引言

液氨是一種無(wú)色、易燃、有毒的液體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，容易氣化轉(zhuǎn)變?yōu)闅獍?。根?jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局發(fā)布的《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄》的通知，氨儲(chǔ)存系統(tǒng)屬首批重點(diǎn)監(jiān)控的化工工藝，氨溫度、壓力、流量、液位等均為重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)。在進(jìn)行液位測(cè)量、監(jiān)控時(shí)，自控系統(tǒng)中必須設(shè)置高低液位報(bào)警和聯(lián)鎖停泵，故保證液位連續(xù)、穩(wěn)定、精確測(cè)量尤其重要。

 

1、磁翻板液位計(jì)液位測(cè)量

1.1磁翻板液位計(jì)工作原理

     液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到現(xiàn)場(chǎng)指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時(shí)，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示.

 

關(guān)于磁翻板液位計(jì)安裝前以及安裝時(shí)的11點(diǎn)注意事項(xiàng) 

 

 

2 差壓變送器液位測(cè)量

2.1 接管式差壓變送器測(cè)量

測(cè)量原理如圖 1 所示。

計(jì)算量程：△ P=H xgxρ 1 (Pa）

正遷移量：A ＝ H 0xgxρ 1 (Pa）

遷移后測(cè)量范圍：A ～ A+ △ P

圖 1 中，ρ 1 為介質(zhì)密度，H 0 為液位起始點(diǎn)。差壓變送器與液體導(dǎo)管為水平安裝，只要確定氣相管內(nèi)無(wú)冷凝液，當(dāng)液位密度穩(wěn)定時(shí)，即可準(zhǔn)確測(cè)量液體的高度。但在液氨儲(chǔ)罐的液位測(cè)量過(guò)程中，氣相管內(nèi)的氣氨會(huì)隨環(huán)境溫度的變化而冷凝，產(chǎn)生壓差，故這種接管式的差壓測(cè)量方法不適用于液氨儲(chǔ)罐的測(cè)量。

 

2.2 隔膜式雙法蘭差壓變送器測(cè)量

2.2.1 測(cè)量原理（如圖 2 所示）

計(jì)算量程：△ P=H xgxρ 1 (Pa）

負(fù)遷移量：B ＝ hxgxρ 0 -H 0xgxρ 1 (Pa)

遷移后測(cè)量范圍：-B ～ -B+ △ P

因氨為腐蝕性介質(zhì)，故應(yīng)采用隔膜式的雙法蘭差壓變送器，ρ 0 為毛細(xì)管中所充硅油的密度，h 為兩個(gè)法蘭中心高度之差。

 

2.2.2 注意事項(xiàng)

選用隔膜雙法蘭差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，變送器的安裝位置受毛細(xì)管長(zhǎng)度的制約，毛細(xì)管長(zhǎng)度一般為 2 ～ 10m ，且需要對(duì)毛細(xì)管采取保護(hù)和絕熱措施，故選型時(shí)需要特別注意儲(chǔ)罐的法蘭間距，以選擇合適的隔膜差壓變送器。

2.2.3 常見故障分析

1）液位無(wú)指示，可能為變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位指示為zui大 (zui小 )，可能為低壓側(cè) (高壓側(cè) )膜片、毛細(xì)管壞或封入液泄漏低壓側(cè) (高壓側(cè) )導(dǎo)致引壓閥堵。

3）液位指示為偏大（偏?。?，可能為低壓側(cè) (高壓側(cè) )放空堵頭漏，或低壓側(cè)(高壓側(cè))閥門未全開，或儀表未校準(zhǔn)。

4）指示值無(wú)變化，可能為高、低壓側(cè)膜片或毛細(xì)管同時(shí)損壞，或電路板故障。

 

3 導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

3.1 工作原理

      導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)是依據(jù)時(shí)域反射原理為基礎(chǔ)的雷達(dá)液位計(jì)，其電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當(dāng)遇到被測(cè)介質(zhì)表面時(shí)，雷達(dá)液位計(jì)的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發(fā)射裝置，發(fā)射裝置與被測(cè)介質(zhì)表面的距離 D 與脈沖在其間的傳播時(shí)間 t成正比 :

D=c*t/2 ，其中 c為光速。經(jīng)計(jì)算得出液位高度。

導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可分為桿式探頭和纜式探頭。一般桿式探頭的測(cè)量范圍為 0 ～ 4m ，僅適用于小型儲(chǔ)罐的液位測(cè)量；纜式探頭的測(cè)量范圍為 0 ～ 30m ，與桿式相比運(yùn)輸也更方便。因此，液氨儲(chǔ)罐液位測(cè)量常選用纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)。

 

3.2 安裝方式及注意事項(xiàng)

圖 3 中，左側(cè)儀表為纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)的安裝示意圖。

1）連接方式為頂部法蘭安裝，法蘭壓力等級(jí)不低于儲(chǔ)罐的壓力等級(jí)。

2）確定頂部法蘭的安裝位置后，應(yīng)在法蘭中心正下方容器底部位置，由設(shè)備專業(yè)提前制作用于固定纜繩探頭的安裝支架。

3）纜式探頭端部重錘應(yīng)帶有螺栓孔，用于在容器底部用螺栓固定纜繩，但要注意纜繩不能拉得太緊。纜繩的長(zhǎng)度需要根據(jù)頂部法蘭位置及固定支架高度計(jì)算后取合適值。

4）不得將探頭安裝在進(jìn)出料口附近，并盡量遠(yuǎn)離管壁和罐內(nèi)設(shè)施，確保探頭不接觸罐內(nèi)的任何設(shè)備，以防止抑制波的干擾。

 

3.3 常見故障分析

1）液位無(wú)指示，可能為導(dǎo)波雷達(dá)變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位持續(xù)不變，可能因?qū)Рɡ|繩已與設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件接觸或有強(qiáng)烈的干擾回波。

3）液位不穩(wěn)定、波動(dòng)較大，可能為干擾回波增強(qiáng)或因液氨進(jìn)出導(dǎo)致液面不穩(wěn)定。

 

纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，采用兩線制 24V DC 回路供電，信號(hào)沿纜繩傳播，能量損失小，反射信號(hào)強(qiáng)，測(cè)量精度高（可達(dá) ±0.05% ），信號(hào)穩(wěn)定，性能可靠，運(yùn)行成本低，具有明顯優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于大型儲(chǔ)罐的液位測(cè)量。

 

4、外置式液位計(jì)

外置超聲波液位計(jì)采用回波測(cè)距原理及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)非接觸方式即可測(cè)量?jī)?chǔ)罐內(nèi)的液位。液位測(cè)量時(shí)，控制器的探頭安裝在容器外壁底部，然后將調(diào)制過(guò)的高頻超聲波脈沖在容器壁和液體中傳播，經(jīng)過(guò)液面反射回來(lái)后，由探頭檢測(cè)到回波信號(hào)。通過(guò)對(duì)這種反射特性的檢測(cè)和計(jì)算，可判斷出容器內(nèi)液位的位置。這種液位計(jì)的生產(chǎn)廠家具有轉(zhuǎn)力特性，其優(yōu)缺點(diǎn)均比較明顯，可作為一種輔助測(cè)量手段。

 

優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)槠浒惭b在設(shè)備外部，完全不接觸介質(zhì)，屬于非接觸測(cè)量，比較安全，不需要停車，可在線維護(hù)。

缺點(diǎn)：當(dāng)儲(chǔ)罐進(jìn)出液頻繁波動(dòng)時(shí)，液位測(cè)量容易會(huì)出現(xiàn)延時(shí)，且容易受周邊環(huán)境和條件干擾，誤差較大，測(cè)量不準(zhǔn)確。

 

注意事項(xiàng)：《自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》7.2.13條的規(guī)定，外測(cè)式液位計(jì)選型時(shí)，不宜用于聯(lián)鎖、報(bào)警系統(tǒng)的液位測(cè)量。

 

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，各種類型的儀表也不斷發(fā)展成熟，能達(dá)到精確測(cè)量、滿足控制和聯(lián)鎖的要求。液氨作為一種危險(xiǎn)化學(xué)品，其儲(chǔ)罐的測(cè)量必須滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范和工藝的要求?，F(xiàn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，液氨儲(chǔ)罐均已配置液位檢測(cè)儀表，而且同一儲(chǔ)罐至少配備兩種不同類別的液位計(jì)，并設(shè)置報(bào)警、聯(lián)鎖系統(tǒng)。自控設(shè)計(jì)人員在選型時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝要求、儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、維護(hù)及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，選擇合適的儀表組合方式，實(shí)現(xiàn)液氨儲(chǔ)罐的液位監(jiān)控。