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液氨储罐常用液位计的选型使用及维护

发布时间:2021-01-22 07:12:58  点击次数:356次

摘要:针对化工行业液氨储罐液位测量仪表的应用情况,重点对其几种常用液位计的原理、选型、安装、调试过程中应注意的问题以及故障解决方法进行比较分析,进一步提高仪表技术人员对液位仪表选型、安装及维护方面的能力,选择性能优良、测量准确、安装维护方便、满足工艺需要的仪表设备。
目前,化工液氨储罐液位的测量主要有雷达液位计、磁翻板液位计、双法兰差压液位计及超声波液位计等。由于液氨本身具有易燃、易爆、有毒的特性,因此,对液氨储罐液位测量仪表的选型、安装及调试显得非常重要。下面对三种液位计的选型应用作以比较分析。
1、液氨储罐常用液位计检测原理
1.1缆式导波雷达液位检测
以LD51为例,该液位计是基于TOR(行程时间)原理的“俯视式”测量系统。对参考点至液氨表面间的距离进行测量。高频脉冲信号被发射至探头,并沿探头传播。脉冲信号在液氨表面发生反射,反射信号被仪表接收,并被转换成物位信息。此测量方法即为TOR法(时域反射法),其测量参考点至液氨表面间距离(D)与脉冲信号的运行时间(t)成比例关系:D=C·t/2,其中,C为光速。如图1所示。空标高度(E)已知时,液位(L)的计算公式如下:L=E-D。
1.2磁翻板液位检测
以UHZ侧装磁翻板液位计为例,其设计依据是磁性原理和浮子定律。液位计通过法兰与液氨储罐相连,当被测容器中的液位升降时,翻板液位计腔体中的双色柱状磁性浮子通过磁场影响随之升降,此时液位计面板双色柱状浮子的交界处即为液氨储罐内的实际液位。
1.3差压变送器液位检测
根据流体静力学原理对液氨储罐液位进行检测。如图2所示。以固定高度HO的液层为例,如果液面高度不变,则HO液层的压力也不变,当液面升高时,随着HO液层与液面之间的距离h增大,该液层的压力也随之增大。
当差压计一端接液相,另一端接气相时,根据流体静力学原理,有:
P+=hρg+P气   (1)
P-=P气   (2)
式中:P+---变送器正压室的压力;=
h---HO液相取压口与液面之间的垂直距离;
ρ---液体介质密度;
g---重力加速度;
P气---储罐内气体压力。=
差压法检测液位,是将差压变送器的高压室(+)接口与HO液层面相连通,低压室接口(-)与罐顶气体空间相连通。通过高低压室膜盒产生形变的程度与“+”、“-”压室之间的压力差值(即△P=P+-P-)测得差压。由式(1)和(2)可知:
△P=P+-P-=hρg+P气-P气=hρg   (3)
由式(3)可知,差压式液位计所感受到的压差与液面高度h有关,从而消除掉气体压力P气对检测结果的影响,通常将这种消除干扰因素影响的作用称为补偿作用。
2、液位仪表安装维护应注意的问题
2.1缆式导波雷达液位计
合理安装能确保仪表长期可靠而精确的测量。导波雷达液位计在安装时要避开液氨进口,以免产生虚假反射;传感器不要安装在液氨储罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波会增强),也不能距离液氨储罐壁很近。容器壁与缆式探头间的距离,光滑金属壁:大于50mm(2”);缆式探头末端与容器底间的安装距离大于150mm(6in);允许安装短管的直径≤150mm(6in),较大直径的安装短管会降低仪表的近距离测量能力;使用悬空安装的缆式探头时(探头末端未固定在容器底部),在整个测量过程中,缆式探头与容器内部装置间的距离不得小于300mm(12”)。但是,只要介质的介电常数(DC)不小于1.8,探头配重块和容器底部的偶尔接触不会对测量造成影响。氨水:介电常数(DC(εr))>7。但缆式探头的偏置量/零点受安装位置的影响,可能会增大±12mm。在调试过程中,输入修正(“物位修正”参数)可以对附加偏置量或零点进行修正。
2.2磁翻板液位计
1)必须按要求安装,便于观测和检修;周围不能有导磁物质接近,否则将无法正常工作;伴热温度要根据介质情况而确定。
2)液氨储罐液位测量气液相开孔连接跨度大,因此液位计的安装需要加装中间连接法兰,同时需做好固定支撑。
3)仪表调试时必须用磁钢校正器在面板上先将双色(一般为红白两色)磁柱设置成白色,然后打开气相截止阀,最后打开液相截止阀,观察液位是否正常。当液位上升时磁柱由白色变为红色,液位下降时磁柱由红色变为白色。
4)不定期的清洗腔体,以免使磁浮子不能正常工作。
2.3差压变送器
差压变送器的安装对其高度有一定的要求,通常不应高于被测容器液位取压接口的下接口标高。安装位置应易于维护,便于观察,且靠近取压部件的位置。若选用双法兰式差压变送器测量液位,变送器安装位置只受毛细管长度的限制。毛细管的弯曲半径应大于50mm,且应对毛细管采取保护和绝热措施。
如果液氨储罐安装的位置比较高,将差压变送器“+”压室接口与容器下法兰中心处于同一标高安装,有可能不便于安装、维护和观察,应把差压变送器安装位置向下移,移至便于安装、观测和维护的高度。由于安装标高的改变,△P(=P+-P-)将影响到差压式仪表的输出值。此时,若液面至容器下法兰(即液相取压口)高度h=0时,△P>0即存在正迁移,需调整正迁移机构;当h=0时,△P<0即存在负迁移,需调整负迁移机构。使差压式仪表的示值为零示值或零示值所对应的的标准输出值(4mADC)。
差压液位计应垂直安装,保持“+”、“-”压室标高一致。
液氨为低沸点介质,在环境温度下极易汽化,为了输出信号和示值的稳定性,最好选用双法兰差压变送器进行测量。
3、液位仪表使用效果的比较
我公司200m³液氨球罐上装有一台3851DP双法兰差压液位计(量程:-62.04~20.79KPa)、一台磁翻板液位计和一台玻璃板式液位计。磁翻板液位计由于其腔体未能定期检修使磁柱颜色不变,因而无法检测;另一台双法兰差压液位计运行稳定,但测量值同玻璃板式液位计显示有误差。2014年4月仪表人员抽样比测记录数据,见表1所示。因老式玻璃板式液位计没有详细刻度,该数据为粗略目视值。
另外,2012年新建20万t/a合成氨系统2000m³液氨球罐上安装有一台LD51缆式导波雷达液位计(位号:LT1201A)和一台磁翻板液位计,该信号均引入DCS显示。在开始安装调试过程中发现雷达液位计与磁翻板液位计显示不一致,经检查发现导波雷达液位计取样管原始高度不正确,经重新调整并对其相关参数进行设定后测量显示一致。长期稳定运行,给工艺控制提供了准确数据,满足了工艺要求,有效地保障了设备和人身安全。2014年4月仪表人员抽样比测记录数据,见表2所示。
缆式导波雷达液位计在一年多的运行过程中,与磁翻板液位计测量比较完全一致,性能稳定,没有出现任何故障,是理想的液氨储罐液位测量仪表。仪表通过4~20mA DC电流信号隔离输出,送至中央控制室DCS显示。
通过以上案例分析,几种液位检测仪表在液氨储罐上的应用各有不同的使用效果,现将其性能指标归纳如下,供设计选型及仪表维护人员参考。
4、液位仪表的故障分析及处理
在化工生产过程中,仪表检测和控制经常会出现测量不准或无法工作的现象。下面是自己工作中经常遇到的一些问题及处理方法,与大家共同探讨交流,以帮助仪表维护人员拓展思路,分析和判断故障原因。
5、结语
测量技术发展到现在,已出现许多成熟可靠的液位测量仪表,并以不同的特性在不同条件的液位测量中发挥着重要作用。液氨储罐液位测量中通常还有外置超声波液位计,该仪表属完全非接触式测量,可用于苛刻环境,测量稳定、可靠,安装方便,便于维护;其缺点是对介质要求高,罐底长期沉积物对测量会产生不利影响,如不满足条件,则应有措施保证定期清除罐底沉积物。以上几种仪表在液氨储罐上进行液位测量各有其特点,仪表技术人员在设计选型时,应根据具体情况从质量、价位、维护等方面综合考虑,选择具有安装可靠、运行稳定、测量准确、维护方便的检测仪表,给工艺操作和控制提供准确依据。

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