摘要: 在石油化工生产装置中，使用导压管取压安装的仪表主要是压力表、压力变送器、差压变送器等。为了正确测定工艺过程中的压力参数，必须根据使用条件和要求，严格地选用压力测量仪表和正确的安装方法。本文针对低温液体的压力测量仪表的安装方法进行了分析阐述，提出了一种适用于低温液体压力测量的方法。

 

    在石油化工生产装置中，使用导压管取压安装的仪表主要是压力、差压( 流量) 等，本文以压力为例介绍低温液体介质测量安装的方法。为了正确测定工艺过程中的压力参数，必须根据使用条件和要求，严格地选用压力测量仪表和正确的安装方法。

 

    压力测量仪表的安装方法，需要根据被测对象的特性来选择。本文针对低温液体乙烯的压力测量仪表的安装方法进行了分析阐 述，提出了一种适用于低温液体乙烯压力测量的方法。 

 

    1 压力变送器测量原理

    压力变送器是一种将压力信号转换为电信号的设备，包 括: 测压元件传感器、过程连接部件和测量电路三部分组成。主要是通过测压元件传感器检测气体、液体等流体的物理压力参数，并将其转换成标准的 4 ～ 20 mA 电信号，用于指示、报警、记录及控制调节等。

 

    压力变送器除了测量压力外，还可以用于测量介质的压力差，包括差压变送器、差压式流量变送器、差 压 式 液 位 变 送器等［1］。 

 

    2 压力变送器安装

    为了能够准确测量压力参数，压力变送器的安装还需要从取压口的选择、导压管的安装和压力变送器的位置等方面进行考虑和选择。 

 

    2． 1 取压口的选择

    取压口，就是指在被测对象上引取压力信号的开口。在选择取压口的时候，需要从以下几个原则考虑: 

 

    1) 取压口的位置应该能反映被测压力的真实情况，因此取压口要选在被测介质直线流动的管段上，尽量避开管道拐弯、死角、分岔及流束形成涡流的地方。 

 

    2) 当测量气体压力时，取压口应选在管道横截面的上半部，如图 1 所示。 

 

    3) 当测量液体压力时，取压口应选择管道横截面的下半部，并且在管道水平中心线下 45°的范围内，如图 2 所示。 

 

    4) 当蒸汽压力时，取压口应选在管道横截面上、下部，并且与管道水平中心线成 45°的范围内，如图 3 所示。

 

 

 

    2． 2 导压管的安装

    在压力测量中，导压管是连接取压口到压力变送器的重要部件，也是传输压力信号的主要设备，因此导压管的连接方式、施工方法是否正确，决定了相关工艺参数测量是否准确。在导压管安装时，需要从以下几个原则考虑: 

 

    1) 导压管及附件的材料，应能够适应被测介质的性质，即耐高温、低温、耐压和耐腐蚀的性质［2］。 

 

    2) 在取压口附近的导压管，应与取压口垂直，管口应与管壁平齐，并不能有毛刺。 

 

    3) 导压管的粗细、长短应选用恰当，防止测量时产生较大的滞后，一般内径为 6 ～ 10 mm，长度在满足测量要求的前提下，敷设路径要尽量短，且不易大于 15 m。 

 

    4) 导压管的水平段应保持一定的坡度，并且这个坡度一般稍大于动力管道坡度，根据不同介质可以按照 1∶ 10 － 1∶ 100 的坡度进行敷设。导压管倾斜的方向必须保证产生的气体、液体能够顺利排出［3］。当不能满足要求时，需要在管路集气处安装排气装置，集液处安装排液装置。

 

    5) 当被测介质易冻、易结晶、易气化、易凝结时，或者环境温度较高、较低时，应考虑伴热或者隔热措施。 

 

    2． 3 压力变送器的位置

    压力变送器的安装位置，应充分考虑被测介质的特性，一般情况下: 

 

    1) 当测量气体压力时，应优先选择变送器高于取压点的安装方案，这样可以使导压管内的冷凝液回流至工艺管道，否则需要设置分离器，及时排出导压管内产生的凝液，如图 4 所示。

 

 

    2) 当测量液体压力时，应优先选择变送器低于取压点的安装方案，这样可以保证导压管内不易集气体，否则需要在导压管的#高处增加排气阀，或者设置集气器，如图 5 所示。

 

 

 

    3) 当测蒸汽时，应优先选择变送器低于取压点的安装方 案，这样可以保证导压管内不易集气体，另外还需要在导压管#高处增加冷凝管，以避免蒸汽高温对压力变送器膜片造成的 损害，如图 6 所示

 

 

    3 低温液体测压力

    在石油化工装置中，存在大量测量低温液体压力、流量的场合［4］，在测低温流量时使用节流装置，本质也是测量液体压力［5］。

 

    在某石化装置中，存在测量低温液体乙烯压力或者差压式流量的工况。乙烯临界温度较低，仅为 9． 2℃，低于临界温度较低测量，压力变送器低于取压点的方式测量，导压管内充满液体，把液体部分产生的压力迁移，符合安装要求。当环境温度大于 9． 2℃时，导压管内的液态乙烯气化，在导压管内形成气相空间，由于变送器位置低于取压点，气化后的介质流回工艺管道，由于环境温度不是固定温度，导致测量介质压力误差过大，甚至无法测得有效的测量值。 

 

    3． 1 测量方案调整

    针对低温液体乙烯的压力测量，采取将液体乙烯气化后，使导压管内液体的位置相对固定，气相的压力近似介质的压力，通过测量气体乙烯的压力实现测量液体乙烯的压力。

 

    其实现方法为: 延长导压管水平段长度，让液体乙烯充分

吸收环境的热量( 当环境温度低于临界温度时，采用蒸汽伴热

或者电伴热方式提供热量) ，然后气化，低温液体乙烯充分气化

后，使导压管内充满气相介质。由于导压管是联通不间断的，

介质的气相压力和导压管内的压力几乎相等，这样就实现了通

过测量介质的气相压力来实现测量管线内介质压力的目的。

 

    要实现这种测压方案，关键是要控制好介质气化后形成的气液两相的界面位置，尽量避免导压管内液柱的高度变化对测量准确性造成的影响。

 

    因此针对这种方案，在取压口选择、导压管安装和变送器位置的选择上都要做一定的修改。 

 

    3． 2 方案分析

    为了对方案可行性进行分析，现假设条件如下: 

    1) 介质保冷，至导压管水平段。

    2) 取压点到导压管水平段都为液态。 

    3) 介质在导压管水平段完全气化。 

    4) 导压管水平段到变送器的垂直管内为气态。

 

    设取压点到导压管水平段距离为: L; 取压点与管道水平中心线夹角为: θ; 液态乙烯密度: ρ1 ; 工艺管道内介质压力为 P0，变送器测得压力为 P1，则

 

    (1) 当取压口在管道水平中心线上方时，如图 7 所示，变送器实际测量压力应为: P1 = P0 － ρ1 * g* L* sinθ。 

 

    (2) 当取压点在管道水平中心线下方时，如图 8 所示，变送器实际测量压力应为: P1 = P0 + ρ1 * g* L* sinθ。

 

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    为了保证变送器测得压力与工艺管道内介质压力相同，即 P1 = P0，那么需要使 θ 尽可能的小，理想状态时 θ 为 0°，即取压口方向与管道中心水平线方向一致。

 

    但是当 θ 为 0°时，会使得在取压口附近存在气液两相的情况，为了保证能够将气化后的气体封存在导压管内，同时又避免导压管内液柱变化太大，影响其测量准确性，所以取 θ 为 5 ～ 10°。 

 

    3． 3 安装方案调整

    3． 3． 1 取压口的选择

    取压口方向与管道水平中心线方向的夹角为 5° ～ 10°，把气化后的气体封住在导压管里，又尽量避免导压管里的液柱变化太大，影响测量准确性。 

 

    3． 3． 2 导压管的安装

    为了满足方案的假设条件，需要对导压管进行特殊处理。 

 

    (1) 从取压点至导压管水平段，已经导压管水平段 300 mm 处，需要作保冷处理，使介质处于液体状态。 

 

    (2) 导压管水平段距离要足够长，至少 2000 mm，保证介质在该处能够完全气化，并有一定的气相空间，避免导压管垂直段存在液相的情况。 

 

    (3) 考虑到项目所在地冬天气温较低，低于乙烯的临界温度，因此在导压管水平段至压力变送器之间要进行伴热处理，使这段距离内的介质处于气相状态。 

 

    3． 3． 3 压力变送器的安装

    测量低温乙烯压力其实是测量气化后的气体压力，变送器的位置应高于引压阀。这样避免液相流向压力变送器，保证压力变送器不要损坏。

 

    调整后的安装方案，如图 9 所示。

 

 

    4 小结

    本文通过分析测量压力参数时的影响因素，结合实际生产情况，给出了一种测量低温液体压力仪表的安装方法，利用该方法，弥补了传统测压方式的不足，同时也很好的解决了实际生产需要问题。