引言

化工工業(yè)生產(chǎn)中，儲(chǔ)罐通常被用于物料循環(huán)液的存儲(chǔ)，是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中很重要的輔助裝置。其內(nèi)部介質(zhì)的液面高度是整個(gè)工藝控制過(guò)程中的一個(gè)重要工藝參數(shù)。在眾多物料儲(chǔ)存系統(tǒng)中，需要對(duì)儲(chǔ)罐物料的物位進(jìn)行跟蹤和監(jiān)測(cè)，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)如實(shí)反饋到SIS 系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控及聯(lián)鎖控制，從而保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行［1］。某精細(xì)化工廠的液氯槽車(chē)液位與三氯化磷生產(chǎn)有著重要的電氣聯(lián)鎖，因此液位計(jì)是否真實(shí)反映槽車(chē)液位并反饋到 SIS 系統(tǒng)，關(guān)系到生產(chǎn)的穩(wěn)定和安全。

 

該精細(xì)化工廠考慮到液氯存儲(chǔ)的的危險(xiǎn)性，創(chuàng)造性地利用移動(dòng)式液氯槽車(chē)當(dāng)作生產(chǎn)儲(chǔ)罐使用，液氯槽車(chē)進(jìn)入液氯倉(cāng)庫(kù)后，車(chē)頭與罐式集裝箱脫離，車(chē)頭離開(kāi)液氯倉(cāng)庫(kù)，罐式集裝箱通過(guò)鶴管與三氯化磷生產(chǎn)裝置連接，液氯用完后車(chē)頭牽引罐式集裝箱離開(kāi)液氯倉(cāng)庫(kù)，

 

如此反復(fù)。針對(duì)該種液氯使用的特殊性，本文從工程設(shè)計(jì)角度闡述了槽車(chē)液位測(cè)量?jī)x表的選型、安裝及使用。

 

1 液氯槽車(chē)液位計(jì)的選型

液氯槽車(chē)的特殊應(yīng)用決定了其液位儀表選型的特殊性，傳統(tǒng)的浮球類(lèi)液位變送器，因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有測(cè)量桿和浮球，移動(dòng)式液位槽車(chē)在公路運(yùn)輸中的顛簸可能會(huì)造成測(cè)量桿被液氯攪動(dòng)變形，從而導(dǎo)致測(cè)量桿和浮球卡阻。非接觸式測(cè)量的雷達(dá)或超聲波液位計(jì)測(cè)量原理是“時(shí)間-行程”原理，采用發(fā)射-反射-接收的工作模式，能量被反射回來(lái)后，通過(guò)探頭識(shí)別，經(jīng)過(guò)電子單元進(jìn)行信號(hào)處理，從而實(shí)現(xiàn)探頭表面到被測(cè)液面的空間距離測(cè)量，從測(cè)量原理上此類(lèi)儀表可以使用于液氯槽車(chē)液位測(cè)量。但是，因其需要法蘭或螺紋式安裝，這些類(lèi)型的液位計(jì)需要固定安裝在槽車(chē)上，槽車(chē)的移動(dòng)特性使得這些儀表的信號(hào)接入廠區(qū)的 SIS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，即使采用線纜航空插座接頭，接頭兩側(cè)的信號(hào)線接觸的可靠性也并不能得到完全保證，因?yàn)橐何恍盘?hào)多采用 4 ～ 20 mA 電流傳輸，信號(hào)線纜連接不可靠會(huì)造成液位信號(hào)傳輸失真甚至中斷。磁翻板液位計(jì)不需要容器另外開(kāi)孔，磁性吸盤(pán)安裝于容器底部即可，探頭與儀表采用信號(hào)電纜連接，每輛液氯槽車(chē)進(jìn)出卸車(chē)位前后，只需要將磁性吸盤(pán)探頭固定、拆除即可。儀表持續(xù)帶電在線狀態(tài)，探頭人工切換后，液位信號(hào)即可傳輸進(jìn)入 SIS 系統(tǒng)，以便對(duì)液氯槽車(chē)使用液位情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控［2］。所以在此種特殊工況下，只有磁翻板液位計(jì)這種儀表類(lèi)型適用。液位計(jì)測(cè)量系統(tǒng)圖如圖 1 所示。

2 磁翻板液位計(jì)的原理

磁翻板液位計(jì)采用聲吶測(cè)距原理，利用外貼在容器壁外部的專(zhuān)用探頭采集聲吶信號(hào)，以專(zhuān)用聲吶波處理技術(shù)為系統(tǒng)內(nèi)核，采用xianjin的高速信號(hào)處理技術(shù)，利用專(zhuān)用算法精確計(jì)算出容器內(nèi)的液位。計(jì)算出的液位值就地顯示并輸出遠(yuǎn)傳信號(hào)。儀表可通過(guò) 4 ～ 20 mA模擬信號(hào)、HAＲT、ＲS-485 等接口將測(cè)量結(jié)果輸出至控制系統(tǒng)，同時(shí)也可以通過(guò) HAＲT、ＲS-485、紅外等接口進(jìn)行在線調(diào)試。

 

測(cè)量液位時(shí)，聲吶波信號(hào)從探頭發(fā)射出去，經(jīng)過(guò)液面反射回來(lái)后由探頭檢測(cè)到回波信號(hào)?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)專(zhuān)有算法處理后計(jì)算出時(shí)間 t，系統(tǒng)根據(jù)下式計(jì)算出液面高度［3］:

式中: H 為液位高度，v 為聲吶波在液體中傳播的速度，t為聲吶波從發(fā)射到返回所用的時(shí)間，tg 為聲吶波在罐壁中的傳輸時(shí)間，a 為修正系數(shù)。

 

3 磁翻板液位計(jì)的性能

( 1) 安全性高。磁翻板液位計(jì)實(shí)現(xiàn)了真正非接觸測(cè)量，使安裝維護(hù)更簡(jiǎn)單方便。

( 2) 盲區(qū)小。當(dāng)液位較高時(shí)，使用較高的功率，當(dāng)液位較低時(shí)，使用較低的功率，自動(dòng)切換探頭功率，既增大了測(cè)量量程，又減小了測(cè)量盲區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)了小盲區(qū)，甚至是無(wú)盲區(qū)的測(cè)量。

( 3) 精度高。通過(guò)自帶的底部界位假波抑制功能，自動(dòng)功率控制算法，自動(dòng)采樣速率控制算法等功能大幅度地提高測(cè)量精度，絕對(duì)精度可達(dá) 1 cm。

( 4) 假波抑制功能強(qiáng)。儲(chǔ)罐底部可能會(huì)有其他介質(zhì)，其形成的分界面會(huì)影響信號(hào)的傳輸，從而影響正常測(cè)量。此功能會(huì)自動(dòng)識(shí)別出假波，跳過(guò)假波，尋找真正的回波信號(hào)。

( 5) 自動(dòng)校準(zhǔn)和自診斷功能。磁翻板液位計(jì)具有的自動(dòng)校準(zhǔn)功能，克服了傳統(tǒng)液位計(jì)長(zhǎng)時(shí)間使用后精度降低的問(wèn)題。其對(duì)自身工作狀態(tài)及硬件診斷功能，增加了磁翻板液位計(jì)的可靠性與穩(wěn)定性［4］。

( 6) 溫度實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。液位計(jì)可實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)?chǔ)罐溫度，進(jìn)行一定程度的溫度補(bǔ)償，對(duì)于測(cè)量介質(zhì)進(jìn)行聲速補(bǔ)償，進(jìn)一步提高測(cè)量精度。

( 7) 全量程實(shí)時(shí)跟蹤。不論是空罐還是有液，不管液位的高低，液位計(jì)可以全量程實(shí)時(shí)跟蹤，空罐進(jìn)液不需要重啟。

( 8) 安裝調(diào)試簡(jiǎn)便。液位計(jì)高度智能化，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試工作大幅減小，實(shí)現(xiàn)傻瓜式安裝。

 

4 硬件安裝及軟件設(shè)置

用砂紙?jiān)谝郝炔圮?chē)平底部表面打磨出不小于 100mm 的圓形平面，表面應(yīng)平整，無(wú)油污，無(wú)細(xì)小顆粒。取出探頭，在探頭表面均勻涂抹一層 2 ～ 3 mm 厚硅脂，將探頭緊貼打磨光滑區(qū)域，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，保證硅脂間無(wú)氣泡，確認(rèn)信號(hào)滿(mǎn)足要求后，將探頭固定座吸附在槽車(chē)罐底，取掉鎖緊接頭的螺帽進(jìn)行穿線，并接入儀表。SC-WYLXWM3NBHD 軟件部分參數(shù)設(shè)置主要包括以下部分［5］:

( 1) 主探頭基本設(shè)置: 設(shè)置主發(fā)射時(shí)長(zhǎng)，主發(fā)盲區(qū)開(kāi)始點(diǎn)，主發(fā)射頻率，主盲區(qū)窗。

( 2) 主探頭高級(jí)設(shè)置: 設(shè)置主增益類(lèi)型，主增益方式，主高度上下限，主搜索門(mén)限，主包絡(luò)寬度。

( 3) 系統(tǒng)主設(shè)置: 設(shè)置默認(rèn)聲速，量程，遷移量，盲區(qū)，濾波長(zhǎng)度，濾波因子。

( 4) 系統(tǒng)校準(zhǔn)設(shè)置: 設(shè)置校準(zhǔn)距離，校準(zhǔn)周期，探頭高度，探頭高度偏移，上次校準(zhǔn)聲速，聲速上偏移。詳細(xì)儀表軟件設(shè)置流程圖如圖 2 所示?，F(xiàn)場(chǎng)儀表 調(diào) 試 完 成 后，實(shí) 際 的 測(cè) 量 界 面 如 圖 3所示。

 

5 儀表通信

液位計(jì)探頭與儀表之間使用專(zhuān)用 ＲS-485 通信線進(jìn)行連接，儀表接收探頭傳輸數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)儀表內(nèi)電子模塊進(jìn)行信號(hào)處理，從而實(shí)現(xiàn)探頭表面到被測(cè)液面的空間距離測(cè)量。測(cè)量出的液位信號(hào)通過(guò)儀表輸出 4 ～ 20mA 電流信號(hào)接至 SIS 系統(tǒng)模擬量輸入模塊。儀表參數(shù)除了可使用附帶紅外遙控器按鍵設(shè)置外，還可以外接 HAＲT 手操器進(jìn)行外部參數(shù)設(shè)定，而且可以通過(guò)自帶軟件進(jìn)行液位計(jì)波形診斷和自動(dòng)修正。

 

6 結(jié)語(yǔ)

選用 SC-WYLXWM3NBHD 型磁翻板液位計(jì)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式液氯槽車(chē)液位監(jiān)測(cè)，安裝調(diào)試和后期維護(hù)量小，使用靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)，能夠及時(shí)有效地反映真實(shí)的液位高度。安裝調(diào)試完成后，液位測(cè)量精度達(dá)到 ± 5 mm，測(cè)量過(guò)程安全穩(wěn)定，測(cè)量數(shù)據(jù)精確度高，數(shù)值可靠，給工藝安全生產(chǎn)提供了有力地保障。磁翻板液位計(jì)有效地解決了傳統(tǒng)液位計(jì)在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的不足，節(jié)約了人力和資源成本。儀表運(yùn)行可靠，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用中，未發(fā)生過(guò)因?yàn)閮x表故障導(dǎo)致信號(hào)丟失或失真的事件。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用證實(shí)，磁翻板液位計(jì)適用于化工移動(dòng)式儲(chǔ)罐的液位測(cè)量，具有很高的推廣和實(shí)用價(jià)值。