اندازه‌گیری سطح رابط فرستنده DP ، محدودیت‌ها، انتخاب، نصب، طراحی و کالیبراسیون

اندازه‌گیری سطح رابط فرستنده DP چگونه است؟

اصل اندازه گیری سطح فشار دیفرانسیل بر اساس سر هیدرواستاتیک است.

هیدروستاتیک اندازه گیری فشار رایج ترین وسیله برای اندازه گیری سطح مایع و سطح رابط است.

برای اکثر برنامه‌ها، فرستنده‌های دیفرانسیل ترجیح داده می‌شوند زیرا انتخاب محدوده انعطاف‌پذیر است و به طور گسترده قابل درک است.

از آنها برای رگ های باز و بسته استفاده می شود. فرستنده های دیفرانسیل معمولاً به کنار یک کشتی یا مخزن با امکانات ایزوله متصل می شوند.

مثال محاسبه سطح مایع-مایع رابط

فشار دیفرانسیل،

DP = hinterface xgx [ ρ۲ – ρ۱ ] + ρ۱ xgx H (معادله [۱])

محدوده این است:

• در رابط = ۰ سپس DP = ρ۱ xgx H
• در میانترفیس = H سپس DP = ρ۲ xgx H

شکل – اندازه گیری DP

ρ۱ : چگالی Liquid1 (kg/m3)

ρ۲ : چگالی مایع ۲ (kg/m3)

h_رابط : سطح رابط بین مایع ۱ و مایع (m)

g: 9.81 (m/s2)

اندازه گیری رابط نیاز به اتصال خود به فاز بالایی و پایینی دارد.

معادله [۱] در صورتی قابل اجرا است که فقط یک متغیر وجود داشته باشد. برای اندازه‌گیری سطح رابط، باید h_رابط باشد.

با استفاده از همان اصل و معادله [۱]، چگالی یک سیال منفرد را می توان اندازه گیری کرد اگر هر دو ضربه زدن به طور دائم و کاملاً غوطه ور باشند.

طبق این اصل، اندازه گیری چندین لایه رابط را می توان با مرحله بندی هر اندازه گیری سطح رابط در نظر گرفت. برای اندازه گیری واسط بین دو مایع، محدودیت از معادله [۱] مشتق شده است.

ترکیب تفاوت چگالی و فاصله بین نازل‌های بالا/پایین باید حداقل محدوده DP حدود ۳۰ میلی‌بار باشد.

محدودیت ها

اگر هر دو مقدار چگالی ρ۲ و ρ۱ مشابه باشند، ممکن است اندازه‌گیری سطح رابط تقریباً توسط فرستنده شناسایی نشود. این بستگی به محدوده DP، دقت و فاصله بین نازل های بالا و پایین دارد. این معمولاً برای اندازه‌گیری رابط بین روغن و آب در مورد وجود روغن “سنگین” رخ می‌دهد (مقدار چگالی روغن تقریباً با مقدار چگالی آب یکسان است).

دقت به تغییر چگالی مایع بستگی دارد. برای جبران، یک اندازه گیری چگالی باید ارائه شود.

برای کشتی تحت خلاء، DP با مهر و موم دیافراگم از راه دور توصیه می شود. فرستنده باید زیر نازل پایینی نصب شود.

برای خدمات نفت خام سنگین کثیف، کف، رسوب یا گرفتگی، DP با مهر و موم دیافراگم از راه دور با نازل، حلقه شستشو و ردیابی گرما (مثلاً روغن انجماد) در صورت لزوم توصیه می شود.

نصب ابزار سنگین (شامل همه لوازم جانبی، مانند شیرهای DBB/SBB، حلقه فلاشینگ و غیره) روی نازل ها باید با تأیید تنش موضعی نازل تأیید شود (استاتیک و پویا/خستگی). برای به حداقل رساندن وزن انتقال یافته به نازل ها باید تکیه گاه کافی ارائه شود.

انتخاب

اندازه گیری فشار تفاضلی را می توان برای اکثر برنامه های کاربردی با اندازه گیری سطح رابط مایع-گاز یا مایع-مایع در نظر گرفت.

فرستنده‌های فشار دیفرانسیل را می‌توان در شرایط بسیار آشفته، کثیف، در حضور کف بالای مایع یا رسوب‌گیری با آب‌بند دیافراگم و مویرگ‌ها استفاده کرد.

فرستنده فشار دیفرانسیل با مهر و موم دیافراگم و مویرگ ها ترجیح داده می شود. این باید با یک حلقه فلاشینگ نصب شده بین فلنج فرآیند و مهر و موم دیافراگم ارائه شود.

مویرگ‌ها باید در طول صحیح مشخص شوند، بدون نیاز به سیم پیچی مویرگ اضافی که برای اجرا اضافی است. مویرگ‌ها باید با استفاده از یک سیستم کانال اصلی در برابر آسیب محافظت شوند و شعاع خمیدگی کافی برای مویرگ‌ها فراهم شود.

مواد دیافراگم باید با دقت بر اساس نوع سیال انتخاب شود (مثلاً در حضور هیدروژن روکش طلا).

استفاده از پایه های خیس با مایعات متوسط ​​و تنظیم صفر مستلزم محاسبه برد پیچیده تر و نیازهای تعمیر و نگهداری بالاتر است. فرستنده فشار دیفرانسیل که بدون سیل دیافراگمی و مویرگ استفاده می شود باید حداقل دارای منیفولدهای دریچه بلوک و تخلیه باشد. در سرویس‌های بخار یا برودتی، پای خشک باید خود پاکسازی داشته باشد.

توجه خاصی باید به حفاظت و ردیابی گرما از پاهای خشک/خیس شود. برای لوله های مویرگی، انتخاب سیال لوله باید دمای محیط را در نظر بگیرد (برای جلوگیری از یخ زدن).

نصب ابزار سنگین (شامل تمام لوازم جانبی، مانند شیرهای جداسازی/ تخلیه، حلقه فلاشینگ و غیره) روی نازل ها باید با تأیید تنش موضعی نازل تأیید شود (استاتیک و پویا/خستگی). برای به حداقل رساندن وزن انتقال یافته به نازل ها باید تکیه گاه کافی ارائه شود.

فشار استاتیکی بالا می تواند اندازه گیری صفر و دریفت در مقیاس کامل ایجاد کند. این را می توان در صورت نیاز با اندازه گیری و جبران فشار استاتیک جبران کرد.

برای برد کم (مثلاً زیر ۳۰۰ میلی‌متر) یا چگالی مشابه بین دو مایع (برای اندازه‌گیری رابط)، باید توجه خاصی به منابع خطای اندازه‌گیری شود، مانند:

• تغییر دما/چگالی مایع مویرگی
• خطای وضوح اندازه گیری به دلیل نازل و دیافراگم ۲ یا ۳ اینچی
• خطای صفر به دلیل حفره های هوا/مایع در قلاب/فرستنده یا رسوب دیافراگم
• عدم قطعیت فرستنده زمانی که حداکثر محدوده کالیبراسیون ممکن سلول بسیار بیشتر از محدوده کالیبره شده واقعی است.

۱٫ Piping ضربه ای

برای کشتی تهویه شده اتمسفر، سمت فشار کم به جو متصل است. اثر باد یا حشره نباید بر اندازه گیری تأثیر بگذارد (مثلاً استفاده از فیلتر اشکال).

خط ضربه برای ارتباط ابزار با اتصال فرآیند استفاده می شود. دو روش وجود دارد که می تواند برای اتصال ابزار به این فرآیند استفاده شود:

• استفاده از پای خیس
• استفاده از پای خشک.

شکل – خطوط ضربه ای DP

پای خیس

اگر “پای مرجع” با مایع پر شود، یک افست صفر دائمی ایجاد می شود. این افست باید جبران شود.

مایع پای خیس شده باید برای جلوگیری از خطر تبخیر و نشت انتخاب شود.

یک برچسب سه شاخه در میدان باید به بلوک منیفولد سه طرفه چسبانده شود و “این سطح وظیفه روی یک سیستم پای مرطوب است.” یکسان سازی بلوک فرستنده منجر به از دست دادن پای خیس می شود.”

پا خشک

سازگاری گاز با مواد پای خشک باید در نظر گرفته شود. وضعیت تغییر گاز یا وجود مایع در پای خشک باید به دقت بررسی شود.

جایی که استفاده از سیستم پای خشک با فشار دیفرانسیل روی مخزن بسته مستقر می شود، باید ارزیابی شوند تا اطمینان حاصل شود که مایع یا میعانات اضافی نمی تواند در ضربه فشار کم (خشک) ایجاد شود. پا.

پاهای خشک باید دارای یک گلدان زهکشی قابل جداسازی در پایین ترین نقطه خود (زیر شیر HP) باشد تا اجازه تخلیه میعانات را بدهد.

۲٫ مهر و موم دیافراگم از راه دور

مویرگ های مهر و موم دیافراگمی پر از روغن به پیکربندی اختصاصی محدوده با رانش صفر نیاز دارند.

در مورد محدوده اندازه گیری بلند (مثلاً بالای ۶ متر)، ممکن است از دو سنسور از راه دور جداگانه استفاده شود. اصل اندازه گیری بر اساس یک سنسور از راه دور است که جایگزین مویرگ ها می شود. در این مورد، یک روش دقیق برای کالیبراسیون (از جمله جابجایی صفر) باید مطالعه شود.

برای اندازه گیری چگالی، مایع باید همیشه بالای نازل بالایی باشد.

شکل – سطح DP در مقابل اندازه گیری چگالی

۳٫ مویرگ های متقارن و نامتقارن

سیستم آب بندی فشار دیفرانسیل معمولاً با طول مویرگی و پیکربندی آب بندی یکسان در اتصالات فرآیند فشار بالا و پایین مشخص می شود. این نوع سیستم به طور سنتی مشخص می شود زیرا خطاهای ناشی از دما را جبران می کند.

حجم روغن در مویرگ منبسط و منقبض می شود و باعث نوساناتی در فشار داخلی سیستم مویرگی می شود. این خطا لغو خواهد شد زیرا به دلیل ساختار متقارن، انبساط و انقباض حجم روغن در هر دو طرف بالا و پایین فرستنده رخ می دهد.

دومین منبع تغییر اندازه گیری ناشی از دما زمانی رخ می دهد که یک سیستم آب بندی مویرگی با جدایی عمودی بین دو مهر و موم نصب شود. چگالی مایع پرکننده در داخل مویرگ با تغییر دما در نوسان است و باعث می‌شود که مقدار نیروی فشار سر اندازه‌گیری شده توسط فرستنده تغییر کند.

طول مویرگی مساوی نمی تواند این تغییر در چگالی را جبران کند زیرا سمت فشار کم معمولاً در ارتفاع بالاتری نسبت به سمت فشار بالا نصب می شود. یک طراحی نامتقارن حجم مایع پرکننده را در سمت بالا به حداقل می‌رساند تا اثرات چگالی ناشی از دما را همیشه در هر نصب عمودی خنثی کند.

۴٫ سیستم الکترونیکی سطح DP

این اصل اندازه گیری بر اساس اندازه گیری فشار مستقل است. سیستم الکترونیکی سطح DP به جای استفاده از یک فرستنده DP منفرد با لوله‌کشی ضربه‌ای مکانیکی یا مویرگی، از دو سنسور نصب مستقیم یا سنسور مطلق استفاده می‌کند که با یک سیم الکتریکی غیر اختصاصی متصل شده‌اند.

سیستم سطح الکترونیکی DP طول‌های طولانی لوله‌های مویرگی و ضربه‌ای پر از روغن را با یک سیم الکتریکی که در برابر اثرات ناشی از دما و همچنین مویرگ طولانی مصون است، جایگزین می‌کند. این بدان معنی است که اندازه گیری دقیق در محدوده وسیعی از دمای محیط بدون تغییرات چگالی سیال پرکننده یا حجمی که بر خواندن تأثیر بگذارد امکان پذیر خواهد بود. اندازه‌گیری‌های فشار بالا و پایین کاملاً همگام هستند تا اطمینان حاصل شود که اندازه‌گیری فشار تفاضلی دقیق است.

اگر نسبت بین فشار DP و فشار ساکن کشتی (DP/Static) <1/10 تاثیر روی دقت غیر قابل اغماض خواهد بود.

اثر یک فشار استاتیک در هر دو طرف یک سیستم DP غیر الکترونیکی حاکی از رانش است که باید جبران شود. سیستم DP الکترونیکی اثر فشار را مستقیماً بدون کالیبراسیون خاص محاسبه و جبران می کند.

سیستم سطح DP الکترونیکی بسیاری از مشکلاتی را که به طور سنتی هنگام اندازه گیری DP روی کشتی های بلند یا برج ها دیده می شود، حل می کند. مشکلات معمولی عبارتند از:

• محدودیت‌های نصب مکانیکی: دو آب‌بند + مویرگ از راه دور
• تأثیر دمای محیط بر روی مویرگ‌ها (اتساع/انقباض مایع پرکننده و تغییرات چگالی) نتایج عدم دقت: ردیابی عایق یا گرمایش مویرگ‌ها
• تراکم/تبخیر ستون مرجع وصل شده
• محدوده اندازه گیری بلند (مثلاً بالای ۶ متر).

توجه: یکی از دو حسگر DP را محاسبه کرده و به سیستم میزبان ارسال می کند.

طراحی

۱٫ اندازه گیری سطح

تغییر سیگنال فرستنده DP باید مستقیماً با تغییرات سطح متناسب باشد. محل محفظه HP و LP (یعنی رگ در مقابل پاهای خشک/مرطوب) باید بر این اساس مطالعه شود. فرستنده‌های فشار دیفرانسیل نصب‌شده در بالا یا پایین‌تر از محدوده سطح مایع یا با پایه‌های خشک/خیس ممکن است نیاز به جابجایی صفر داشته باشند.

برای کاربرد دوغاب و/یا لجن ممکن است از دیافراگم گسترده استفاده شود. این امر حفره بن بست را که معمولاً در نازل های نصب شده با مهر و موم دیافراگمی استاندارد وجود دارد را از بین می برد و خطا در اندازه گیری را به حداقل می رساند. اشکال این کار این است که به دلیل دیافراگم کشیده شده در داخل نازل، نمی توان دریچه های ایزوله نصب کرد. ممکن است برای برداشتن دیافراگم برای تعمیر و نگهداری، نیاز به خاموش شدن و جداسازی کامل مخزن یا کشتی باشد.

۲٫ محدوده

محدوده ترانسمیترهای فشار تفاضلی باید با استفاده از حداقل اطلاعات زیر محاسبه شود:

• فاصله دقیق بین نازل های رگ
• وزن مخصوص مایع در ظرف با توجه به محدوده دما و فشار
• وزن مخصوص سیال بالا و پایین برای فرستنده ها در سرویس رابط
• جرم مخصوص مایع در پایه مرجع (در صورت وجود)
• ارتفاع ابزار در رابطه با نقاط ضربه‌ای بالاتر و پایین‌تر
• در فشارهای کاری بالا، جبران وزن/چگالی فاز گاز صفر است.

۳٫ اتصال فرآیند بدون دیافراگم

فرستنده‌های فشار دیفرانسیل بدون آب‌بندی مویرگ‌های راه دور باید مکان خود را به شرح زیر داشته باشند:

• لوله ضربه ای را تا حد امکان کوتاه نگه دارید
• برای اتصال با ضربه مایع، لوله ضربه را حداقل ۱ اینچ/فوت (۸ سانتی متر بر متر) از فرستنده فشار دیفرانسیل به سمت اتصال مخزن به سمت بالا شیب دهید
• برای اتصال گاز، شیب لوله ضربه ای را حداقل ۱ اینچ/فوت (۸ سانتی متر بر متر) از فرستنده فشار دیفرانسیل به سمت اتصال فرآیند به سمت پایین ببرید
• از نقاط بالا در خطوط مایع و نقاط پایین در خطوط گاز اجتناب کنید
• مطمئن شوید که دمای هر دو پای ضربه ای یکسان است
• از لوله‌های ضربه‌ای به اندازه کافی بزرگ برای جلوگیری از اثرات اصطکاک و گرفتگی استفاده کنید
• جلوگیری از رسوبات در لوله ضربه
• منیفولدهای ابزار را با اتصالات فرآیند رو به جلو انتخاب کنید تا از ایجاد جیب در قلاب جلوگیری کنید.

در مورد وظایفی که دارای خطا هستند، باید از پاکسازی برای پاک نگه داشتن سیستم استفاده شود. تصفیه‌ها با فشار ثابتی که با استفاده از چرخش سنج یا سایر سیستم‌های مشابه، معمولاً با گاز بی‌اثر تحویل می‌شوند، کار می‌کنند.

۴٫ فرآیند اتصال با دیافراگم

فرستنده‌های فشار دیفرانسیل با مهر و مویرگ دیافراگم و مویرگ‌ها باید با در نظر گرفتن موارد زیر در نظر گرفته شوند.

زمانی که کاهش دهنده فلنج ضروری است، به دلیل اتصال فرآیند کوچکتر (۲۵ میلی متر یا ۵۰ میلی متر) در مقایسه با دیافراگم ۷۵ میلی متری، توصیه می شود از اتصالات فلاشینگ و تخلیه استفاده کنید. /p>

شکل – فرآیند اتصال با دیافراگم

در صورت وجود خطر انجماد مایع در محفظه آداپتور/کاهش کننده فلنج یا ردیابی حرارتی با ویسکوزیته بالا یا مدار گرمایش باید در نظر گرفته شود. محیط گرمایش (بخار/روغن) نباید از نقطه جوش سیال تجاوز کند.

دمای فرآیند و دمای محیط باید در نظر گرفته شود تا از جوشیدن سیال یا تأثیر بر زمان واکنش اندازه گیری (در صورت ویسکوزیته سیال بالاتر) جلوگیری شود. در کاربرد خلاء این ممکن است باعث شود مایع به نقطه جوش برسد و در نتیجه دیافراگم را منفجر کرده و آن را از بین ببرد.

کلاس

شکل – تاسیسات گرمایش بخار DP

مواد دیافراگم باید با دقت بر اساس خواص سیال انتخاب شود (مثلاً در حضور هیدروژن روکش طلا یا در معرض نفوذ هیدروژن).

اتصال فلنج باید بر اساس کد لوله/کش انتخاب شود.

شکل – فلنج های دیافراگم DP SM یا RTJ

حجم داخلی مایع مویرگی می تواند بر دقت اندازه گیری و زمان پاسخ تاثیر بگذارد. مویرگی با قطر داخلی ۱ میلی متر اثر تغییرات دما را به حداقل می رساند اما زمان پاسخ را افزایش می دهد. مویرگی با قطر داخلی ۲ میلی متر زمان پاسخ را کاهش می دهد اما بیشتر تحت تأثیر اتساع مایع قرار می گیرد.

سازگاری سیالات مهر و موم با سیالات فرآیند خط باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که مناسب است و از آلودگی جریان فرآیند جلوگیری می کند (مثلاً سرویس اکسیژن).

در صورت وجود موم، دوغاب، حلقه های فلاشینگ گرفتگی باید در نظر گرفته شود. حلقه های فلاشینگ باید دارای دریچه و تجهیزات تخلیه باشند. مهر و موم دیافراگم باید دارای ویژگی های جداسازی برای فعال کردن تعمیر و نگهداری باشد.

شکل – شستشو/تخلیه DP

نصب

درزگیر پر از مویرگی به تغییرات دمای محیط حساس است. حفاظتی مانند سپر عایق، پوشش محافظ یا نصب رو به شمال باید در نظر گرفته شود.

درزگیرهای دیافراگمی باید دارای امکاناتی برای نگهداری، برداشتن، هواگیری و تخلیه (به عنوان مثال ویژگی های جداسازی) باشند.

اتصالات فلنج باید در جهت عمودی نصب شود. دیافراگم و مویرگی باید در حالت عمودی نصب شوند.

کلاس

شکل – حفاظت از مویرگی DP

فرستنده فشار دیفرانسیل باید زیر پایین ترین سطحی که باید اندازه گیری شود نصب شود.

موقعیت مویرگی باید از هرگونه خطر تبخیر جلوگیری کند.

کلاس

شکل – آرایش مویرگی DP

مویرگ ها باید حداقل شعاع انحنای ۱۵۰ میلی متر داشته باشند، از هرگونه لرزش یا اصطکاک باید اجتناب شود.

درزگیرهای دیافراگم باید به درستی در محل کار شوند تا از آسیب به مهر و موم دیافراگم و لوله مویرگی و از دست رفتن احتمالی مایع پرکننده حسگر جلوگیری شود.

کالیبراسیون و پیکربندی

کالیبراسیون باید در محل سازنده محصول انجام شود و قبل از فعالیت های راه اندازی تأیید شود. گواهی کالیبراسیون باید ارائه شود.

کالیبراسیون ممکن است در محل با استفاده از کالیبراتور فشار میدان یا با استفاده از یک میز کالیبراتور (به عنوان مثال برای مهر و موم دیافراگم یا فشار پایین خاص) انجام شود.

شروع به کار، تنظیم صفر، مقیاس با مهر و موم

ارتفاع ستون روغن را باید تا صفر در نظر گرفت:

• هنگامی که مخزن خالی است، سنسور وزن LP ستون روغن را اندازه گیری می کند، این مقدار باعث کاهش صفر در منفی می شود که می توان آن را در کالیبراسیون دهانه یا در حین راه اندازی با صفر کردن با مخزن خالی تنظیم کرد. /li>
• مقیاس دلتا (یا دهانه) با محاسبه، معمولاً نسبت به فاصله بین فلنج ها و چگالی مایع تنظیم می شود، سپس به مقدار صفر محاسبه شده اضافه می شود. یا می توان آن را با رگ پر انجام داد.
• بنابراین انحراف صفر می تواند حتی مهمتر از خود مقیاس باشد (مخصوصاً با روغن فلوئوردار). ما باید سنسوری را انتخاب کنیم که میزان تنظیم آن اجازه افست صفر را بدهد.
• برای اندازه‌گیری چگالی یا چند لایه، باید صفر را با تنظیم با ۱۰۰% سبک‌ترین مایع انجام داد، مقیاس کامل با ۱۰۰% سنگین‌ترین مایع محاسبه می‌شود.

شروع به کار، تنظیم صفر، مقیاس با پای خشک خط ضربه ای در سمت فشار کم (LP)

سمت LP (اتصال بالایی)، ستونی که به اتمسفر کشتی باز می شود:

• هنگامی که مخزن خالی است، سنسور در هر دو طرف صفر (HP و LP) را اندازه می گیرد، سپس DP (فشار دیفرانسیل) نیز صفر = ۴ میلی آمپر است.
• هنگامی که مخزن پر است، اندازه گیری ارتفاع در چگالی است، کالیبراسیون برای ۱۰۰٪ انجام می شود، در صورتی که امکان تعیین سطح متوسط ​​وجود داشته باشد، کالیبراسیون را می توان برای سطح دیگری انجام داد. درصد.
• مهمترین چیز: “این امر مستلزم آن است که مایع به محل اتصال بالایی وارد نشود، در غیر این صورت پای خشک پر می شود و این باعث جبران صفر می شود”.
• برای اندازه گیری تراکم یا چند لایه، ارتفاع باید ثابت باشد، سپس استفاده از پایه خشک به وضوح امکان پذیر نیست، اندازه گیری باید در ظرفی انجام شود که با سرریز کار می کند.

منبع: انجمن بین المللی نفت و amp; تولیدکنندگان گاز

تقدردانی ها: کمیته فرعی ابزار دقیق و خودکار استانداردهای IOGP (IASSC)، BG Group، BP، Endress + Hauser، Emerson، Honeywell، Krohne، Petrobras، PETRONAS Carigali Sdn Bhdemens، Rep , Statoil, Total, Vega, Yokogawa.

در صورت هرگونه سوال و نظر با مجموعه پرگاران تماس حاصل فرمایید.

جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک کنید.