江蘇淮河化工有限公司 2 # ～ 6 # 氨罐(臥式儲罐)液位顯示不準(zhǔn)，受環(huán)境溫度影響大，不利于生產(chǎn)成本的有效控制及績效考核。氨罐液位測量配置了現(xiàn)場磁翻板液位計以及遠(yuǎn)傳差壓液位計，目前生產(chǎn)中主要靠現(xiàn)場磁翻板液位計得出讀數(shù)后，查液位噸位對照表得庫存量，極為不便。
1 2 種液位計誤差來源分析
1． 1 磁翻板液位計原理及誤差來源
        磁翻板液位計與氨罐旁通管相連接，罐與旁通管之間組成了 1 個 U 形管，其關(guān)系式為:
h 1 × d 1 = h 2 × d 2 (1)
式中:h 1 ———氨罐內(nèi)液氨的液位;
d 1 ———氨罐內(nèi)液氨的密度;
h 2 ———磁翻板內(nèi)的液位;
d 2 ———磁翻板內(nèi)液氨的密度。
通常情況下，氨罐內(nèi)液氨溫度 t 1 等于旁通管內(nèi)液氨溫度 t 2 ，即 d 1 = d 2 ，則 h 1 = h 2 ，則通過磁翻板液位 h 2 便可知 h 1 ;但是，磁翻板液位計受環(huán)境溫度影響大，因 t 1 ≠t 2 ，則 d 1 ≠d 2 ，于是 h 1 ≠h 2，使磁翻板液位計誤差產(chǎn)生，受環(huán)境溫度影響大。

1． 2 差壓液位計及誤差來源
        差壓液位計是基于液體連通器原理和液體靜壓力原理來測量液體的液位，其測量系統(tǒng)示意如圖 1 所示。其關(guān)系式為:

H = ΔP/(Q 液氨 － Q 硅油 ) + H 0 (2)
式中:ΔP———差壓計測量的差壓;
Q 液氨 ———液氨密度;
Q 硅油 ———硅油密度，隨環(huán)境溫度變化小，取0． 93;
H 0 ———差壓液位計的安裝高度。
由式(2)可看出，差壓液位計主要誤差來源于 ΔP，Q 液氨 和 H 0 。

2 改進(jìn)方案
        通過以上誤差的來源分析，分別對目前使用的 2 種液位計進(jìn)行如下調(diào)整。
2． 1 磁翻板液位計
        由于磁翻板液位計受溫度影響較大，尤其是磁翻板保溫不好，誤差極大，不能準(zhǔn)確計量每班產(chǎn)量，白班(8 h)zui大誤差達(dá) 8 ～ 9 t;但磁翻板液位計容易安裝和維修，易于對磁翻板標(biāo)尺的零點(diǎn)進(jìn)行校正，便于觀察液面變化，故保留原來磁翻板液位計，并進(jìn)行重新保溫，僅作參考。
2． 2 差壓液位計
        差壓液位計主要誤差來源于 ΔP，Q 液氨 和 H 0 ，因 ΔP 誤差主要來源于差壓計本身的誤差，如產(chǎn)品合格，誤差在可接受范圍之內(nèi)，故需要修正的是差壓液位計的安裝高度 H 0 以及液氨密度 Q 液氨 。
2． 2． 1 安裝高度 H 0
        通過實(shí)際測量，2 # ～6 # 氨罐差壓液位計安裝在磁翻板液位計雙法蘭下法蘭位置，低于氨罐位置，即 H 0 為負(fù)數(shù)。2 # ～6 # 氨罐差壓液位計的安裝高度分別為 －17，－15，－15，－15 和 －15 cm。
2． 2． 2 液氨密度 Q 液氨
        因液氨密度受溫度影響大，且每個氨罐的保溫效果也有差異，故如需準(zhǔn)確測量氨罐液位，必須引入溫度測量。對 2 # ～ 6 # 氨罐分別進(jìn)行卸壓，并引入熱電偶遠(yuǎn)傳至 DCS 系統(tǒng)，對密度進(jìn)行修正，修正公式為 Q 液 =0． 639 －0． 001 45t。經(jīng)過以上修正，2 # ～6 # 氨罐液位修正計算公式如表 1 所示。

2． 3 用差壓測量的液位來計量氨罐噸位
        通過對差壓液位計的液氨密度和安裝高度進(jìn)行修正后，差壓液位計的液位值可信，但是每班產(chǎn)量仍然按照氨罐液位對照表來計量產(chǎn)量。氨罐液位對照表中的噸位是基于某一固定溫度下(原計算按 20 ℃下)的密度計算所得，故仍然不能準(zhǔn)確計量氨罐中的液氨質(zhì)量。
        根據(jù)質(zhì)量計算公式 m = QV 可知，需能找到不同液位 H 下對應(yīng)的體積 V，然后乘以溫度修正過的液氨密度 Q 液氨 ，即得出準(zhǔn)確的氨罐噸位。通過查閱相關(guān)資料，臥式氨罐體積 V 與高度H 可用下式進(jìn)行計算:

式中:V———液氨儲罐總體積;
h———液位計高度;
h i ———橢圓墻頭內(nèi)高度(不包括直邊高度);
r———貯槽內(nèi)半徑;
l———貯槽圓柱體部分長度;
V h ———對應(yīng) h 高度貯槽體積。
將 2 # ～6 # 氨罐尺寸代入上式后，體積就與氨罐的液位一一對應(yīng)了，液位由差壓液位計進(jìn)行測量，zui終求得體積。

2 # 氨罐體積公式:
V =50 + 3． 534291675* (1 － (H － 1． 5) ^2/6. 75)* (H －1． 5) +13． 2* ((H －1． 5)* (2* H* 1． 5 － H^2)^0． 5 + 2． 25* (ASIN((H － 1． 5) /1. 5)))

3 # ～6 # 氨罐體積公式均為:
V =50 + 4． 021238592* (1 － (H － 1． 6) ^2/7. 68)* (H －1． 6) +11． 38* ((H －1． 6)* (2*H* 1． 6 － H^2)^0． 5 + 2． 56* (ASIN((H － 1． 6) /1． 6)))
將上式在寫入DCS 組態(tài)中，至此所有工作完成。

3 效果驗證
        2015 年 12 月 2 日白班，2 # ～6 # 氨罐測溫點(diǎn)全部安裝完成，白班即投入使用。當(dāng)班售氨過磅計量為 46． 2 t，DCS 上顯示氨罐液氨噸位下降了47. 2 t 左右，誤差≤2． 16%，屬于可接受范圍。由此可見，修正后的 DCS 顯示液氨噸位較磁翻板液位計更精確，同時可在 DCS 系統(tǒng)直接讀出液位，無需再對表，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度。