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氨球罐液位计选型 选出比较合理的测量液位计


文章日期:2018-06-29|阅读数:


  摘要:生产出的液氨一般存储在球罐里, 而液氨具有可急剧挥发的特性, 存在液位测量比较困难的问题。分别介绍了几种液位计, 如雷达液位计、差压液位计、磁翻板液位计、伺服液位计在使用过程中存在问题, 选出比较合理的测量液位计。
 
  1 氨球罐液位计的重要性
 
  青海云天化国际化肥有限公司生产的液氨是化肥生产的重要原材料, 液氨产量可达40万吨/年。液氨易挥发, 又称为无水氨, 是一种无色液体。氨作为一种化肥生产的重要原料, 为运输及储存便利, 通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨, 储存在液氨球罐。储存液氨的球罐内部温度略低于环境温度。液氨属碱性, 对铜有强腐蚀性, 液氨球罐属重大危险源, 不能随便在氨球罐上开安装口, 释放气中含有大量的可燃气体。球罐底部由于生产的原因存有一些油和其他的杂质, 而且液氨密度随温度变化而变化, 因此, 须给液氨储存设备提出严格的技术要求和安全及生产的重要控制指标, 故氨球罐液位计的测量准确性和精度也突显其重要性。
 
  2 氨球罐液位计选型的实施步骤
 
  青海云天化国际化肥有限公司的液氨球罐原来设计有氨球罐液位测量使用的钢带液位计, 但是由于其现场指示部分的齿轮的材质问题以及液氨的强腐蚀性, 长时间运行后锈蚀严重, 无法正常使用。因此决定换型, 进行实验安装测试。
 
  2.1 选用雷达液位计
 
  液氨存储在球罐中, 如果要完整地测量出液氨的液位必须安装在球罐的顶部中心位置, 而雷达液位计安装原则是不能安装在中心位置[1]。如果安装在中央, 会产生多重虚假回波, 干扰回波会导致信号丢失。
 
  结论:在实验中雷达液位计无法加装阀门, 维修、维护难度大且导波钢缆上容易附着杂质造成信号失真, 因此氨球罐液位计选用雷达液位计不合适。
 
  2.2 选用差压变送器式液位计
 
  密闭式容器采用差压液位计测量液位通常用双法兰液位计进行液位的测量, 双法兰液位计采用毛细管柱和密封系统解决了引压管的许多安装问题。这种类型的结构消除了可能在引压管中产生的泄漏点和堵塞。
 
  双法兰差压液位系统是一种成熟可靠的技术, 一直以来却很难在高型容器和塔中得到应用。因为这些都需要更长的毛细管以方便安装, 距离过长的毛细管使得压力的传输变得误差过大, 并且在环境温度变化较大的时候变得更为明显。同时, 安装过程要求较高, 引压管可能并不可靠, 这都是非常严重的困扰。青海云天化液氨储存的球罐直径达30m, 因此采用差压式液位计测量几乎不可能。
 
  结论:在实验中, 示意图1中取压管1这个位置经常堆积杂质及附着物, 造成维修信号失真。当在夏季高温时氨球罐内的液氨密度随温度变化而变化造成信号失真, 此故障且无法克服, 因此氨球罐液位计选用差压双法兰液位计不合理。
图1 法兰式差变测液位示意图
  图1 法兰式差变测液位示意图
 
  2.3 选用磁翻板液位计
 
  磁翻板液位计是根据浮力原理和磁性耦合作用的方式研制而成[2]。当被测容器中的液位升降时, 液位计本体管中被磁化了的磁性浮子也随液体升降, 浮子内的磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱 (也是被磁化过的) 指示器, 驱动红、白翻柱翻转180°。当液位上升时翻柱由白色翻转为红色, 当液位下降时翻柱由红色翻转为白色, 指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度, 从而实现液位清晰的指示。为了实现远程监控, 磁翻板液位计需要与干簧管远传变送器配套使用, 将现场的液位信号以4~20 mA的电流信号远传送到中央控制的DCS系统中, 达到对远程罐体的液位高度的监控, 便于实时实施监控。磁翻板液位计的远传原理根据浮筒里磁浮子的位置变化来实现。
 
  结论:在实验中磁翻板液位计的浮桶被粘黏的油污及杂质或结晶体卡死而无法随液面升降而移动, 造成显示失真, 并且维护难度比较大。当故障排除时测量准确, 但此故障率频繁维护比较困难。氨球罐液位计不可以选用磁翻板液位计。
 
  2.4 选用伺服式液位计
 
  伺服式液位计是运用阿基米德原理, 在测量液体的表面时, 测量的浮子一般将会下沉到液体1~2m。这时浮子将会受到浮子自身的重力和液体的浮力, 那么测量钢丝的张力由测量浮子所受的重力和浮力构成[3]。
 
  当液位静止的时候, 测量的浮子处于相对静止状态。这时测量钢丝、测量鼓及力传感器以杠杆滑轮平衡原理构成力平衡, 生产厂给定静止状态下测量钢丝上的张力为某一个定值, 力传感器不断地检测到平衡张力为该定值对应的频率值。当液位下降的时候, 测量浮子所受浮力减小, 这时测量钢丝上的张力增加, 张力的改变立即传达至传感器的张力丝上, 使其拉紧, 减震器检测到的张力丝上的频率增加, 伺服控制器随即发出命令, 令伺服电机带动测量鼓逆时针转动, 伺服电机以微米级的步幅放下测量钢丝, 测量浮子不断地跟踪液位下降的同时, 计数器记录了伺服电机的转动步数, 并自动地计算出测量浮子的位移量, 这就是液位的变化量。
 
  结论:自2013年更换伺服式液位计以来, 基本没有维护项目, 除每年氨球罐的安全检测需提起浮筒到浮筒腔内, 近四年观察液位测量均准确无误。
 
  伺服式液位计采用高精度的力传感器和步进马达, 每步精度可以达到0.008 5 mm。该技术在发达被广泛采用, 因其测量精度高、稳定性好, 因此常用于计量交接应用。在安全方面, 伺服式液位计采用磁耦合技术, 将电气部分与氨完全密封隔绝, 保证了现场应用的安全, 这一技术的可靠性在国外用户现场已经得到充分证明。但伺服液式位计安装也是比较困难, 要注意以下几方面:
 
  (1) 导向管内壁应光滑, 尽可能使倒相管垂直。
 
  (2) 液位计根部阀一定要选质量可靠且有保证的阀门。
 
  (3) 在球罐底部留出一定的距离。一是避免罐底沉降物影响测量, 二是很多储罐有一个“死液位” (如:出料口位置决定了低于这个位置的物料不会发生变化) , 液位计的零位通常在“死液位”以上。
 
  (4) 在安检时要将要将伺服式液位计的浮筒提到浮筒腔内, 防止对浮筒的损伤。
 
  (5) 在向液氨储罐进料前, 必须确保进入出关的液氨不直接冲击浮筒, 避免浮筒受损。
 
  3 结论
 
  总之, 通过这么几种液位测量方式的分析, 液氨球罐液位的测量采用伺服式液位计比较合理的。在合成氨生产装置液氨球罐液位的测量是非常关键的测量点, 它涉及整个装置的安全联锁系统, 所以我们应该重视该测量点。


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