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液氨儲罐常用液位計的選型使用及維護

發布時間:2021-01-22 07:12:58??點擊次數:902次

摘要:針對化工行業液氨儲罐液位測量儀表的應用情況,重點對其幾種常用液位計的原理、選型、安裝、調試過程中應注意的問題以及故障解決方法進行比較分析,進一步提高儀表技術人員對液位儀表選型、安裝及維護方面的能力,選擇性能優良、測量準確、安裝維護方便、滿足工藝需要的儀表設備。
目前,化工液氨儲罐液位的測量主要有雷達液位計、磁翻板液位計、雙法蘭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、安裝及調試顯得非常重要。下面對三種液位計的選型應用作以比較分析。
1、液氨儲罐常用液位計檢測原理
1.1纜式導波雷達液位檢測
以LD51為例,該液位計是基于TOR(行程時間)原理的“俯視式”測量系統。對參考點至液氨表面間的距離進行測量。高頻脈沖信號被發射至探頭,并沿探頭傳播。脈沖信號在液氨表面發生反射,反射信號被儀表接收,并被轉換成物位信息。此測量方法即為TOR法(時域反射法),其測量參考點至液氨表面間距離(D)與脈沖信號的運行時間(t)成比例關系:D=C·t/2,其中,C為光速。如圖1所示??諛烁叨龋‥)已知時,液位(L)的計算公式如下:L=E-D。
1.2磁翻板液位檢測
以UHZ側裝磁翻板液位計為例,其設計依據是磁性原理和浮子定律。液位計通過法蘭與液氨儲罐相連,當被測容器中的液位升降時,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的實際液位。
1.3差壓變送器液位檢測
根據流體靜力學原理對液氨儲罐液位進行檢測。如圖2所示。以固定高度HO的液層為例,如果液面高度不變,則HO液層的壓力也不變,當液面升高時,隨著HO液層與液面之間的距離h增大,該液層的壓力也隨之增大。
當差壓計一端接液相,另一端接氣相時,根據流體靜力學原理,有:
P+=hρg+P氣   (1)
P-=P氣   (2)
式中:P+---變送器正壓室的壓力;=
h---HO液相取壓口與液面之間的垂直距離;
ρ---液體介質密度;
g---重力加速度;
P氣---儲罐內氣體壓力。=
差壓法檢測液位,是將差壓變送器的高壓室(+)接口與HO液層面相連通,低壓室接口(-)與罐頂氣體空間相連通。通過高低壓室膜盒產生形變的程度與“+”、“-”壓室之間的壓力差值(即△P=P+-P-)測得差壓。由式(1)和(2)可知:
△P=P+-P-=hρg+P氣-P氣=hρg   (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,從而消除掉氣體壓力P氣對檢測結果的影響,通常將這種消除干擾因素影響的作用稱為補償作用。
2、液位儀表安裝維護應注意的問題
2.1纜式導波雷達液位計
合理安裝能確保儀表長期可靠而精確的測量。導波雷達液位計在安裝時要避開液氨進口,以免產生虛假反射;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),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≤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,纜式探頭與容器內部裝置間的距離不得小于300mm(12”)。但是,只要介質的介電常數(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(DC(εr))>7。但纜式探頭的偏置量/零點受安裝位置的影響,可能會增大±12mm。在調試過程中,輸入修正(“物位修正”參數)可以對附加偏置量或零點進行修正。
2.2磁翻板液位計
1)必須按要求安裝,便于觀測和檢修;周圍不能有導磁物質接近,否則將無法正常工作;伴熱溫度要根據介質情況而確定。
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蘭,同時需做好固定支撐。
3)儀表調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)磁柱設置成白色,然后打開氣相截止閥,最后打開液相截止閥,觀察液位是否正常。當液位上升時磁柱由白色變為紅色,液位下降時磁柱由紅色變為白色。
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,通常不應高于被測容器液位取壓接口的下接口標高。安裝位置應易于維護,便于觀察,且靠近取壓部件的位置。若選用雙法蘭式差壓變送器測量液位,變送器安裝位置只受毛細管長度的限制。毛細管的彎曲半徑應大于50mm,且應對毛細管采取保護和絕熱措施。
如果液氨儲罐安裝的位置比較高,將差壓變送器“+”壓室接口與容器下法蘭中心處于同一標高安裝,有可能不便于安裝、維護和觀察,應把差壓變送器安裝位置向下移,移至便于安裝、觀測和維護的高度。由于安裝標高的改變,△P(=P+-P-)將影響到差壓式儀表的輸出值。此時,若液面至容器下法蘭(即液相取壓口)高度h=0時,△P>0即存在正遷移,需調整正遷移機構;當h=0時,△P<0即存在負遷移,需調整負遷移機構。使差壓式儀表的示值為零示值或零示值所對應的的標準輸出值(4mADC)。
差壓液位計應垂直安裝,保持“+”、“-”壓室標高一致。
液氨為低沸點介質,在環境溫度下極易汽化,為了輸出信號和示值的穩定性,最好選用雙法蘭差壓變送器進行測量。
3、液位儀表使用效果的比較
我公司200m³液氨球罐上裝有一臺3851DP雙法蘭差壓液位計(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;另一臺雙法蘭差壓液位計運行穩定,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據,見表1所示。因老式玻璃板式液位計沒有詳細刻度,該數據為粗略目視值。
另外,2012年新建20萬t/a合成氨系統2000m³液氨球罐上安裝有一臺LD51纜式導波雷達液位計(位號:LT1201A)和一臺磁翻板液位計,該信號均引入DCS顯示。在開始安裝調試過程中發現雷達液位計與磁翻板液位計顯示不一致,經檢查發現導波雷達液位計取樣管原始高度不正確,經重新調整并對其相關參數進行設定后測量顯示一致。長期穩定運行,給工藝控制提供了準確數據,滿足了工藝要求,有效地保障了設備和人身安全。2014年4月儀表人員抽樣比測記錄數據,見表2所示。
纜式導波雷達液位計在一年多的運行過程中,與磁翻板液位計測量比較完全一致,性能穩定,沒有出現任何故障,是理想的液氨儲罐液位測量儀表。儀表通過4~20mA DC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用各有不同的使用效果,現將其性能指標歸納如下,供設計選型及儀表維護人員參考。
4、液位儀表的故障分析及處理
在化工生產過程中,儀表檢測和控制經常會出現測量不準或無法工作的現象。下面是自己工作中經常遇到的一些問題及處理方法,與大家共同探討交流,以幫助儀表維護人員拓展思路,分析和判斷故障原因。
5、結語
測量技術發展到現在,已出現許多成熟可靠的液位測量儀表,并以不同的特性在不同條件的液位測量中發揮著重要作用。液氨儲罐液位測量中通常還有外置超聲波液位計,該儀表屬完全非接觸式測量,可用于苛刻環境,測量穩定、可靠,安裝方便,便于維護;其缺點是對介質要求高,罐底長期沉積物對測量會產生不利影響,如不滿足條件,則應有措施保證定期清除罐底沉積物。以上幾種儀表在液氨儲罐上進行液位測量各有其特點,儀表技術人員在設計選型時,應根據具體情況從質量、價位、維護等方面綜合考慮,選擇具有安裝可靠、運行穩定、測量準確、維護方便的檢測儀表,給工藝操作和控制提供準確依據。

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