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电容式液位变送器在测控中的应用


文章日期:2017-12-02|阅读数:


摘要:该文分析了常规浮筒式液位变送器无法测量合成氨分、冷交高压液位的原因,详述了内装式电容高压液位变送器成功用于合成高压液位测量控制的实践经验及其所产生的效益。
1、系统的原状:
  我厂是2. 5万tNH3 /a的小化肥企业,过去曾按照通用设计和常规仪表造型在合成氨分离器、冷交换器、装设了液位控制系统,液位计选用上海自动化仪表五厂的气动高压浮筒液位调节变送器UTQ-113,调节阀采用ZMBS-320 K,Dg6,C=0. 1,配以气动调节记录仪及副线板,组成合成工段氨分、冷交高压测控系统。如图1。为了维护检修方便,每套系统总共用7只Dg 10的高压阀及5m必24 X 6高压管;为了延长高压调节阀的使用寿命,保证调节效果,采用两只高压调节阀串联方案,系统繁琐、安装量大,现场杂乱,而且每套系统投资也在1. 5万元以上(几年前的价格)。然而,这两套系统安装以后却一直未能正常投用。其原因为液位检测反应不准,液位检测显示,不是“O就是“满刻度”,自控系统无法投运,***后只有停用,一堆仪表、阀门闲置现场,形同虚设。2原因分析    氨分离器、冷交换器等高压容器中的液位检测,按常规方式采用连通管形式(浮简式液位计等)设计安装的液位检测装置无法正常工作的现象,据调查,在小化肥厂普遍存在。
图1原来的检测控制系统
图1原来的检测控制系统
困2改进后的系统



图2改进后的系统

    造成这种现象的原因是:氨分、冷交等高压气液分离器工作压力高达32 MPa,都装有结构形式不同的分离内件,高压容器的外简采用多层卷板焊接,不允许在筒体上开孔。因此,作为液位检测仪表安装的气相、液相接口,均开在整体锻造的高压容器上、下封头上,即气相接口在上封头,液相接口在下封头。

    高压介质流经设备后,在设备进出口将出现压差。该压差的大小与设备结构、流通截面、介质流量等因素有关,并随介质流量变化而变化。以我厂氨分离器为例,介质进入容器后流经分离内件,进行气液分离,液氨积存在氨分底部排出,气体则从容器上端的出口引出氨分进入后一级装置。而我厂的氨分、冷交的液位检测接口(液相、气相)正好位于分离段的两侧,分离段产生的压差也正好作用于液位计气液相接口之上,据测量,分离段的压差在满负荷时可高达几米至十几米水柱。
  随氮分、冷交设备结构及介质进口位置及在分离段内的流向不同,可能出现两种情况:一种是分离段压差值的正压侧作用于液位上方而负压侧作用于液位计气相接口上,此时,由液位计气相、液相引出的是容器中实际液位与分离段所产生的压差的正向叠加量。而一般浮筒液位变送仪表的测量范围仅在1m之内,因此,只要容器底部稍有一点液体,在压差作用下很快充满外接液位计(浮筒)的连通管内,使液位计显示满液位。除非容器中液位彻底排空,不论其中液位如何变化,外接浮简液位计总是显示满量程。另一种情况是内件的压差正压侧作用于液位计气相接口,负压侧作用于容器中液位上方,内件压差与液位量值反向登加。因受内件压差作用,远大于液位高度,不论容器中液位如何变化,即使液位已充满容器甚至带液,液位计显示总为。。我厂原氨分、冷交气动浮筒液位测量系统之所以不准,乃属于前者类型。

3、改进措施:
  我厂重新改造了合成氨分冷交液位检测自控系统。采用VYB-320 C内装式电容高压液位变送器从氨分、冷交的液相孔直接插入设备中检测其液位,用等离子双光柱数字显示仪显示液位变化和阀位,液位上、下限报警,选用简易电子调节器进行液位自调。因为原有的气动高压调节阀装上后从未使用,为节约投资,仍然其进行调节。利用小修的半天时间,两套液位计全部装好,开车后调试使用,液位检测部份很快正常工作,投入运行。实现有液位指导下的放氨操作。
  接着便对自控系统进行调试,发现原有的气动调节阀ZMBS内漏严重,虽然冷交串连安装的两只阀门处于全部关闭的状态,但液位仍然很难提起来,说明调节阀已难适应高压液位自控的需要。即使这样,因跑气量已较手动放氨时明显减少,循环气中CH‘含量也随之上升。我厂又迅速购进两台新型专用自动放氨阀进行更换,分别用于氨分、冷交系统实现自动放氨,使液位自控很快转入正常。终于在短时间内解决了我厂这一生产关键,实现了合成氨分、冷交高压液位测量自动控制。    改进后的系统组成见图2。

4、实施效果:
  9月正式投运至今已有三年余,实践证明,该项目实施效果明显,产生效益显著:
4.1、高压液位检测自控系统:
  投用后,循环气中的CH;含量明显提高,我厂是重油气化,已由安装液位计前的4%~6提高到11%~14%,有效地、大大地减少合成系统有效气体放空、泄漏。
4. 2、该系统氨分、冷交液位测量准确,实现了在有液位检测的条件下的自动放氨或人工手动放氨,淘汰了无液位显示条件下的人工手动放氨。有效地实现安全生产。
4. 3、液位自控系统的投用,使操作工摆脱了频繁地手动调节,大大减轻了工人劳动强度,稳定操作,合成塔触媒温度稳定,近乎一条直线。
4. 4、该液位计安装极为方便,结构十分轻巧,总重不到2 kg,用1只法兰、3条螺栓、3个螺母即可。该液位测控系统工作可靠稳定,我厂投运3年来,基本没有维修量。    合成氨分、冷交高压液位测量控制系统投运3年多来,不仅实现了有液位指导下的自动放氨操作,而且大大减少了精制有效气体损失,提高液氨、化肥产量,直接经济效益显著。并实现了安全、节能、降耗,避免污染环境,社会效益也非常明显。据统计,该项目年创直接效益80万元以上。


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