法蘭液位變送器檢定方法優化研究與應用

摘要: 計量的準確性對于油田生產是十分重要的，不僅能提高效益而且能控制損耗。精確的計量需要使用標準的設備。普通的壓力校準裝置占用空間大，誤差高，操作繁瑣，而且只能滿足實驗室送檢，不能滿足法蘭式液位變送器在現場的檢定任務，延緩了檢定周期，影響了油田生產任務，并且此類儀表的檢定都是參照國家質量監督檢驗檢疫總局批準施行《液位計檢定規程》來檢定的，沒有法蘭液位變送器檢定規程。為了更好地解決法蘭式液位變送器檢定裝置存在的問題，我站通過對現有裝置的缺陷進行分析，本著經濟、實用的原則對現有檢定裝置進行優化升級及設計改造，通過改造來滿足油田和社會法蘭式液位變送器檢定需求，提高吐哈油田液位計量水平。

1 法蘭式液位變送器測量原理
法蘭式液位變送器原理屬于靜壓式測量原理，容器中某點的靜壓P 與被測液體的深度H 之間的關系為:
P = Hρg
式中: ρ—液體的密度。

        由帕斯卡定律可知，流體在底部產生的壓強只與其本身的密度和高度有關。在一定工況下，介質密度ρ 近似為一常數。法蘭液位變送器由與工藝介質接觸的敏感測壓膜片、填充導壓硅油的遠傳壓力毛細管、差動電容式敏感測壓元件及電子放大轉換器組成。一般法蘭式液位變送器就是通過變送器正負壓側膜盒監測容器或管道內液面上、下壓強，再通過毛細管傳至差動電容式敏感測壓元件，檢測出液位差壓變化，實現液位測量。

2 檢定裝置的改進及升級設計
        國家各檢定機構沒有單獨的法蘭液位變送器的檢定裝置。因新疆維吾爾自治區計量院自主制作了一套法蘭液位變送器的檢定裝置， 2009 年底我站在自治區計量院進行調研過程中發現自治區這套檢定裝置對于不同介質的液位變送器不能統一檢定，并且檢定程序繁瑣誤差大，不能滿足現場檢定的需求，所以我站在于2010 年立項制作出一套數據精準、操作便捷、能滿足于現場不同介質類型的法蘭液位變送器檢定的裝置。2010 年二季度，自主制作了一套取壓裝置( 法蘭工裝) ，6 月底新的檢定裝置調試完成。7 月10 日送檢2臺法蘭式液位變送器到自治區計量院進行比對，8月18日本裝置進行比對表的數據錄取，比對結果良好。

2. 1 實現對不同介質類型的法蘭式液位變送器的檢定設計
        以往的裝置組成需要一個液體罐，對于不同介質類型的法蘭式液位變送器要更換不同液體介質來檢定，這給檢定帶來了很大的不便。

        比如常見的，同時送檢一臺測定水罐液位的液位計和一臺測定油罐液位的液位變送器。按照原有的裝置我們需要往液體罐充滿水檢定完成測定水罐液位的液位變送器，然后更換介質再檢定另一塊液位變送器。這種方法耗時、費材，給檢定帶來極大不便。

        我們的優化設計是: 將原液體介質檢定改良為手持壓力泵打壓配合壓力校驗儀檢定，并且裝置制作簡單，測量精準。

        因法蘭式液位變送器的測量模型為H = ( P正－P負) /ρg。在介質密度ρ 和重力加速度g 確定的情況下，液位的高度與統一深度的壓差P正－ P負成正比。因此，可以用標準壓力發生器產生的壓力模擬實際液位，同時記錄液位計的示值進行檢定; 如果液位變送器和液位顯示儀表可以獨立的，也可以單獨檢定: 變送器部分可以參照JJG 882 － 1994 進行，顯示儀表部分可以參照JJG －1996 進行。

        該裝置主要由智能數字壓力效驗儀、壓力泵1006、壓力模塊4 個、法蘭工裝4 套、HAＲT275 手操器及壓力變送器位置調整系統等組成。

2. 2 實現不同法蘭和不同類型法蘭液位計實驗室檢定的設計

        我們在檢定過程中發現許多單位引進的液位變送器法蘭類型以及尺寸各異，無法有效的配對檢定。經過優化裝置，我們自行設計了不同的法蘭工裝，根據不同尺寸規格的法蘭來匹配適宜的法蘭工裝，從而達到檢定要求，減小了因法蘭工裝不配而造成的誤差。法蘭工裝如圖1:

2. 3 實現法蘭液位計現場在線檢定需求
        由于以往的液位檢定裝置不能便利實現在線檢定，造成油田許多液位變送器不能及時有效的檢定，而且現運行的液位變送器拆卸送檢也會給油田生產帶來影響。如果將法蘭式液位變送器從容器上拆下來送去實驗室校驗，事先要做好很多準備工作。而這些準備工作，既增加了儀表維修人員的工作量，又耗費了大量的人力、物力和工時。

        本次改造我們設計為用手持泵( 給壓裝置) 和法蘭工裝( 取壓裝置) 配合，在壓力校驗儀上讀取上下回程誤差的方式檢定。數字壓力計攜帶方便，電池供電，可帶到現場不拆卸壓力變送器進行檢定，但需要有人協助進行數據的記錄; 通過手動打壓，操作方便，可以兩人完成操作及數據記錄，解決了現場液位變送器的檢定難題。

2. 4 實現了實驗室模擬現場法蘭液位變送器工況下的檢定
        在實驗室檢定雙法蘭液位變送器時因為不知道兩個法蘭安裝位置及高度，需要對液位變送器進行零點遷移之后才能開展檢定，檢后采油廠取回安裝需重新進行零點遷移，個別維護人員安裝之后直接使用而忽視了零點遷移，就會導致液位計量數據不準確。還有一種方法是將其中的一個法蘭舉到一定高度看零點輸出準確之后再檢定。但由于法蘭的高度不相同，用手舉著不穩定，即使找合適的東西墊襯也很不容易，所以開展檢定工作很困難。

        針對以上問題，我們通過在墻上安裝一個定滑輪，用繩子將其中一個法蘭拉升，看零點輸出準確之后再開始檢定。這樣就避免了用手舉高度不穩、找不到合適墊襯物的問題，而且能夠模擬出現場安裝高度。

        通過以上措施，檢定時就不需要進行零點遷移，并且能夠模擬出法蘭液位變送器現場安裝高度，這樣檢定結果也最為合理，用戶取回之后也無需進行零點遷移，可以直接使用。該升降裝置將檢定時確定零點輸出的時間由大約10 分鐘縮短到3 分鐘，極大的提高了工作效率。

3 總結
        通過本次法蘭式液位變送器檢定系統的優化與改造，使得液位變送器檢定技術更加成熟，檢定質量得到很大的提高，降低了裝置在檢定中造成的影響，大大縮短了檢定周期，節約了成本。該裝置可以對( － 100 ～ 3. 5)MPa 范圍的單法蘭液位變送器與雙法蘭液位變送器等液位計按照國家相關檢定規程進行檢定。為今后同類項目的順利實施打下了堅實的基礎，同時提供了精準、可靠的技術指導和技術保證，起到了積極的典型作用。

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