液氨儲罐應(yīng)用磁翻板液位計等三種測量儀表的性能比較

       液氨是一個很好的溶劑,由于分子的極性和存在氫鍵,液氨在許多物理性質(zhì)方面同水非常相似。液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料,還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料。在國防工業(yè)中,用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑。可用作有機(jī)化工產(chǎn)品的氨化原料,還可用作冷凍劑。液氨對于儲存與運(yùn)輸有著較為嚴(yán)格的要求，因此對于儲存裝置內(nèi)的液位要做到有效的監(jiān)測與控制，杜絕安全隱患，確保液氨儲存、使用的安全。針對化工行業(yè)液氨儲罐液位測量儀表的應(yīng)用情況，對于三種經(jīng)常會使用到的磁翻板液位計等常用液位計的原理、選型、安裝、調(diào)試過程中應(yīng)注意的問題以及故障解決為一法進(jìn)行比較分析，以提高儀表技術(shù)人員對液位儀表選型、安裝及維護(hù)的水平，選擇性能優(yōu)良、測量準(zhǔn)確、安裝維護(hù)為一體、滿足工藝需要的儀表設(shè)備。


 
　　目前，化工液氨儲罐液位的測量主要有雷達(dá)液位計、磁翻板液位計、雙法鑄差壓液位計及超聲波液位計等。由于液氨本身具有易燃、易爆、有毒的特性，因此，對液氨儲罐液位測量儀表的選型、安裝及調(diào)試顯得非常重要。下面對三種液位計的選型應(yīng)用作以比較分析。
　　1液氨儲罐常用液位計檢測原理
　　1.1纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位檢測
　　以LevelflexFMP51為例，該液位計是基于TOF(行程時間)原理的“俯視式”測量系統(tǒng)。對參考點(diǎn)至液氨表面間的距離進(jìn)行測量。高頻脈沖信號被發(fā)射至探頭，并沿探頭傳播。脈沖信號在液氨表面發(fā)生反射，反射信號被儀表接收，并被轉(zhuǎn)換成物位信息。此測量方法即為TDR法(時域反射法)，其測量參考點(diǎn)至液氨表面間距離(D)與脈沖信號的運(yùn)行時間((t)成比例關(guān)系:D=c*t/2，其中，。為光速。如圖1所示。空標(biāo)高度(E)已知時，液位(L)的計算公式如下:L=E-D。


　　1.2磁翻板液位計檢測
　　以UHZ側(cè)裝磁翻板液位計為例，其設(shè)計依據(jù)是磁性原理和浮子定律。液位計通過法鑄與液氨儲罐相連，當(dāng)被測容器中的液位升降時，磁翻板液位計腔體中的雙色柱狀磁性浮子通過磁場影響隨之升降，此時液位計面板雙色柱狀浮子的交界處即為液氨儲罐內(nèi)圖1纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計測量示意圖的實(shí)際液位。
　　1.3差壓變送器液位檢測
　　

       根據(jù)流體靜力學(xué)原理對液氨儲罐液位進(jìn)行檢測。如圖2所示。以固定高度H。的液層為例，如果液面高度不變，則H。液層的壓力也不變，當(dāng)液面升高時，隨著H。液層與液面之間的距離h增大，該液層的壓力也隨之增大。
　　當(dāng)差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，有:
P一hpg+P氣（1）
　　P一P氣（2）
　　式中:P+～變送器正壓室的壓力;
　　h～H0。液相取壓日與液面之間的垂直距離;
　　圖2差壓式液位計測量原理圖
　　差壓法檢測液位，是將差壓變送器的高壓室(+)接日與H。液層面相連通，低壓室接日(一)與罐頂氣體空間相連通。通過高低壓室膜盒產(chǎn)生形變的程度與“+”、“一”壓室之間的壓力差值(即△P-
　　P-一P)測得差壓。由式(1)和(2)可知:
　　△P一P一P=hpg+P氣-P氣=hpg(3)
　　由式(3)可知，差壓式液位計所感受到的壓差與液面高度h有關(guān)，從而消除掉氣體壓力P氣對檢測結(jié)果的影響，通常將這種消除干擾因素影響的作用稱為補(bǔ)償作用。

　　2液位儀表安裝維護(hù)應(yīng)注意的問題
　　2.1纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計
　　合理安裝能確保儀表長期可靠而精確的測量。導(dǎo)波雷達(dá)液位計在安裝時要避開液氨進(jìn)日，以免產(chǎn)生虛假反射;傳感器不要安裝在液氨儲罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會增強(qiáng))，也不能距離液氨儲罐壁很近。容器壁與纜式探頭間的距離，光滑金屬壁:大于50mm(2");纜式探頭末端與容器底間的安裝距離大于150mm(6in);允許安裝短管的直徑鎮(zhèn)150mm(6in)，較大直徑的安裝短管會降低儀表的近距離測量能力;使用懸空安裝的纜式探頭時(探頭末端未固定在容器底部)，在整個測量過程中，纜式探頭與容器內(nèi)部裝置間的距離不得小于300mm(12")。但是，只要介質(zhì)的介電常數(shù)(DC')不小于1.8，探頭配重塊和容器底部的偶爾接觸不會對測量造成影響。氨水:介電常數(shù)(DC(er))>7o但纜式探頭的偏置量/零點(diǎn)受安裝位置的影響，可能會增大士12mm。在調(diào)試過程中，輸人修正(“物位修正”參數(shù))可以對附加偏置量或零點(diǎn)進(jìn)行修正。
　　2.2磁翻板液位計
　　1)必須按要求安裝，便于觀測和檢修;周圍不能有導(dǎo)磁物質(zhì)接近，否則將無法正常工作;伴熱溫度要根據(jù)介質(zhì)情況而確定。
　　2)液氨儲罐液位測量氣液相開孔連接跨度大，因此液位計的安裝需要加裝中間連接法鑄，同時需做好固定支撐。
　　3)儀表調(diào)試時必須用磁鋼校正器在面板上先將雙色(一般為紅白兩色)磁柱設(shè)置成白色，然后打開氣相截止閥，后打開液相截止閥，觀察液位是否正常。當(dāng)液位上升時磁柱由白色變?yōu)榧t色，液位下降時磁柱由紅色變?yōu)榘咨?br /> 　　4)不定期的清洗腔體，以免使磁浮子不能正常工作。
　　2.3差壓變送器
　　差壓變送器的安裝對其高度有一定的要求，通常不應(yīng)高于被測容器液位取壓接日的下接日標(biāo)高。安裝位置應(yīng)易于維護(hù)，便于觀察，且靠近取壓部件的位置。若選用雙法鑄式差壓變送器測量液位，變送器安裝位置只受毛細(xì)管長度的限制。毛細(xì)管的彎曲半徑應(yīng)大于50mm，且應(yīng)對毛細(xì)管采取保護(hù)和絕熱措施。
　　如果液氨儲罐安裝的位置比較高，將差壓變送器“+”壓室接日與容器下法鑄中心處于同一標(biāo)高安裝，有可能不便于安裝、維護(hù)和觀察，應(yīng)把差壓變送器安裝位置向下移，移至便于安裝、觀測和維護(hù)的高度。由于安裝標(biāo)高的改變，△P＝（P^＋一P^-)將影響到差壓式儀表的輸出值。此時，若液面至容器下法鑄(即液相取壓日)高度h=。時，△P0即存在正遷移，需調(diào)整正遷移機(jī)構(gòu);當(dāng)h=0時， PGO即存在負(fù)遷移，需調(diào)整負(fù)遷移機(jī)構(gòu)。使差壓式儀表的示值為零示值或零示值所對應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)輸出值((4mADC)。
　　差壓液位計應(yīng)垂直安裝，保持“+”、“一”壓室標(biāo)高一致。
　　液氨為低沸點(diǎn)介質(zhì)，在環(huán)境溫度下極易汽化，為了輸出信號和示值的穩(wěn)定性，好選用雙法鑄差壓變送器進(jìn)行測量。


　　3液位儀表使用效果的比較
　　我公司200mj液氨球罐上裝有一臺SK-DTZ5V4-I,DPYY-YO雙法.r_差壓液位計(量程:-62.04^-20.79kPa)、一臺磁翻板液位計和一臺玻璃板式液位計。磁翻板液位計由于其腔體未能定期檢修使磁柱顏色不變，因而無法檢測;另一臺雙法鑄差壓液位計運(yùn)行穩(wěn)定，但測量值同玻璃板式液位計顯示有誤差。2014年4月儀表人員抽樣比測記錄數(shù)據(jù)，見表1所示。

　　因老式玻璃板式液位計沒有詳細(xì)刻度，該數(shù)據(jù)為粗略目視值。另外，2012年新建20萬t/a合成氨系統(tǒng)2000mj液氨球罐上安裝有一臺LevelflexFMP51纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(位號:LT1201A)和一臺磁翻板液位計，該信號均引人DC'.S顯示。在開始安裝調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)雷達(dá)液位計與磁翻板液位計顯示不一致，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)波雷達(dá)液位計取樣管原始高度不正確，經(jīng)重新調(diào)整并對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定后測量顯示一致。長期穩(wěn)定運(yùn)行，給工藝控制提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，滿足了工藝要求，有效地保障了設(shè)備和人身安全。2014年4月儀表人員抽樣比測記錄數(shù)據(jù)，見表2所示。


　　纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計在一年多的運(yùn)行過程中，與磁翻板液位計測量比較完全一致，性能穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何故障，是理想的液氨儲罐液位測量儀表。儀表通過4一20mADC'電流信號隔離輸出，送至中央控制室DCS顯示。
　　通過以上案例分析，幾種液位檢測儀表在液氨儲罐上的應(yīng)用各有不同的使用效果，現(xiàn)將其性能指標(biāo)歸納如下，供設(shè)計選型及儀表維護(hù)人員參考


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