1、膜片材質的選擇
常見膜片材質有316LSS、哈氏合金、蒙乃爾、鉭等,無特殊要求時,綜合考慮適用性、耐用性和經濟性,通常膜片材質可以選擇 316LSS。特殊工況及介質需特別對待。
比如濕硫化氫工況,接液材質符合NACE MR 0103要求,減緩腐蝕速率;高溫臨氫工況,由于氫分子很小,在合適溫度、壓力、濃度環(huán)境下,極容易快速進入和穿透接觸金屬材料的晶格中,工程中可以在膜片表面鍍金處理,原因是金具有很好的致密性和很強的耐腐蝕性,可以有效減緩氫滲透速率,延長儀表使用壽命;磨損性介質選用加厚膜片或金剛膜片;含氯腐蝕介質選用鉭膜片;堿性腐蝕介質選用蒙乃爾膜片;此外還有陶瓷膜工藝、襯氟工藝等。
2、膜片規(guī)格的選擇
膜片常見規(guī)格為DN50、DN80以及DN1003種。某品牌不帶毛細管的單側法蘭膜片受溫度影響見表1、表2。
膜片尺寸適當加大可以提供更好的測量靈敏度,特別是對于低量程的差壓測量,建議使用較大的膜片尺寸。DN80 的膜片尺寸兼顧了靈敏度和安裝便利性,實際工程中通常采用 DN50 和 DN80規(guī)格。
3、填充液的選擇
不同的填充液有不同的溫度—壓力適用范圍,表3是常用填充液的部分特性。填充液的選擇應結合工藝極限溫度、環(huán)境極限溫度(即最低溫和最高溫)。比如工藝極限最高溫280℃,需選用高溫硅油,而在國內北方寒冷地區(qū),填充液為高溫硅油的變送器無法直接使用,需對毛細管做適當伴熱和絕熱處理,同時也應注意變送器正常工作的適用溫度范圍。
填充液的選用,不僅需要重視適用溫度,填充液的黏度、熱膨脹系數(shù)也是不可忽視的考慮因素,尤其在選用較長毛細管的場合、極端環(huán)境溫差大的場合。選用熱膨脹系數(shù)小的填充液,有利于減小環(huán)境溫度變化帶來的測量誤差。
毛細管長度越長,毛細管內徑越大,則填充液體積越大,其熱脹冷縮的影響也越大,同時毛細管長度越長,測量響應時間也越長,因此毛細管長度不宜過長,毛細管內徑不宜過大,有利于減小溫度變化造成附加誤差,此處與為提高響應時間選用較大內徑要求又是矛盾的,實際工程中宜選擇合適的內徑,通常普通硅油可以選擇毛細管內徑1.1mm,高溫硅油(適用溫度上限≥300℃)可以選擇毛細管內徑1.9mm。選用黏度較小的填充液,有利于提高響應時間。
4、毛細管規(guī)格的選擇
雙法蘭差壓液位變送器的毛細管通常有多種長度及內徑規(guī)格可選,儀表的響應時間和測量精度很大程度上受毛細管長度、毛細管內徑和填充液特性影響。顯然毛細管越長時,壓力傳導距離就越長,即增加了響應時間。毛細管內徑越小,節(jié)流效應越顯著,壓力傳導阻力越大,即增加了響應時間。
填充液黏度越大,響應時間就越大。對于測量對象為直徑較大的容器,比如大型成品油儲罐,由于液位變化率比較小,通常對雙法蘭差壓液位變送器的響應時間可忽略。對于測量對象為直徑較小的容器,液位變化率較快的工況,可能需要關注儀表的響應時間造成的影響。
毛細管內密封的填充液由于熱脹冷縮效應,會隨著環(huán)境溫度變化而膨脹和收縮,膨脹和收縮均會作用在法蘭膜片和變送器傳感元件上。
理論上,通常選型中宜采用雙等邊、同內徑的毛細管,且填充液類型應一樣,有利于抵消或減小因環(huán)境溫度造成填充液的熱脹冷縮而引起的測量誤差。當選用雙邊不等長毛細管或單邊帶毛細管時,填充液因溫度而出現(xiàn)的熱脹冷縮會引起測量誤差。特殊需求應尋求制造商提供建議。
毛細管長度的選擇根據(jù)測量對象的上 / 下法蘭距、儀表可安裝條件、工況場合選取,要求既滿足測量要求,又應盡可能短。
值得注意的,在使用雙法蘭差變測量液位或界位時,盡管選用了雙等邊同內徑同填充液的毛細管,且膜片形式也相同的雙法蘭差壓液位變送器,抵消了因環(huán)境溫度造成填充液熱脹冷縮的作用力,但無法抵消上、下法蘭口之間毛細管填充液密度因溫度變化而改變,致使此段毛細管填充液的靜壓也相應改變的影響。
比如,在環(huán)境溫度35℃時雙法蘭差壓液位變送器調零,在冬季環(huán)境溫度-15℃時,因溫度變化造成上、下法蘭口之間的毛細管內填充液密度改變,由p=ρgh可知,其調零的遷移量也發(fā)生改變,引起零點漂移。