液位計(jì)相關(guān)文章
當(dāng)前位置：磁翻板液位計(jì) > 液位計(jì)相關(guān)文章淺析LNG加氣站60m3臥式儲(chǔ)罐液位計(jì)波動(dòng)的影響因素及對(duì)策
日期：2018-04-27 來(lái)源： 作者：
摘要 ：在LNG 加氣站迅猛發(fā)展的當(dāng)下，60m 3 儲(chǔ)罐液位計(jì)使用過(guò)程中都存在不同程度波動(dòng)，給日常管理帶來(lái)隱患，使用者無(wú)法得到相對(duì)準(zhǔn)確的液位值。本文針對(duì)波動(dòng)問題從了解液位計(jì)的工作原理入手，通過(guò)分析儲(chǔ)罐取壓結(jié)構(gòu)， “剝洋蔥”式的找到影響液位波動(dòng)的根本原因，并結(jié)合實(shí)際，對(duì)可能存在的影響因素進(jìn)行了分析，同時(shí)提出消除或減少液位波動(dòng)的應(yīng)對(duì)措施。儲(chǔ)罐液位計(jì)根據(jù)不同介質(zhì)，不同結(jié)構(gòu)儲(chǔ)罐，不同工藝和環(huán)境條件適用不同的液位計(jì)，如磁翻板液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、法蘭差壓液位計(jì)、辭職伸縮液位計(jì)、浮球液位計(jì)、玻璃管液位計(jì)、磁敏電子雙色液位計(jì)等。
0 引言
差壓液位計(jì)是通過(guò)測(cè)量容器內(nèi)液體壓差換算為液位高度的一種測(cè)量方法。因差壓液位計(jì)具備測(cè)量原理簡(jiǎn)單,安裝、操作和維護(hù)方便，性能可靠，投資低等特點(diǎn)，被廣泛用于60m 3 LNG低溫儲(chǔ)罐。但由于種種原因，在實(shí)際運(yùn)行中測(cè)量誤差較大，甚至嚴(yán)重時(shí)空罐顯示滿液位，顯然無(wú)法對(duì)LNG 的真實(shí)庫(kù)存和損耗
情況做出科學(xué)和準(zhǔn)確的判斷，因此找出測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因并盡量克服，具有重要的意義。
1 差壓液位計(jì)的工作原理
差壓液位計(jì)是基于液體靜壓力原理，通過(guò)測(cè)量氣相取壓管和液相取壓管的壓差換算儲(chǔ)罐內(nèi)液體儲(chǔ)存量。氣相管與內(nèi)膽頂部相連，壓力處處相等(P 0 )(忽略氣體引起的壓差)。液相管的壓力等于內(nèi)膽氣相壓力(P 0 ) 加上內(nèi)膽液平面到液相管內(nèi)液平面高度差(Δh) 產(chǎn)生的液柱靜壓(P h =ρgΔh)，液位計(jì)的讀數(shù)便是由此液柱靜壓力產(chǎn)生的。
2 差壓液位計(jì)的取壓結(jié)構(gòu)
LNG 儲(chǔ)罐上的安裝結(jié)構(gòu)包括儲(chǔ)罐內(nèi)膽上部相連通的氣相導(dǎo)壓管、與儲(chǔ)罐內(nèi)膽底部相連通的液相導(dǎo)壓管，設(shè)置在氣相導(dǎo)壓管和液相導(dǎo)壓管之間的液位計(jì)。所屬氣相導(dǎo)壓管包括穿設(shè)在儲(chǔ)罐保溫夾層中的氣相內(nèi)管以及穿出儲(chǔ)罐外殼的氣相外管，氣相內(nèi)管通過(guò)若干不銹鋼支架與儲(chǔ)罐外殼相連接。不銹鋼支架與所述氣相內(nèi)管之間設(shè)有玻璃纖維墊層。液相導(dǎo)壓管包括設(shè)在儲(chǔ)罐保溫夾層中的液相內(nèi)管以及穿出儲(chǔ)罐外殼的液相外管，液位計(jì)設(shè)置在氣相外管和液相外管之間。氣相外管和液相外管之間設(shè)有與液位計(jì)并聯(lián)的平衡閥。氣相導(dǎo)壓管的末端設(shè)有壓力表。
3 影響液位波動(dòng)的因素
LNG 低溫液體較之常溫液體的液位測(cè)量有其特殊的困難。低溫儲(chǔ)罐絕熱設(shè)計(jì)和封閉性要求與液位信號(hào)的取出是一對(duì)矛盾 [1] ，液位計(jì)的液相導(dǎo)壓管與儲(chǔ)罐內(nèi)zui低液位點(diǎn)連通會(huì)使低溫液體流出絕熱儲(chǔ)罐進(jìn)入暴露于大氣中的液相導(dǎo)壓管和儀表后，通過(guò)其傳入的熱量使管內(nèi)存在氣液共存現(xiàn)象。而且這種氣液共存是不穩(wěn)定的，微小的誘因即可導(dǎo)致管內(nèi)液面的大幅度震蕩。
理論上液位計(jì)氣相取壓管( 負(fù)壓腔P - ) 測(cè)得是氣相空間對(duì)液體表面產(chǎn)生的壓強(qiáng)P 0 ，液相取壓管( 正壓腔P + ) 測(cè)得是P 0 和高度為H 的液體對(duì)罐底產(chǎn)生的壓強(qiáng)即PH，用式子表示為P - =P 0 ，P + = P 0 +ρ 液 gH,ΔP= P + - P - =ρ 液 gH，換 句 話 說(shuō) 保 證 氣、液相兩個(gè)引壓管均為氣體( 由于氣體的密度遠(yuǎn)小于液體，氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)可忽略不計(jì)) 可以滿足測(cè)量精確度要求。
而實(shí)際上，液相管一端接內(nèi)膽底部，另一端從外殼引出并連接液位計(jì)液相。正常情況下內(nèi)膽液平面高于液相管液平面，液平面有上升趨勢(shì)，并且靠近內(nèi)膽處液相管內(nèi)氣體會(huì)受冷液化，另一端從外界導(dǎo)入熱量使液相管內(nèi)液體氣化，靜置一段時(shí)間后液相管內(nèi)液平面在某個(gè)位置成形平衡，zui終罐體內(nèi)液位與管線內(nèi)液位高度差才是液位計(jì)測(cè)試的zui終數(shù)據(jù)。假設(shè)液相引壓管中在b 點(diǎn)處達(dá)到氣液平衡 [3] ，用式子表示為 ：
P - = P 0 -ρ 氣 g(H-H L1 )，
P + = P 0 +ρ 液 gH-ρ 液 gh-ρ 氣 g(H L1 -h)，
ΔP= P + - P-=ρ 液 gH-ρ 液 gh-ρ 氣g(H+h) ；
ρ 液 為400-500kg/m 3 ，ρ 氣 為0.6-0.8kg/Nm 3 ， 由 于ρ 液>>ρ 氣 ，ρ 氣 g(H+h) 可以忽略不計(jì)。因此，差壓計(jì)測(cè)量液位的波動(dòng)情況歸根是液相取壓管中的平衡點(diǎn)不穩(wěn)定造成的，可引起取壓管液位波動(dòng)的因素主要包括設(shè)備運(yùn)行狀況、液位變化、溫度變化、壓力變化、密度變化等方面的因素，具體講 ：
3.1 設(shè)備本身“帶病”
一是儲(chǔ)罐真空度缺失，引起儲(chǔ)罐內(nèi)外熱交換加劇引起LNG 沸騰而造成液位儀波動(dòng) ；二是液位計(jì)本身有問題，目前國(guó)內(nèi)LNG 儲(chǔ)罐液位計(jì)主要是巴頓表，隨著時(shí)間的推移，表會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)的現(xiàn)象，無(wú)法消除，只能更換 ；三是取壓管有微漏，即使微小的滲漏也會(huì)造成液位的不準(zhǔn) ；四是氣相取壓管中進(jìn)液，一般發(fā)生在儲(chǔ)罐液位過(guò)滿的情況 ；五是儲(chǔ)罐的遠(yuǎn)傳變送器安裝位置不合理，因?yàn)槲覀冇^察的是遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)端的液位。
3.2 儲(chǔ)罐內(nèi)LNG液位變化
儲(chǔ)罐內(nèi)液位較高時(shí)液相取壓管內(nèi)液位也相應(yīng)較高，特別是剛剛卸完液時(shí)，由于新液溫度較低沒來(lái)得及氣化，當(dāng)靜置一段時(shí)間后，液相取壓管的液柱下降趨于平衡穩(wěn)定。
3.3 儲(chǔ)罐內(nèi)溫度變化
液相引壓管液位高度與儲(chǔ)罐內(nèi)溫度正相關(guān)，隨著儲(chǔ)罐內(nèi)溫度T1 的上升，液相取壓管內(nèi)的液位h 也不斷升高。
3.4 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力變化
當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)溫度上升時(shí)，LNG 氣化加劇導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)壓力上升，同時(shí)儲(chǔ)罐內(nèi)液體體積減少。
3.5 密度變化
由 ΔP=ρ LNG gH 可知，在差壓一定的情況下，ρ LNG 越大，則H 越少。因此，使用的ρ LNG 一定要通過(guò)修正，使測(cè)量液位更為準(zhǔn)確。
4 結(jié)論與探討
為減少差壓液位計(jì)在LNG 儲(chǔ)罐中的測(cè)量誤差，應(yīng)采取相應(yīng)措施減少或避免引起誤差的因素。
(1)實(shí)現(xiàn)設(shè)備本質(zhì)安全化 從根本上改變液相取壓管氣液共存，需迫使引壓管中的液相轉(zhuǎn)化為氣相。既然無(wú)法避免熱量的傳入，就無(wú)法避免引壓管及液位計(jì)正壓腔內(nèi)液體氣化，由此可直接考慮在引壓管的入口處輸入足夠的熱量進(jìn)入導(dǎo)壓管內(nèi)的液體充分氣化，引壓管的入口位置在儲(chǔ)罐內(nèi)的zui低液位點(diǎn)，管內(nèi)介質(zhì)雖處于完全氣態(tài)，但并不會(huì)使傳遞的壓力失真 [2] 。
(2) 加強(qiáng)管理措施 一是定時(shí)巡檢設(shè)施設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施不安全狀態(tài)，如儲(chǔ)罐真空度缺失，液位計(jì)、遠(yuǎn)程變送器的失準(zhǔn)；二是制定檢維修計(jì)劃，加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)；三是通過(guò)引壓管的平衡閥、放散管放散或?qū)h(yuǎn)傳變送器及管道進(jìn)行吹掃，使設(shè)備內(nèi)部氣相部分和液相部門壓強(qiáng)保持平衡，減少憋壓 ；四是真正實(shí)現(xiàn)高液位、高高液位自動(dòng)連鎖切斷功能，避免液體進(jìn)入引壓管。
(3) 剛進(jìn)行完卸液、加液( 氣) 作業(yè)后不可立即去讀數(shù)，等靜置一段時(shí)間后，液相取壓管氣相和液相平衡后再讀取液位值。
(4) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法獲得實(shí)際高度H 和液相取壓管中影響高度h 的數(shù)據(jù)模型，用T 2 ( 環(huán)境的溫度)、T 1 ( 儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度)、P( 儲(chǔ)罐壓力) 和修正曲線及表格來(lái)計(jì)算h，實(shí)現(xiàn)實(shí)際液位H′( 液位計(jì)顯示高度)+h 的查表計(jì)算，然后通過(guò)運(yùn)行一段時(shí)間站點(diǎn)的記錄數(shù)據(jù)來(lái)修正曲線及表格，實(shí)現(xiàn)通過(guò)修正計(jì)算的方法得到LNG 儲(chǔ)罐內(nèi)真實(shí)液位的方法。
(5)LNG 的密度與溫度之間的關(guān)系雖然很難用絕對(duì)精確的數(shù)學(xué)模型表示, 但在飽和狀態(tài)下LNG 的密度與溫度之間的關(guān)系是一定的, 而且在一定溫度范圍內(nèi)可以用統(tǒng)計(jì)分析的相關(guān)工具擬合出一條近似曲線來(lái)表示它們之間的這種關(guān)系將密度對(duì)液位的影響盡可能的減小。
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