關于減壓塔浮球液位計的連桿改造方案設計

　　一、存在的問題
      浮球液位計是塔式儲存容器的常規液位測量設備，自我公司常減壓裝置投用以來，由于儀表安裝位置設計得不合理，儀表開孔位置距離塔盤太近，僅為50mm，致使減壓塔中部溢流槽液位儀表無法正常使用，測量范圍小。為了滿足工藝要求，進行問題原因和解決方法分析與改造實踐。在本次改造前，浮球及連桿與塔盤的相對位置如圖1所示。由于受安裝位置以及浮球自身結構的制約，當塔盤內的液位為零時，浮球的位置為下虛線所指；當塔盤液位溢流時，浮球的位置為上虛線所指。但當液位為零時，此時浮球的狀態并不是儀表示值為零所要的位置，而是處于其示值40%的位置。這樣即便是塔盤內沒有液體，儀表也有40%的指示。這樣的顯示就會給工藝帶來假信號，使操作人員產生錯誤判斷，影響操作。
 
　　二、解決方法的分析
　　有三種辦法可以解決上述問題。
方法一：改變儀表開孔位置，將現有儀表開孔位置相對塔盤上移。圖1 改造前浮球及連桿與塔盤的相對位置開孔位置上移的距離以浮球在自然狀態（安裝完畢后浮球與平衡錘產生的扭力相等時）下與塔盤輕微接觸即可，浮球不對塔盤產生壓力。但在塔器壁上動焊開孔是不允許的，可操作性不大。
 
　　方法二：下移塔盤，將現有塔盤位置相對于儀表安裝孔下移。
塔盤下移的距離同樣是浮球在自然狀態下與塔盤輕微接觸即可，浮球不對塔盤產生壓力。塔盤整體下移比在塔壁開孔還要復雜，工作量極大，危險性更高，所以只有理論可能，實際可操作性也不大。
 
　　方法三：改變儀表自身結構，以適應工藝需求。以上兩種解決辦法都不具備可操作性，就只能從儀表自身來考慮了。我們知道，浮球液位計的供電電源是24V 直流電源，輸出的是4～20mA的電流信號，根據公式I=U/R可知，電壓不變的情況下電流值與電阻成反比，即電阻值決定電流輸出值。浮球液位計的電阻變化實際上就是與之相對應的浮球位置的變化，浮球位置的變化又取決于浮球活動的角度，也就是由浮球連桿的擺動角度來決定的。儀表低只能顯示40%的液位，說明連桿沒有達到零位所需的角度時就由于浮球接觸到塔盤而無法再動作了。根據上述綜合分析，我們加大連桿的擺動角度，就可加大內阻值，使其達到顯示0%液位時所的內阻值，問題就迎刃而解了。
受此表安裝位置的制約，經過綜合考慮， 決定改變浮球連桿的形狀，以求達到增大浮球連桿的擺動角度，進而增加儀表量程。
 
　　三、具體的改造過程根據現場的實際測量，浮球連桿的原長度為480mm，浮球的半徑為150mm，人孔的開孔直徑為500mm，人孔縱深為250mm，人孔與塔盤的高度差為50mm，溢流槽與人孔的距離為530mm。
　　圖2為改造方法示意圖。浮球連桿的另一端與傳動軸連接，位置正好處于人孔的正中間位置，根據勾股定理，可得線
　　1的長度約為2502+2502≈353.5(mm)。因為浮球本身為了與連桿連接而焊接了一截100mm長的內絲套筒（線3所示）。那么由線2所構成的三角形的下虛線的長度就可以算出，為溢流槽與人孔的距離減去浮球的直徑再減去內絲套筒的長度，即a=530-300-100=130（mm）；左虛線的長度為浮球的半徑減去人孔和塔盤的高度差，即b=150-50=100（mm），根據勾股定理，線2的長度為a2+b2≈164(mm) ，同時也可以算出線1與線2的夾角為180°-45°-arctan（b/a）≈97°，線2與線3的夾角為90°+arctan（a/b）≈142°。
圖2 改造后浮球及連桿與塔盤的相對位置通過以上計算而經過改造的連桿形狀可以看出，連桿的動作幅度明顯增大，而且是向下的動作幅度明顯增大，增大的幅度恰恰就是改造前40%以下測量范圍的部分。在實際使用前，我們做了簡單的調零處理，因為現場儀表所接收的電壓信號往往不足24V 直流電源，根據公式I=U/R算出來的電流信號會有誤差，調零實際就是一種消除誤差的方法。圖2中實線連桿所處的位置分別為零位和滿量程，輸出為4~20mA電流信號。
 
　　四、研究結果及分析
在本次改造過程分析中，有兩點沒有在分析中考慮進去。一是連桿20mm的直徑，在實際的改造過程中，這20mm是必須要考慮進去的，否則焊接時連桿的長度和夾角就會有略微偏差。二是如圖2所示，當浮球位于零點時實際上是不能與身后的溢流槽接觸的，否則在動作時會與溢流槽產生碰撞或摩擦，難以動作，我們在改造過程中將溢流槽略微左移了一段距離。
 
　　五、結論
　　本次對浮球連桿的改造解決了多年來減壓塔中部液位測量存在盲區的問題，上述計算數值為改造提供了**的依據。改造后的半年時間里，儀表指示準確，運行正常，說明此次改造是成功的。

上一條：浮球液位計在減壓塔液位測量中遇到的問題及解決辦法
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