摘要: 針對(duì)在真空或低溫測(cè)量條件下，耐高溫壓力變送器由于使用壽命短或測(cè)量精度低而沒(méi)有得到充分利用，該文重點(diǎn)分析了會(huì)影響耐高溫壓力變送器的正常運(yùn)行的影響因素，并提出用于真空或低溫環(huán)境的耐高溫壓力變送器的應(yīng)用方案。通過(guò)典型應(yīng)用方案的研究，耐高溫壓力變送器的整體動(dòng)態(tài)性能大大提高。
引言
在真空或低溫測(cè)量條件下，耐高溫壓力變送器由于使用壽命短或測(cè)量精度低而沒(méi)有得到充分利用。對(duì)于一些應(yīng)用，實(shí)際測(cè)量誤差太大。因此，如何在低溫或真空條件下正確應(yīng)用耐高溫壓力變送器是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。
1 問(wèn)題分析
在高真空或低溫條件下，以下因素會(huì)影響耐高溫壓力變送器的正常運(yùn)行。
( 1) 螺紋鏈接的密封性。絕大部分耐高溫變送器通過(guò)在一根毛細(xì)管兩端使用螺紋來(lái)連接變送器和過(guò)程連接件。在真空條件下，傳感膜片受到重力外力作用，使變送器內(nèi)部填充油處于負(fù)壓真空，外部空氣可通過(guò)螺紋連接進(jìn)入毛細(xì)管，嚴(yán)重影響測(cè)量精度的點(diǎn)。
( 2) 填充油雖是油性，但含有少量溶解氣體。這些溶解的氣體在高真空條件下會(huì)被釋放和膨脹，壓力會(huì)以測(cè)量誤差傳遞到變送器的敏感部件上。
( 3) 在低溫工作條件下( 通常在 － 10 ℃ 以下) ，在低溫下減少毛細(xì)管內(nèi)的充油量會(huì)擾亂正常的壓力傳遞過(guò)程，導(dǎo)致測(cè)量誤差。
( 4) 腐蝕性工況: 包括環(huán)境條件、應(yīng)用工況的腐蝕性。如在導(dǎo)壓管材質(zhì)為碳鋼或不銹鋼適用的工況選擇普通型的壓力和差壓變送器; 如碳鋼或不銹鋼無(wú)法滿足工況要求時(shí)，應(yīng)選用隔離式變送器。腐蝕性工況需特別注重材質(zhì)的選型。變送器的材質(zhì)包括了變送器的膜片及接液材質(zhì)、法蘭材質(zhì)、外殼材質(zhì)、排氣/排液閥材質(zhì)、傳感器填充液材質(zhì)、毛細(xì)管灌充液材質(zhì)、螺栓螺母材質(zhì)等，選型中#需要關(guān)注的是膜片材質(zhì)、接液材質(zhì)和法蘭材質(zhì)。
2 解決方法
針對(duì)以上問(wèn)題的分析，提出了以下用于真空或低溫環(huán)境的耐高溫壓力變送器的應(yīng)用方案。
( 1) 全焊接壓力變送器。毛細(xì)管、變送器和過(guò)程連接之間的所有連接都是全焊接密封結(jié)構(gòu)，以消除可能的泄漏點(diǎn)。
( 2) 根據(jù)不同的應(yīng)用，可以精que控制填充油量。根據(jù)用戶的應(yīng)用和不同充填油的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)計(jì)算，適當(dāng)減少充填油量，以補(bǔ)償充填油的膨脹效應(yīng)。對(duì)于低溫應(yīng)用，可根據(jù)具體應(yīng)用適當(dāng)增加填充油量，以補(bǔ)償填充油體積收縮的影響。
( 3) 特殊的補(bǔ)油排油處理。對(duì)填充油進(jìn)行油預(yù)處理，主要目的減少溶解氣體含量，且在灌油的過(guò)程中，采用真空灌油，并在油達(dá)到真空度要求的情況下嚴(yán)格控制灌油量，保證#終產(chǎn)品的測(cè)量精度。
( 4) 在現(xiàn)代工藝流程中，耐高溫變送器往往采用對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，在高低壓兩端具有相同的隔膜、相同的毛細(xì)管長(zhǎng)度和相同的充油流體。
一般認(rèn)為，當(dāng)溫度變化的影響作用于變送器的高、低壓側(cè)時(shí)，這種影響就會(huì)被消除。溫度對(duì)隔膜的影響通常被認(rèn)為是溫度漂移的#重要原因。事實(shí)上，情況恰恰相反。
在高低壓側(cè)使用相同長(zhǎng)度的毛細(xì)管并沒(méi)有提高性能，反而增加了溫度變化對(duì)變送器整體性能的影響。變送器取決于溫度不僅取決于基型產(chǎn)品膜片的溫度變化量，毛細(xì)管的長(zhǎng)度也是影響變送器溫度變化的重要因素，且硬度和毛細(xì)管的長(zhǎng)度成正比。高低壓側(cè)使用相同的毛細(xì)管長(zhǎng)度，是毛細(xì)管長(zhǎng)度的兩倍，從而增加了溫度對(duì)變送器整體性能的影響。即，如果過(guò)程溫度 150 ℃ 或更低且過(guò)程條件允許，則拆除高壓側(cè)端口毛細(xì)管并直接連接變送器，可以縮短毛細(xì)管的長(zhǎng)度，降低因溫度變化對(duì)變送器精度及相應(yīng)時(shí)間的影響。
( 6) 根據(jù)測(cè)量介質(zhì)化學(xué)特性的不同進(jìn)行選擇。
不同濃度的同種介質(zhì)在不同溫度下的腐蝕性也有所不同。隔膜密封式變送器，一般內(nèi)膜盒選用不銹鋼材質(zhì)，接液外膜盒根據(jù)介質(zhì)特性進(jìn)行選擇。目前常用的材質(zhì)除 316L、蒙乃爾、鉿氏合金和坦膜片。根據(jù)環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮變送器的外殼材質(zhì)，外殼材質(zhì)一般包括鋁合金和不繡鋼材質(zhì)，如果不是處于腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境條件，選擇鋁合金材質(zhì)更經(jīng)濟(jì)些。
3 耐高溫變送器典型應(yīng)用方案
( 1) 工藝脈沖壓力測(cè)量。如油田注水泵壓力測(cè)量，易造成變送器損壞針對(duì)高速脈沖氣壓或液壓，變送器有專(zhuān)用的氣壓、液壓緩沖裝置，小巧，易于安裝。在油田注水站脈沖泵成功應(yīng)用。
( 2) 應(yīng)用多晶硅項(xiàng)目。多晶硅主要用于集成電路和太陽(yáng)能發(fā)電。具有耐高溫、高壓、有毒、易燃、易 爆、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)可靠性和穩(wěn)定性有較高的要求。如: 江西賽維 LDK 5000 噸多晶硅冷加氫裝置使用鍍金鉭膜時(shí)，#低溫度為 － 70 °C，#高溫度為350 °C。
( 3) 碳四裂解項(xiàng)目應(yīng)用。乙烯是石化工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，煉廠碳四是煉油廠裂解乙烯的原料。一般工藝使用大量堿性介質(zhì)( 如氫氧化鈉、氫氧化鉀) ，反應(yīng)器溫度通常為 200 ～ 280 ℃，工藝中必須加入氫氣。由于工藝的性質(zhì)，在生產(chǎn)中必須存在高腐蝕、高 溫、易燃、爆炸危險(xiǎn)和高壓。宏力化工shou個(gè)四碳裂解項(xiàng)目在高溫鉭硅油裂解反應(yīng)器中使用了 PDS473 和 483H 變送器。
4 總結(jié)
該文對(duì)耐高溫壓力變送器在特殊場(chǎng)合下的應(yīng)用做出了分析，通過(guò)對(duì)變送器的高低壓側(cè)測(cè)量膜片的尺寸和材質(zhì)、毛細(xì)管的長(zhǎng)度、管徑的粗細(xì)、加注油的種類(lèi)選擇，實(shí)現(xiàn)批量?jī)?yōu)化，提高整體動(dòng)態(tài)性能。
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