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關于磁翻板液位計等液位儀表在液氨球罐測量中選型要求
發表時間：2018-11-29 ??點擊次數：1024? 技術支持：1560-1403-222
液氨是一種重要化工原料，外觀為無色液體，有強烈刺激性氣味，極易氣化為氣氨。密度0.617g/cm3；沸點為－33.5℃，低于－77.7℃可成為具有臭味的無色結晶。
液氨的應用領域很**，主要用于生產硝酸、尿素和其他化學肥料，在醫藥和農藥行業作為原料在使用。在國防工業中，用于制造火箭、導彈的推進劑。可用作有機化工產品的氨化原料，還可用作冷凍劑。生產出的液氨一般存儲在球罐里，而液氨具有可急劇揮發的特性，存在液位測量比較困難的問題。本文主要介紹了磁翻板液位計等液位儀表在測量液氨球罐液氨本文主要液位中如何選型的原則和指導。
1.氨球罐液位計的重要性
液氨是化肥生產的重要原材料，液氨產量可達40萬噸/年。液氨易揮發，又稱為無水氨，是一種無色液體。氨作為一種化肥生產的重要原料，為運輸及儲存便利，通常將氣態的氨氣通過加壓或冷卻得到液態氨，儲存在液氨球罐。儲存液氨的球罐內部溫度略低于環境溫度。液氨屬堿性，對銅有強腐蝕性，液氨球罐屬重大危險源，不能隨便在氨球罐上開安裝口，釋放氣中含有大量的可燃氣體。球罐底部由于生產的原因存有一些油和其他的雜質，而且液氨密度隨溫度變化而變化，因此，須給液氨儲存設備提出嚴格的技術要求和安全及生產的重要控制指標，故氨球罐液位計的測量準確性和精度也突顯其重要性。
2.氨球罐液位計選型的實施步驟
液氨球罐原來設計有氨球罐液位測量使用的鋼帶液位計，但是由于其現場指示部分的齒輪的材質問題以及液氨的強腐蝕性，長時間運行后銹蝕嚴重，無法正常使用。因此決定換型，進行實驗安裝測試。
2.1選用雷達液位計
液氨存儲在球罐中，如果要完整地測量出液氨的液位必須安裝在球罐的頂部中心位置，而雷達液位計安裝原則是不能安裝在中心位置。如果安裝在中央，會產生多重虛假回波，干擾回波會導致信號丟失。結論：在實驗中雷達液位計無法加裝閥門，維修、維護難度大且導波鋼纜上容易附著雜質造成信號失真，因此氨球罐液位計選用雷達液位計不合適。
2.2選用差壓變送器式液位計
密閉式容器采用差壓液位計測量液位通常用雙法蘭液位計進行液位的測量，雙法蘭液位計采用毛細管柱和密封系統解決了引壓管的許多安裝問題。這種類型的結構消除了可能在引壓管中產生的泄漏點和堵塞。雙法蘭差壓液位系統是一種成熟可靠的技術，一直以來卻很難在高型容器和塔中得到應用。因為這些都需要更長的毛細管以方便安裝，距離過長的毛細管使得壓力的傳輸變得誤差過大，并且在環境溫度變化較大的時候變得更為明顯。同時，安裝過程要求較高，引壓管可能并不可靠，這都是非常嚴重的困擾。液氨儲存的球罐直徑達30m，因此采用差壓式液位計測量幾乎不可能。
結論：在實驗中，示意圖1中取壓管1這個位置經常堆積雜質及附著物，造成維修信號失真。當在夏季高溫時氨球罐內的液氨密度隨溫度變化而變化造成信號失真，此故障且無法克服，因此氨球罐液位計選用差壓雙法蘭液位計不合理。
2.3選用磁翻板液位計
磁翻板液位計是根據浮力原理和磁性耦合作用的方式研制而成。當被測容器中的液位升降時，液位計本體管中被磁化了的磁性浮子也隨液體升降，浮子內的**磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱（也是被磁化過的）指示器，驅動紅、白翻柱翻轉180º。當液位上升時翻柱由白色翻轉為紅色，當液位下降時翻柱由紅色翻轉為白色，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。為了實現遠程監控，磁翻板液位計需要與干簧管遠傳變送器配套使用，將現場的液位信號以4-20mA 的電流信號遠傳送到中央控制的ＤＣＳ系統中，達到對遠程罐體的液位高度的監控，便于實時實施監控。磁翻板液位計的遠傳原理根據浮筒里磁浮子的位置變化來實現。
結論：在實驗中磁翻板液位計的浮桶被粘黏的油污及雜質或結晶體卡死而無法隨液面升降而移動，造成顯示失真，并且維護難度比較大。當故障排除時測量準確，但此故障率頻繁維護比較困難。氨球罐液位計不可以選用磁翻板液位計。
2.4選用伺服式液位計
伺服式液位計是運用阿基米德原理，在測量液體的表面時，測量的浮子一般將會下沉到液體１～２ｍ。這時浮子將會受到浮子自身的重力和液體的浮力，那么測量鋼絲的張力由測量浮子所受的重力和浮力構成。當液位靜止的時候，測量的浮子處于相對靜止狀態。這時測量鋼絲、測量鼓及力傳感器以杠桿滑輪平衡原理構成力平衡，生產廠給定靜止狀態下測量鋼絲上的張力為某一個定值，力傳感器不斷地檢測到平衡張力為該定值對應的頻率值。當液位下降的時候，測量浮子所受浮力減小，這時測量鋼絲上的張力增加，張力的改變立即傳達至傳感器的張力絲上，使其拉緊，減震器檢測到的張力絲上的頻率增加，伺服控制器隨即發出命令，令伺服電機帶動測量鼓逆時針轉動，伺服電機以微米級的步幅放下測量鋼絲，測量浮子不斷地跟蹤液位下降的同時，計數器記錄了伺服電機的轉動步數，并自動地計算出測量浮子的位移量，這就是液位的變化量。
小結：自2013年更換伺服式液位計以來，基本沒有維護項目，除每年氨球罐的安全檢測需提起浮筒到浮筒腔內，近四年觀察液位測量均準確無誤。伺服式液位計采用高精度的力傳感器和步進馬達，每步精度可以達到0.0085mm。該技術在發達國家被**采用，因其測量精度高、穩定性好，因此常用于計量交接應用。在安全方面，伺服式液位計采用磁耦合技術，將電氣部分與氨完全密封隔絕，保證了現場應用的安全，這一技術的可靠性在國內用戶現場已經得到充分證明。但伺服液式位計安裝也是比較困難，要注意以下幾方面：
（１）導向管內壁應光滑，盡可能使倒相管垂直。
（２）液位計根部閥一定要選質量可靠且有保證的閥門。
（３）在球罐底部留出一定的距離。一是避免罐底沉降物影響測量，二是很多儲罐有一個“死液位”（如：出料口位置決定了低于這個位置的物料不會發生變化），液位計的零位通常在“死液位”以上。
（４）在安檢時要將要將伺服式液位計的浮筒提到浮筒腔內，防止對浮筒的損傷。
（５）在向液氨儲罐進料前，必須確保進入出關的液氨不直接沖擊浮筒，避免浮筒受損。
總之，通過這么幾種液位測量方式的分析，液氨球罐液位的測量采用伺服式液位計比較合理的。在合成氨生產裝置液氨球罐液位的測量是非常關鍵的測量點，它涉及整個裝置的安全聯鎖系統，所以我們應該重視該測量點。
2.1選用雷達液位計
液氨存儲在球罐中，如果要完整地測量出液氨的液位必須安裝在球罐的頂部中心位置，而雷達液位計安裝原則是不能安裝在中心位置。如果安裝在中央，會產生多重虛假回波，干擾回波會導致信號丟失。結論：在實驗中雷達液位計無法加裝閥門，維修、維護難度大且導波鋼纜上容易附著雜質造成信號失真，因此氨球罐液位計選用雷達液位計不合適。
2.2選用差壓變送器式液位計
密閉式容器采用差壓液位計測量液位通常用雙法蘭液位計進行液位的測量，雙法蘭液位計采用毛細管柱和密封系統解決了引壓管的許多安裝問題。這種類型的結構消除了可能在引壓管中產生的泄漏點和堵塞。雙法蘭差壓液位系統是一種成熟可靠的技術，一直以來卻很難在高型容器和塔中得到應用。因為這些都需要更長的毛細管以方便安裝，距離過長的毛細管使得壓力的傳輸變得誤差過大，并且在環境溫度變化較大的時候變得更為明顯。同時，安裝過程要求較高，引壓管可能并不可靠，這都是非常嚴重的困擾。液氨儲存的球罐直徑達30m，因此采用差壓式液位計測量幾乎不可能。
結論：在實驗中，示意圖1中取壓管1這個位置經常堆積雜質及附著物，造成維修信號失真。當在夏季高溫時氨球罐內的液氨密度隨溫度變化而變化造成信號失真，此故障且無法克服，因此氨球罐液位計選用差壓雙法蘭液位計不合理。
2.3選用磁翻板液位計
磁翻板液位計是根據浮力原理和磁性耦合作用的方式研制而成。當被測容器中的液位升降時，液位計本體管中被磁化了的磁性浮子也隨液體升降，浮子內的**磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱（也是被磁化過的）指示器，驅動紅、白翻柱翻轉180º。當液位上升時翻柱由白色翻轉為紅色，當液位下降時翻柱由紅色翻轉為白色，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。為了實現遠程監控，磁翻板液位計需要與干簧管遠傳變送器配套使用，將現場的液位信號以4-20mA 的電流信號遠傳送到中央控制的ＤＣＳ系統中，達到對遠程罐體的液位高度的監控，便于實時實施監控。磁翻板液位計的遠傳原理根據浮筒里磁浮子的位置變化來實現。
結論：在實驗中磁翻板液位計的浮桶被粘黏的油污及雜質或結晶體卡死而無法隨液面升降而移動，造成顯示失真，并且維護難度比較大。當故障排除時測量準確，但此故障率頻繁維護比較困難。氨球罐液位計不可以選用磁翻板液位計。
2.4選用伺服式液位計
伺服式液位計是運用阿基米德原理，在測量液體的表面時，測量的浮子一般將會下沉到液體１～２ｍ。這時浮子將會受到浮子自身的重力和液體的浮力，那么測量鋼絲的張力由測量浮子所受的重力和浮力構成。當液位靜止的時候，測量的浮子處于相對靜止狀態。這時測量鋼絲、測量鼓及力傳感器以杠桿滑輪平衡原理構成力平衡，生產廠給定靜止狀態下測量鋼絲上的張力為某一個定值，力傳感器不斷地檢測到平衡張力為該定值對應的頻率值。當液位下降的時候，測量浮子所受浮力減小，這時測量鋼絲上的張力增加，張力的改變立即傳達至傳感器的張力絲上，使其拉緊，減震器檢測到的張力絲上的頻率增加，伺服控制器隨即發出命令，令伺服電機帶動測量鼓逆時針轉動，伺服電機以微米級的步幅放下測量鋼絲，測量浮子不斷地跟蹤液位下降的同時，計數器記錄了伺服電機的轉動步數，并自動地計算出測量浮子的位移量，這就是液位的變化量。
小結：自2013年更換伺服式液位計以來，基本沒有維護項目，除每年氨球罐的安全檢測需提起浮筒到浮筒腔內，近四年觀察液位測量均準確無誤。伺服式液位計采用高精度的力傳感器和步進馬達，每步精度可以達到0.0085mm。該技術在發達國家被**采用，因其測量精度高、穩定性好，因此常用于計量交接應用。在安全方面，伺服式液位計采用磁耦合技術，將電氣部分與氨完全密封隔絕，保證了現場應用的安全，這一技術的可靠性在國內用戶現場已經得到充分證明。但伺服液式位計安裝也是比較困難，要注意以下幾方面：
（１）導向管內壁應光滑，盡可能使倒相管垂直。
（２）液位計根部閥一定要選質量可靠且有保證的閥門。
（３）在球罐底部留出一定的距離。一是避免罐底沉降物影響測量，二是很多儲罐有一個“死液位”（如：出料口位置決定了低于這個位置的物料不會發生變化），液位計的零位通常在“死液位”以上。
（４）在安檢時要將要將伺服式液位計的浮筒提到浮筒腔內，防止對浮筒的損傷。
（５）在向液氨儲罐進料前，必須確保進入出關的液氨不直接沖擊浮筒，避免浮筒受損。
3 結 論
總之，通過這么幾種液位測量方式的分析，液氨球罐液位的測量采用伺服式液位計比較合理的。在合成氨生產裝置液氨球罐液位的測量是非常關鍵的測量點，它涉及整個裝置的安全聯鎖系統，所以我們應該重視該測量點。
上一條：如何有效提升電磁流量計的精度及其測量過程中抗干擾能力
下一條：單法蘭液位變送器膜片損壞故障處理及其維護實例附圖分析
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