磁翻板液位計與磁致伸縮液位變送器用于丙烯罐液位計改造的案例分析

       按照目前國內的規范要求，在化工企業的球罐安裝生產中要求有兩種不同的液位計同時工作，互為冗余，以確保球罐液位測量的安全性，本文簡要介紹了西部某油田煉油廠丙烯球罐磁性浮子液位計以及磁致伸縮液位計原理的使用現狀，在不影響生產的情況下，提出整改方案，重點闡述整改方案及使用效果。該煉油廠聚丙烯車間丙烯球罐采用外接側裝式磁翻板液位計(亦稱為磁浮子液位計)，實現現場目測，同時丙烯罐頂內置安裝的磁致伸縮液位計傳感器，通過變送器信號轉換成直流4~20mA遠傳DCS，實現對球罐液位的實時遠程監控。以達到現場監測與遠程控制的同時進行的要求。
 
一、液位計儀表使用現狀分析
 
1.1　磁翻板液位計
1.1.1　磁翻板液位計工作原理
磁翻板液位計（也可稱為磁性浮子液位計）根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當被測容器中的液位升降時，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的**磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動紅、白翻柱翻轉180°，當液位上升時翻柱由白色轉變為紅色，當液位下降時，翻柱由紅色轉變為白色，指示器的紅白交界處為容器內部液位的實際高度，從而實現液位清晰的指示。
1.1.2　現場儀表存在的問題
磁翻板液位計內部的**磁鋼在本體管中隨著液位的波動而垂直升降，這就要求磁性浮子液位計安裝必須垂直，消除**磁鋼與本體管壁的摩擦，從而實現對罐體內液位的實時顯示。
 
1.2　磁致伸縮液位計
1.2.1　磁致伸縮液位計工作原理
        磁致伸縮液位計由三部分組成：探測桿、電路單元和浮子組成。液位計的傳感器工作時時，傳感器的電路部分將在波導絲上激勵出脈沖電流，該脈沖沿著導波管向下傳輸，并產生一個環形的磁場。在磁致伸縮液位計的傳感器測桿外配有一浮子，此浮子可以沿測桿隨液位的變化而上下移動。由于浮子內裝有一組永磁鐵，所以浮子同時產生一個磁場。當脈沖電流磁場與浮子產生的磁環磁場相遇時，浮子周圍的磁場發生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導絲在浮子所在的位置產生一個“扭曲”脈沖，或稱“返回”脈沖。將“返回”脈沖與電流脈沖的時間差轉換成脈沖信號，通過測量可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。
 
1.2.2　現場存在的問題
        由于磁致伸縮液位計的安裝是法蘭直接與罐體連接，且其傳感器為內置安裝，導波管直接伸入罐體與介質直接接觸，在使用過程中，如果介質中有的鐵削等雜質存在時，會被吸附到擁有**磁鐵的浮子縫隙中，當液位波動時，雜質的存在會增大浮子與導波管的摩擦力，浮子容易卡死在某個位置，使得測量出現故障出現死值；或者液位計傳感器故障（波導管底部松動等）出現無法輸出或輸出錯誤等問題；由于無法查看浮子狀態，導致其維護起來相當麻煩，特別是罐體在使用過程中出現故障，則維護、更換起來就只能依靠泄壓吹掃后才可以進行。
 


二、改造方案及原理
2.1　改造方案
    由于本體安裝傾斜，磁翻板液位計的浮子越長，導致其與本體管壁的摩擦力越大，就越容易發生卡死的情況，所以則需要通過選擇比重相同，管徑略小、長度略短的磁性浮子，降低其與本體管壁的摩擦，對磁性浮子液位計的垂直度進行矯正，從而降低現場顯示的故障率。
2.2　方案原理
    現場儀表：采用外加干簧管液位傳感器，其工作原理是以主體內的磁浮子隨液位的升降而同時吸合傳感器內相應位置上的干簧管。從而使傳感器內的總電阻（或電壓）發生相應的變化，然后通過變送器將電阻（或電壓）的變化轉換成4～20mA·DC的標準電流輸出。DCS系統：由于球罐測量液位有10余米高，磁翻板采用了分段測量的方法，外接變送器需要兩塊單簧管液位變送器，為了實現DCS的精確顯示，還需在系統中組態加法器，其計算方法如下：
假設測量罐體高1 0 m，分兩段測量，下段測量為0~5m，上段測量為5~10m，由于變送器輸出信號都在4~20mA的標準電流信號，下段變送器信號為S1，上段信號為S2，則其實際液位為：L =[(S 1-4)/16]*5+[(S 2-4)/16]*5
2.3　方案特點
（1）探頭外置，不開孔，不動火，無需停產，罐外連續精確測量，屬完全非接觸測量，容器內壓力無限制，安裝簡便。
（2）耐用可靠,儀器無任何機械可動部件，壽命長。不會磨損或腐蝕，十分耐用可靠,維護工作量很小 ,無腐蝕、無污染。
（3）適用面很廣，可用于有劇毒、強腐蝕性的、高壓力的、各種復雜工況、以及爆炸性氣體環境下的各種液體介質測量。
 
三、本文總結
   通過對聚丙烯車間丙烯球罐中安裝磁翻板液位計和磁致伸縮液位傳感器的一系列的技術改造，在不影響裝置生產，不影響全廠生產效益的情況下，達到了丙烯球罐液面的實時監測，減少了人為的誤判，提高了儀表的使用率和準確率，不僅有效地節約了成本，也對于確保生產裝置安全平穩長周期運行具有重要的意義。

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