自2005年投用以來，減頂真空泵液位控制系統(tǒng)存在控制偏差大、設(shè)備故障多、控制失靈現(xiàn)象頻生等問題，無法滿足工藝要求，經(jīng)常需要人為調(diào)整控制液位位置，已嚴(yán)重影響裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

 

       2011年8月大檢修時(shí)，針對(duì)分離器液位控制系統(tǒng)的液位測(cè)量不準(zhǔn)、電磁閥膜片腐蝕、液位開關(guān)控制失靈等問題，開展了系統(tǒng)的升級(jí)改造，經(jīng)過近5年的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明：液位控制得到有效優(yōu)化，降低了系統(tǒng)故障率，提高了自控水平，確保了生產(chǎn)裝置的長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

 

1  液位控制系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀及其問題

       水環(huán)式真空泵機(jī)組由水環(huán)式真空泵、氣液分離器、冷卻器及內(nèi)部連接管道組成（圖1），為閉式循環(huán)機(jī)組。減頂氣、工作水經(jīng)真空泵輸送至氣液分離器，分離后的氣體自分離器頂排出，水在壓差作用下經(jīng)冷卻后重新進(jìn)入真空泵，工作水可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。

       水環(huán)式真空泵啟動(dòng)前必須灌注工作液，若未灌注工作液，泵不具備抽真空能力（但不會(huì)造成機(jī)械損壞）；過多的工作液會(huì)增加起動(dòng)負(fù)荷，以至于負(fù)荷過重，不能正常起動(dòng)；工作液不足會(huì)導(dǎo)致抽真空能力下降。 減頂氣通常含有蒸汽，可能有凝結(jié)水析出而使分離器液位上升，導(dǎo)致真空泵電動(dòng)機(jī)功率增加。

 

1.1  液位控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

       真空泵液位控制系統(tǒng)由磁浮子翻板液位計(jì)、液位限位開關(guān)和電磁閥組成。通過捆扎安裝于磁翻板液位計(jì)筒體上的3個(gè)接近開關(guān)分別檢測(cè)液位的低位、正常位和高位，以控制補(bǔ)水線上和排水線上的電磁閥動(dòng)作，確保分離器液位始終維持在正常位置附近（圖2）。

       當(dāng)液位在①位置時(shí)，低點(diǎn)液位開關(guān)動(dòng)作（觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_），入口電磁閥通電開啟，開始補(bǔ)水；液位在①～②之間時(shí)，低點(diǎn)液位開關(guān)觸點(diǎn)閉合，入口電磁閥仍通電開啟；液位升至②位置時(shí)，正常液位開關(guān)動(dòng)作（觸點(diǎn)由斷開變?yōu)殚]合），入口電磁閥斷電關(guān)閉，停止補(bǔ)水；液位在②～③之間時(shí)，正常液位開關(guān)觸點(diǎn)斷開；液位升至③位置時(shí)，高限液位開關(guān)動(dòng)作（觸點(diǎn)由斷開變?yōu)殚]合），出口電磁閥通電開啟，開始排水；液位降至③～②之間時(shí)，高限液位開關(guān)觸點(diǎn)斷開，出口電磁閥仍通電開啟；液位降至②位置時(shí)，正常液位開關(guān)動(dòng)作（觸點(diǎn)由斷開變?yōu)殚]合），出口電磁閥斷電關(guān)閉，停止排水；液位在②～①之間時(shí)，正常液位開關(guān)觸點(diǎn)斷開；液位低至①位置時(shí)，低點(diǎn)液位開關(guān)動(dòng)作（觸點(diǎn)由閉合變?yōu)閿嚅_），入口電磁閥通電開啟，開始補(bǔ)水。整個(gè)控制過程不斷往復(fù)循環(huán)，以確保液位始終在正常位置。

 

       以P1028A液位控制為例，介紹補(bǔ)、排水過程中相關(guān)儀表的工作狀態(tài)（表1）。液位在①～②、②～③和③～②時(shí)，接近開關(guān)的狀態(tài)一致，無遠(yuǎn)傳指示時(shí)，可能存在液位誤判的情況，在正常位接近開關(guān)（220N）檢測(cè)異常的情況下，更會(huì)使得入口電磁閥（221）或出口電磁閥（222）始終在開戶狀態(tài)，導(dǎo)致液位控制失控，影響真空泵抽真空效果。

1.2  液位控制系統(tǒng)存在問題

       2005年，真空泵氣液分離器液位控制儀表開始投入運(yùn)行，并按照廠方提供的控制方案進(jìn)行液位控制。經(jīng)過多年現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行使用，液位控制系統(tǒng)暴露出控制偏差大、設(shè)備故障多、控制失靈現(xiàn)象頻生等問題，嚴(yán)重影響減壓裝置的長周期運(yùn)行，尤其在減壓裝置加工負(fù)荷較大時(shí)，液位控制不穩(wěn)定造成真空泵跳停或排氣溫度過高，進(jìn)而導(dǎo)致減壓裝置工藝控制波動(dòng)較大。

 

1.2.1 磁翻板液位計(jì)

       磁翻板液位計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)就地顯示儀表，液位數(shù)據(jù)（范圍值而非確定值）需要操作人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，而控制室DCS畫面上無實(shí)際液位顯示，致使內(nèi)操人員無法準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際液位。

 

1.2.2 液位開關(guān)

       液位檢測(cè)點(diǎn)有3個(gè)磁感應(yīng)液位開關(guān)，用箍圈固定于磁翻板液位計(jì)的外筒壁上，固定位置決定著液位測(cè)量點(diǎn)位置。在實(shí)際使用中非接觸檢測(cè)靈敏度受磁翻板液位計(jì)浮子本體清潔度的影響，加之液位開關(guān)通過扎帶固定于磁翻板液位計(jì)筒體上，接觸面小，受設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)影響，無觸點(diǎn)接觸偶爾會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)滯后，影響反應(yīng)速度，輸出錯(cuò)誤信號(hào)，導(dǎo)致電磁閥無法關(guān)閉或打開。接近開關(guān)端子絕緣不佳，拆接線已損壞絕緣，導(dǎo)致輸出信號(hào)線接地，輸出信號(hào)始終為閉合狀態(tài)，導(dǎo)致液位控制失靈。液位補(bǔ)排水系統(tǒng)液位檢測(cè)由3個(gè)接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)，測(cè)量點(diǎn)過多，對(duì)3個(gè)接近開關(guān)整體完好性要求較高，如果有一個(gè)液位開關(guān)出現(xiàn)問題就會(huì)造成液位失靈無法控制。

 

1.3  電磁閥

       電磁閥為直動(dòng)式彈簧壓膜片電磁閥，膜片材質(zhì)為橡膠夾布，具有雙面受壓承載、雙面同等受壓面、低磁滯、無黏滑效果。

 

       膜片直接影響電磁閥的流通能力，當(dāng)補(bǔ)水水質(zhì)不佳或有較多雜質(zhì)時(shí)，雜質(zhì)會(huì)在膜片上、下面堆積，造成閥體內(nèi)平衡孔堵塞，影響膜片密封效果；長期堆積的雜質(zhì)會(huì)腐蝕和磨蝕膜片，使膜片老化，縮短膜片使用壽命，造成電磁閥泄漏或無法開啟，因此，電磁閥在使用一段時(shí)間后必須進(jìn)行解體清理膜片。電磁閥的彈簧也會(huì)隨服役時(shí)間的延長而出現(xiàn)彈力不足的情況，導(dǎo)致電磁閥無法正常開關(guān)。通常每年需多次更換電磁閥，此外電磁閥也無遠(yuǎn)傳手動(dòng)控制功能。

 

2  真空泵液位控制系統(tǒng)改造

       針對(duì)上述液位控制系統(tǒng)的問題，為準(zhǔn)確高效地進(jìn)行分離器液位控制，降低儀表材料消耗和故障率，決定對(duì)液位補(bǔ)排水系統(tǒng)進(jìn)行改造（表2）：①鑒于分離器無多余儀表安裝預(yù)留位置，因此，將磁翻板液位計(jì)改為帶遠(yuǎn)傳4～20mA信號(hào)輸出的磁翻板液位計(jì)，在原安裝位置安裝；② 取消液位開關(guān)，保留原信號(hào)線，其功能由磁翻板液位計(jì)輸出實(shí)現(xiàn)；③更換電磁閥，選裝氣動(dòng)球閥，將電磁閥作為球閥控制元件，增加遠(yuǎn)傳控制功能；④ 敷設(shè)氣源管路至氣動(dòng)球閥，儀表信號(hào)線纜利原液位開關(guān)線纜。

       改造后液位①、②、③均由系統(tǒng)組態(tài)設(shè)置，為保證補(bǔ)排水液位保持在液位計(jì)中間位置，入口及出口氣缸閥相應(yīng)動(dòng)作（圖3）。

       液位低至①位置時(shí)，入口補(bǔ)水氣缸球閥（由氣源電磁閥控制）帶電打開，開始補(bǔ)水；液位在①、②之間時(shí)，入口氣缸球閥仍帶電打開補(bǔ)水；液位升至②位置時(shí)，入口補(bǔ)水氣缸球閥失電關(guān)閉，停止補(bǔ)水；液位升至②、③之間時(shí)，出、入口氣缸球閥仍失電關(guān)閉；液位升至③位置時(shí)出口排水氣缸球閥（由氣源電磁閥控制）帶電打開，開始排水；液位降至③、②之間時(shí)，出口氣缸球閥仍帶電排水；液位降至②時(shí)，出口氣缸球閥失電，停止排水；液位降至②、①之間時(shí)，出、入口氣缸球閥仍失電關(guān)閉，液位降至①位置時(shí)，入口氣缸球閥帶電打開，開始補(bǔ)水。整個(gè)控制過程不斷往復(fù)循環(huán)，確保液位始終在正常位置。

 

3  改造前后液位控制效果對(duì)比

       通過以上改造后，基本上排除了原液位控制儀表的弊端，使液位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、準(zhǔn)確以及維護(hù)量少的目的，保證了真空泵的長周期運(yùn)行。通過兩個(gè)檢修周期的運(yùn)行，獲得了工藝區(qū)塊工作人員的肯定（表3）。

4  結(jié)論

       磁翻板液位計(jì)和2個(gè)小型氣缸球閥(由氣路電磁閥控制)組成的液位控制系統(tǒng)，控制點(diǎn)更加準(zhǔn)確有效，閥門的故障率明顯降低，同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。2011年檢修改造至今，液位控制系統(tǒng)使用穩(wěn)定，效果明顯。改造后的磁翻板液位計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確，小型氣缸球閥控制動(dòng)作靈敏有效，液位始終維持在50%～55%，滿足工藝控制要求。