磁翻板液位计与磁致伸缩液位变送器用于丙烯罐液位计改造的案例分析

       按照目前国内的规范要求，在化工企业的球罐安装生产中要求有两种不同的液位计同时工作，互为冗余，以确保球罐液位测量的安全性，本文简要介绍了西部某油田炼油厂丙烯球罐磁性浮子液位计以及磁致伸缩液位计原理的使用现状，在不影响生产的情况下，提出整改方案，重点阐述整改方案及使用效果。该炼油厂聚丙烯车间丙烯球罐采用外接侧装式磁翻板液位计(亦称为磁浮子液位计)，实现现场目测，同时丙烯罐顶内置安装的磁致伸缩液位计传感器，通过变送器信号转换成直流4~20mA远传DCS，实现对球罐液位的实时远程监控。以达到现场监测与远程控制的同时进行的要求。
 
一、液位计仪表使用现状分析
 
1.1　磁翻板液位计
1.1.1　磁翻板液位计工作原理
磁翻板液位计（也可称为磁性浮子液位计）根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器中的液位升降时，液位计本体管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的**磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转变为红色，当液位下降时，翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度，从而实现液位清晰的指示。
1.1.2　现场仪表存在的问题
磁翻板液位计内部的**磁钢在本体管中随着液位的波动而垂直升降，这就要求磁性浮子液位计安装必须垂直，消除**磁钢与本体管壁的摩擦，从而实现对罐体内液位的实时显示。
 
1.2　磁致伸缩液位计
1.2.1　磁致伸缩液位计工作原理
        磁致伸缩液位计由三部分组成：探测杆、电路单元和浮子组成。液位计的传感器工作时时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该脉冲沿着导波管向下传输，并产生一个环形的磁场。在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。由于浮子内装有一组永磁铁，所以浮子同时产生一个磁场。当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个“扭曲”脉冲，或称“返回”脉冲。将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号，通过测量可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。
 
1.2.2　现场存在的问题
        由于磁致伸缩液位计的安装是法兰直接与罐体连接，且其传感器为内置安装，导波管直接伸入罐体与介质直接接触，在使用过程中，如果介质中有的铁削等杂质存在时，会被吸附到拥有**磁铁的浮子缝隙中，当液位波动时，杂质的存在会增大浮子与导波管的摩擦力，浮子容易卡死在某个位置，使得测量出现故障出现死值；或者液位计传感器故障（波导管底部松动等）出现无法输出或输出错误等问题；由于无法查看浮子状态，导致其维护起来相当麻烦，特别是罐体在使用过程中出现故障，则维护、更换起来就只能依靠泄压吹扫后才可以进行。
 


二、改造方案及原理
2.1　改造方案
    由于本体安装倾斜，磁翻板液位计的浮子越长，导致其与本体管壁的摩擦力越大，就越容易发生卡死的情况，所以则需要通过选择比重相同，管径略小、长度略短的磁性浮子，降低其与本体管壁的摩擦，对磁性浮子液位计的垂直度进行矫正，从而降低现场显示的故障率。
2.2　方案原理
    现场仪表：采用外加干簧管液位传感器，其工作原理是以主体内的磁浮子随液位的升降而同时吸合传感器内相应位置上的干簧管。从而使传感器内的总电阻（或电压）发生相应的变化，然后通过变送器将电阻（或电压）的变化转换成4～20mA·DC的标准电流输出。DCS系统：由于球罐测量液位有10余米高，磁翻板采用了分段测量的方法，外接变送器需要两块单簧管液位变送器，为了实现DCS的精确显示，还需在系统中组态加法器，其计算方法如下：
假设测量罐体高1 0 m，分两段测量，下段测量为0~5m，上段测量为5~10m，由于变送器输出信号都在4~20mA的标准电流信号，下段变送器信号为S1，上段信号为S2，则其实际液位为：L =[(S 1-4)/16]*5+[(S 2-4)/16]*5
2.3　方案特点
（1）探头外置，不开孔，不动火，无需停产，罐外连续精确测量，属完全非接触测量，容器内压力无限制，安装简便。
（2）耐用可靠,仪器无任何机械可动部件，寿命长。不会磨损或腐蚀，十分耐用可靠,维护工作量很小 ,无腐蚀、无污染。
（3）适用面很广，可用于有剧毒、强腐蚀性的、高压力的、各种复杂工况、以及爆炸性气体环境下的各种液体介质测量。
 
三、本文总结
   通过对聚丙烯车间丙烯球罐中安装磁翻板液位计和磁致伸缩液位传感器的一系列的技术改造，在不影响装置生产，不影响全厂生产效益的情况下，达到了丙烯球罐液面的实时监测，减少了人为的误判，提高了仪表的使用率和准确率，不仅有效地节约了成本，也对于确保生产装置安全平稳长周期运行具有重要的意义。

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