右侧面加工成波纹面，凹槽右侧波纹面中部和下部开有两个通孔，下部通孔连接注液管33一端，注液管33另一端露出基座31，中部通孔连通毛细管41的左端口。

所述远传法兰20在完成零部件焊接组装后需进行液封，采用专用的高温高真空脱气处理设备及制作工艺实施，远传法兰20完成高温脱气处理后，通过注液管33将填充液21注入至波纹腔室及毛细管41内，最后将注液管33压扁切断并焊接封口。

如前述，减压塔底渣油液位测量的工艺条件为：操作温度为380℃，操作压力为绝对压力3kPa，这两个条件是同时存在的，但对于以往的高温高真空型远传法兰差压变送器来讲，这两个条件是不能同时满足的，变送器的使用温度主要取决于变送器内部填充液的温度特性。目前，市场上硅油的使用温度范围为20℃～315℃。而且，当高温高真空条件同时存在时，法兰差压变送器的接夜温度与操作压力是相互影响的。如图3所示，当操作压力为绝对压力0.13kPa时，接夜温度只能到100℃；操作压力为绝对压力0.27kPa以上时，接夜温度最高到200℃。

虽然上述硅油的温度上限可以达到315℃温度，但下限只有20℃，即不能满足操作温度380℃的工艺条件，也不能满足环境温度-15℃的使用要求。本实施例中填充液21高温硅油的使用温度范围为-15℃～200℃，下限值-15℃满足了低温的使用要求，要满足接夜温度上限值200℃的技术要求，是通过降温措施实现的。

适配器组件50包括安装法兰53，安装法兰53为公称直径DN50的钢制管法兰，法兰53右侧焊接连接散热导管52。对本装置而言，上述的操作压力和接夜温度，前者是不能改变的，后者是有所变化的。本装置使用时，远传隔膜32外侧直接与被测介质接触，此处的温度称为接夜温度，接夜温度是影响法兰变送器工作的重要参数。实际使用时，接夜温度都会低于操作温度，本装置通过翅片式散热导管52的结构设计实现降温措施。散热导管52为圆管状，内径为DN50，外径加工有环形翅片可增加有效面积有利于散热，长度可根据需要确定。散热导管52右侧焊接连接适配器51，适配器51为圆环状结构，外径与基座31的外径相同，适配器51右侧外周与基座31焊接，适配器51内径为DN50，右侧加工为喇叭口，开口处直径DN100，便于同隔膜部件30的远传隔膜32直径匹配，过渡段不易形成死角，使用时可避免粘稠介质的堵塞，外圆周上加工两个螺纹通孔，呈上下对称分布，螺纹孔安装排气放液阀54，便于本装置保养维修时的吹扫清洗。安装法兰53、散热导管52、适配器51的内孔与远传隔膜32外侧的空腔构成了测量容积腔室。

散热导管52的长度和温度的关系由下式表示：

θ＝(θ₀－t)e^-mx+t—————式(1)

式中θ—距容器x处的导管温度，(接夜温度)℃

θ₀—容器壁温度(操作温度)，℃

t—环境温度，℃

x—散热导管长度，m

式(1)中：θ₀、t均为常数，m可由下式计算

传热公式由下式表示：

式中α—导管表面散热系数，W/(m2·K)

λ—导管的传热系数，W/(m·K)

S—导管周长，m

F—导管的横截面积，m2

式(2)中：α、λ为常数，S、F可根据导管规格DN50预先设定并计算得出。

根据式(1)选择散热导管长度x，则可计算出接夜温度θ，通过本发明的结构设计，可使接夜温度降低到200℃以下，保证远传装置10在高温高真空高粘度苛刻的工艺条件下长期稳定的运行。

本发明的具体安装应用情况如下：将远传装置10通过安装法兰53与减压塔底部的工艺侧法兰连接，被测介质充满测量容积腔室，液位高度形成的差压通过远传隔膜32传递给波纹腔室里的填充液21，填充液21将差压传递给毛细管41右端连接的变送器基表(图中未标示)，实现塔底液位的测量。

Claims (10)

1.一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：包括远传法兰（20）、隔膜部件（30）、毛细管部件（40）和适配器组件（50）;所述隔膜部件（30）与所述毛细管部件（40）焊接组成远传法兰（20），所述隔膜部件（30）位于所述毛细管部件（40）的左侧，所述远传法兰（20）内的空间充满填充液（21），所述远传法兰（20）与所述适配器组件（50）焊接组成远传装置（10），并形成一端开放的腔室。

2.如权利要求1所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述毛细管部件（40）包括接续管（42），所述接续管（42）内设置毛细管（41），所述毛细管（41）右端与变送器基表连接。

3.如权利要求1所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述隔膜部件（30）包括基座（31），所述基座（31）右侧连接所述接续管（42）左端，所述基座（31）左侧为一凹槽，所述凹槽内周设置远传隔膜（32），所述凹槽右侧面中部开有通孔，所述中部通孔连通所述毛细管（41）的左端口，所述远传隔膜（32）与所述基座（31）凹槽之间的空腔以及所述毛细管（41）内充满填充液。

4.如权利要求3所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述基座（31）凹槽右侧面加工成波纹面。

5.如权利要求1所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述填充液（21）为高温硅油。

6.如权利要求3所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述远传隔膜（32）为金属平膜片，由SUS316L不锈钢带料制作，直径范围95mm~100mm，厚度范围为0.15mm~0.2mm。

7.如权利要求1所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述适配器组件（50）包括安装法兰（53），所述法兰（53）右侧连接散热导管（52），所述散热导管（52）连接适配器（51），所述适配器（51）外周螺纹安装排气放液阀（54）。

8.如权利要求7所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述散热导管（52）为圆管状，其外径加工有环形翅片。

9.如权利要求7所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述安装法兰（53）的规格为公称直径DN50。

10.如权利要求7所述的一种高温高真空小法兰差压变送器远传装置，其特征在于：所述适配器（51）为圆环状，一侧呈喇叭口，所述散热导管（52）外圆形式为翅片状，所述安装法兰（53）规格为公称直径DN50。