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液氨储罐应用耐酸碱浮球液位计等三种测量仪表的性能比较

发布时间:2020-02-14   点击次数:

液氨是一个很好的溶剂,由于分子的极性和存在氢键,液氨在许多物理性质方面同水非常相似。液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料,还可用作医药和农药的原料。在国防工业中,用于制造火箭、导弹的推进剂。可用作有机化工产品的氨化原料,还可用作冷冻剂。液氨对于储存与运输有着较为严格的要求,因此对于储存装置内的液位要做到有效的监测与控制,杜绝安全隐患,确保液氨储存、使用的安全。针对化工行业液氨储罐液位测量仪表的应用情况,对于三种经常会使用到的耐酸碱浮球液位计等常用液位计的原理、选型、安装、调试过程中应注意的问题以及故障解决为一法进行比较分析,以提高仪表技术人员对液位仪表选型、安装及维护的水平,选择性能优良、测量准确、安装维护为一体、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、耐酸碱浮球液位计、双法铸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LevelflexFMP51为例,该液位计是基于TOF(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TDR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,。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耐酸碱浮球液位计检测
以UHZ侧装耐酸碱浮球液位计为例,其设计依据是磁性原理和浮子定律。液位计通过法铸与液氨储罐相连,当被测容器中的液位升降时,耐酸碱浮球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图1缆式导波雷达液位计测量示意图的实际液位。
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H。的液层为例,如果液面高度不变,则H。液层的压力也不变,当液面升高时,随着H。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一hpg+P气(1)
P一P气(2)
式中:P+~变送器正压室的压力;
h~H0。液相取压日与液面之间的垂直距离;
图2差压式液位计测量原理图
差压法检测液位,是将差压变送器的高压室(+)接日与H。液层面相连通,低压室接日(一)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“+”、“一”压室之间的压力差值(即△P-
P-一P)测得差压。由式(1)和(2)可知:
△P一P一P=hpg+P气-P气=hpg(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日,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镇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(er))>7o但缆式探头的偏置量/零点受安装位置的影响,可能会增大士12mm。在调试过程中,输人修正(“物位修正”参数)可以对附加偏置量或零点进行修正。
2.2耐酸碱浮球液位计
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铸,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日的下接日标高。安装位置应易于维护,便于观察,且靠近取压部件的位置。若选用双法铸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“+”压室接日与容器下法铸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+一P-)将影响到差压式仪表的输出值。此时,若液面至容器下法铸(即液相取压日)高度h=。时,△P0即存在正迁移,需调整正迁移机构;当h=0时, PGO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“+”、“一”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,最好选用双法铸差压变送器进行测量。
3、液位仪表使用效果的比较
我公司200mj液氨球罐上装有一台SK-DTZ5V4-I,DPYY-YO双法.r_差压液位计(量程:-62.04^-20.79kPa)、一台耐酸碱浮球液位计和一台玻璃板式液位计。耐酸碱浮球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;另一台双法铸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2000mj液氨球罐上安装有一台LevelflexFMP51缆式导波雷达液位计(位号:LT1201A)和一台耐酸碱浮球液位计,该信号均引人DC'.S显示。在开始安装调试过程中发现雷达液位计与耐酸碱浮球液位计显示不一致,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,与耐酸碱浮球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4一20mADC'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




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