摘要：差压液位计在化工企业装置中广泛应用，但是在使用中存在的许多问题。文章提出使用艾默生公司的新型ERS电子远传液位测量的技术，在实际的装置中，进行了特殊应用改造，经一段时间的使用，能很好地满足工艺生产。尤其是大量程差压液位的测量，提供了一种高精度测量的方法。
化工企业中，生产BDO产品的装置，具有高温，高压，有毒，危险性的特点，仪表的选择上，要考虑到各项参数，满足这些参数下，才能使仪表在装置中的稳定运行。本次重点讨论液位的测量，在工艺操作上的可靠性与准确性。突出液位测量仪表的选型，对影响工艺操作的稳定性，安全性的一般性讨论与研究。
1 液位测量和存在问题
1.1 现场液位测量现状
在化工企业中，对装置的液位测量，绝大多数地使用差压式液位变送器、某些企业采用了
雷达液位计、在罐装设备上使用了
射频导纳液位计、密封罐中使用的是
磁致伸缩液位计。但它们因环境或测量媒质的不同，因自身的测量相一致的原理，存在着不一致的偏差。
1.1.1 差压式液位变送器
单法兰变送器，在底部使用，而
双法兰差压变送器或
单法兰差压变送器在密封罐中经常使用，它是利用罐内液位改变时，因液位产生的静压，对压力隔膜的压力转变成电子信号的原理工作的。它有以下的优点：不受温差的变化，稳定性强，性价比较高，在密封罐中可以忽略其内在的影响。在使用中，也存在着一些缺点：如对介质的要求，强酸强碱的介质就不适用。对密度大的测量，精度也有影响，环境温度的剧变，也出现一定的偏差。尤其是上引的细管过长，也存在着的测量波动。
1.1.2 雷达液位计
常用的雷达液位计，主要分为非接触式雷达，导波雷达，主要的原理是利用雷达波的向液面发射很高频电磁脉冲，波长在几米，频率在4GHz以上，(在结构上主要有导波雷达沿钢缆和探棒这两种)，由于测量发射波和回波存在着时间差，经过时间差的计算，再经一定的算法，就可以折算出液面高度。雷达波液位计，其具有不受温度、环境中有蒸汽、周围有粉尘、或者在泡沫包围的情况下，其影响度比其他的液位计有好特的优势。但是，它也出现了一定的缺点：由于导波雷达波到达以接触介质后，因为不同的介质，都有不同的介电常数，反射波的一部分被介质干扰掉后，剩余的回波就极大地削弱了，在时间差的测量上，就有了新的要求，回波就越大，精度越高，反之，精度就下降。对于某些使用钢缆、还有探棒的导波杆，其易挂料的现象不易消除。给其带来了不良影响。相反，非接触式雷达就具有了明显的优点：它不接触介质，只与传输中的空气或浑发性的气体接触，影响只是这些，但其
影响微乎其微，一般地，都忽略不计。但是，如果这些传输经过的空气中有汽化介质，或者带有泡沫的介质，影响就比较突出了，因此，其有以下的要求，对空间有汽化、空间有带泡沫介质，其测量会有较大的偏差，因此，不适用于这方面的应用。
综合以上可以看出，
双法兰差压液位变送器是石油、化工和石化生产过程中应用十分广泛的液位测量仪表，主要用于测量具有腐蚀性、黏度大、不易结晶、低凝固点液位的被测介质。其特点是结构简单、精que度高、线性好、便于安装与维护、易于组合成控制系统，用于连续或间歇生产过程的塔、罐、槽等容器的液位连续测量和界位测量。
常规的差压变送器通过测量容器中的液位压力来进行液位测量，直接采用引压管安装。双法兰采用了毛细管柱和密封系统解决了引压管的许多安装问题。这些系统包括通过充油毛细管柱连接到差压变送器的外部传感膜片。压力的变化引起了膜片的位移，这样压力就通过充油毛细管传送到变送器。充油
毛细管系统都经过精心的焊接和制造，因此它是一个性能可靠的密封系统。这种类型的结构消除了可能在引压管中产生的泄漏点和堵塞。
1.2 传统差压液位技术的问题
液位测量上，双法兰差压液位系统仍然是一种成熟可靠的技术，它广泛应用于高型容器和塔中。它的特点，就是有了毛细管，在安装上，较为困难，不能打折，否则就造成一次性的损坏。因为它的距离过长，毛细管在传输压力上，就会将误差传输过去。在环境温度变化较大的时候变得更为明显了。毛细管的位置，其安装位置，是经常检查的目标。
使用双法兰膜片变送器测液位时，因为在高度上，其取压间距很大，毛细管的长度带来了储多问题。这个问题，较为常见的问题如：毛细管的温度变化对测量精度影响较大，在实际中，其响应速度也会变慢，其中的高温油在环境温度过低时需要伴热等。本装置中，25% 以上的差压液位都存在着法兰间距过大，毛细管过长，测量滞后；还有部分测量点介质温度过高，充填液采用高温硅油，需要对毛细管伴热，尤其是在新疆地区，冬季时间接近5个多月，仪表使用很不稳定。因此需要对部分关键点测量部位进行改造，来保证测量的准确性，以确保工艺操作的稳定性。
2 新型差压液位测量技术-电子远传ERS
艾默生过程控制有限公司于2011年发布了罗斯蒙特®ERS (electronic remote sensor) 电子远程传感器系统，一时造成了行业中的震动，它是shijie上地衣个数字差压液位系统。从此，压差测量技术，进入到了数字时代。艾默生宣称，它拥有十项以上的转lijishu，在3051S ERSTM 系统上，是划时代的进步。它使用了两个以数字方式连接在一起的3051S压力传感器，机械毛细管的方式看不到了。原理简单地描述为，它通过两个传感器中的一个，进行差压值的计算，再通过一个标准HART位号牵制，进行两线制的传输，对现场的4～20Ma信号要求，就得以满足。
2.1 ERS电子远传传感技术原理
电子远程传感技术，是电子信号传输的一种方式，在ERS中，必须采用有线进行传输，这样就可以保证数据不受干扰，失真度接近为零。ERS与其他的信号相比，它有自身的转lijishu，在高型容器和塔上进行液位的测量，有其准度高，安装方便，维护方便的特点。在表面上看，罗斯蒙特3051S ERS系统仅仅使用了两个直接安装的3051S压力变送器，它与差压变送器相比，没有毛细管应用。RES使用的两个传感器，其中的一个计算差压，另外的一个测量静压，通过标准的两线制4～20mA HART信号传输回主机，主机的系统经过软件的运算，直观地表现出液位数值。
ERS是在差压液位技术上的较大改进，是对差压测量技术的重要提升。ERS技术在目前来看，仍然属于#先金，技术成熟的技术，在3051S压力变送器平台上，好放风采。它使用了两个压力变送器，其中一个测量低位装置的高压测量数据，另外一个在高位置测量低压侧数据，其数据使用了一个的电子功能模块由软件计算出高低压侧的差压来，再进而通过4～20Ma线路，向系统中输出对应的数据信息。资料显示，ERS拥有多项转lijishu，它解决了信号的同步，电源配及的管理，在隔离防爆要求的场所，其本安认证的措施，也做得相当出色。ERS没有了毛细管，这在压差测量方面，具有好特的优势，因此，在10m以上的罐中，得以广泛应用，原来的压差上的负迁移，需要专业知识才能搞懂的知识，在ERS上几乎看不到，它巧妙地经过软件计算，仅仅在高位或低位提出实际的数据，就解决了其他测量技术的专业性，因此，其测量的数据响应速度变得很快，精度就更高了。在环境温度变化比较巨大的地区，它的优势就更加突出，因为它没有了毛细管。
与传统的两台压力变送器测量压力计算差压的方式相比，ERS系统需要一个4～20mA回路，这个回路是无源线，仅要在原来的线路中，切断后再连接到主表，另外，在副表供电上，只要接原来的供电源即可：不需要到DCS系统中计算差压，主表输出的差压信号是电信号，它经过数字化处理后，通过同步技术传到主线路中，在软件的优化作用下，直接差压零点进行调整，这样就保证了差压信号的正常传输，从而有效地保证了其可靠的同步性。环境温度的影响，两个压差变送器在同一环境中，因温度的变化，是一致性的，从而互利抵消了存在的干扰因素。
2.2 ERS电子远传系统的优点
3051S ERS系统好特的数字架构，其原理已经很明显，它在高型容器，还有高裁体的塔上使用较为突出，这是它的明显优点：
(1) 因为它采用的数字化架构，其性能加以改善了，3051S ERS系统的优上是没有了机械部件，大大地减少了机械磨损，因此，在大范围变化的温度下，数字化架构的性能就表现出其优势，在响应时间上得以提供，在传输信号上，就更加稳定，测量上的反复性就能很好地得以保证。有人经过测量数据的对比，它的测量精度相对于传统的机械式的测量，精度大幅度地提高了。
(2) 它的另一个特点，就是安装的简单化，凡是学过仪表基础知识的人，都可以方便地安装，并且对其出现的问题，按照说明的指南，很容易地解决出现的问题：在某些地上，尤其是北方，有长期的寒冷天气，这些装置会有伴热或保温的装置。这仅仅需要认真地检查信号的脉冲信号，检查线路的漏水点，发现漏点，要及时地处理，这样，对冷凝水就能好地解决。3051S ERS系统的数字架构恰恰地没有了这些环节，从而避免了人为地工作，降低了劳动强度，减少了大量维护工作和设备保养工作。
(3) 由于其是数架式结构，其特点就具备了现代通信的功能，有着较多的过程数据诊断，因此3051S ERS系统是一个多参数™系统，它提供了较多的数据内容，能有效地对额外的过程优化，进行有效地控制，数据信息量的处理可以方便地得以处理。经常的液位计算，3051S ERS提供了诸多的数据信息，对来自每个压力传感器读数都有非常好的数据地址，传输的实时数据，访问的实时数据，对液位或体积的测量，可以进行比例的输出，从而方便地与其他的数据接口，可以方便地匹配。综上，ERS是基于传统差压液位技术原理，在3051S平台上开发的新一代产品，在高塔液位测量，恶劣环境温度的条件下好具优势。
3 现场应用和改造
针对ERS的技术特点和现场的实际情况，shou先选择BDO装置区域内的高塔液位，球罐液位测量点，主要解决液位测量距离在10m以上以及塔内介质温度高于200℃需要保温伴热的关键测量点进行更换。
3.1 改造方案1—精制塔液位测量
主要问题：差压150kPa。15m的法兰间距，传统方案误差很大，受环境温度影响大，介质温度高，冬季需要伴热。
解决方案：ERS电子远传替换原双法兰式方案。测量结果：使用ERS电子远传后，测量稳定性大大提高，wuxu伴热，维护方便。
测量数据对比如表1所示。
通过对比，双法兰差压测量在准确值的偏离度上有45mm以上的误差，随着高度的增加，误差也随之增大。ERS电子远传测量测量的数据，误差值在5mm以内，在高度测量上，其误差几乎可以忽略不计。
3.2 改造方案2—塔液位测量
主要问题：静压 600kPa差压 50kPa。20m的法兰间距，传统方案误差很大。受环境温度影响大。维护成本高
解决方案：ERS电子远传替换原双法兰式方案。
测量结果：使用ERS电子远传后，精度由原方案的5% 变为0.5%，提升了10倍；响应时间由3s缩短为0.5s，提升了6倍；环境温度变化不对测量结果产生影响；安装与维护变得更加方便。
通过对以上两种工况改造后，使用效果极佳，完全达到了预期的目的，确保了工艺测量的准确度和操作的稳定性，这对我厂后期继续改造和优化提供了很好的案例和经验。
4 推广和应用
ERS 适用于以下工况，尤其是应用过双法兰但测量效果不是很好的情况下，可以考虑ERS 系统。
(1) 适用于10m以上的罐，或化工企业的沸腾塔等。化工企业经常有蒸馏塔、干燥塔，洗涤塔，还有储罐液位的罐等。在这种设施中，由于其取压间距比较大，典型的6m以上的设施，其间距会远远地大于6m，在选择双法兰测量的时候，需要使用较长的毛细管。而 ERS 系统是通过 CAN 总线连接主副表，消除了外界环境温度变化对毛细管系统的误差影响，提高整体测量性能，同时缩短了响应时间。
(2) 适用于10m以上的罐装置。由于10m以上的罐，其测量的压力相对要大些，这样得到的差压值就会更明显，精度得以提高。10m以上的罐内介质的测量，就可以保证差压信号的精度，假设其中的静压为 SP，它与差为DP的比值，就大于1，这样的结果，对提高精度是至关重要的，这也是为什么要在10m以上的罐中，得以广泛应用的原因。
(3) 它可以存在较大的跨度的温差设施中应用，也可以在需伴热的场合的设施中得以应用。环境温度变化跨度大易引起双法兰的产生较大的温度影响，而 ERS 因为没有毛细管可以完全消除了这种影响，大大提高测量精度及稳定性。对于高温油应用场合，在环境低温时需做伴热，而ERS没有毛细管不需要做伴热，降低维护及设备成本。
(4) 适用于安装位置上有其他附件，其他测量仪表无法测量的工况。ERS整体在安装时，单好固定好变送器，在接线端连接电缆，做好密封，在确保可靠性下，需要监督方进行核对，在确定完全正确时，即可投入使用。所以对现场安装条件复杂，不便于安装双法兰或是其他测量形式，可采用ERS系统简化安装工作。
5 结语
综上所述，在化工企业中，双法兰差压液位变送器普遍地使用，在价格上占据优势，测量上存在的误差比较明显，对小型企业，仍然是主要液位测量的解决方案。对于测量要求较高，影响工艺生产，控制要求严格的企业，采用艾默生公司推出的电子远传-ERS系统，在高塔和大罐液位测量，恶劣环境温度的条件下好具优势，在精度要求较高的工况下，应当是shou选方案。
我厂在应用改造后，说明ERS在特殊工况的应用是成功的，又增加了几套改造，取得的效果是令人满意的。由于其性价比较高，并不是所有的差压液位测量都适合使用ERS电子远传系统。各企业可以根据自己的实际情况，建议对影响工艺操作的关键设备上的关键点进行改造使用，来保证工艺生产的安全性，满足装置的安稳运行，从而提高了企业经济效益。
