液氨储罐应用磁翻板液位计等三种测量仪表的性能比较

       液氨是一个很好的溶剂,由于分子的极性和存在氢键,液氨在许多物理性质方面同水非常相似。液氨主要用于生产硝酸、尿素和其他化学肥料,还可用作医药和农药的原料。在国防工业中,用于制造火箭、导弹的推进剂。可用作有机化工产品的氨化原料,还可用作冷冻剂。液氨对于储存与运输有着较为严格的要求，因此对于储存装置内的液位要做到有效的监测与控制，杜绝安全隐患，确保液氨储存、使用的安全。针对化工行业液氨储罐液位测量仪表的应用情况，对于三种经常会使用到的磁翻板液位计等常用液位计的原理、选型、安装、调试过程中应注意的问题以及故障解决为一法进行比较分析，以提高仪表技术人员对液位仪表选型、安装及维护的水平，选择性能优良、测量准确、安装维护为一体、满足工艺需要的仪表设备。


 
　　目前，化工液氨储罐液位的测量主要有雷达液位计、磁翻板液位计、双法铸差压液位计及超声波液位计等。由于液氨本身具有易燃、易爆、有毒的特性，因此，对液氨储罐液位测量仪表的选型、安装及调试显得非常重要。下面对三种液位计的选型应用作以比较分析。
　　1液氨储罐常用液位计检测原理
　　1.1缆式导波雷达液位检测
　　以LevelflexFMP51为例，该液位计是基于TOF(行程时间)原理的“俯视式”测量系统。对参考点至液氨表面间的距离进行测量。高频脉冲信号被发射至探头，并沿探头传播。脉冲信号在液氨表面发生反射，反射信号被仪表接收，并被转换成物位信息。此测量方法即为TDR法(时域反射法)，其测量参考点至液氨表面间距离(D)与脉冲信号的运行时间((t)成比例关系:D=c*t/2，其中，。为光速。如图1所示。空标高度(E)已知时，液位(L)的计算公式如下:L=E-D。


　　1.2磁翻板液位计检测
　　以UHZ侧装磁翻板液位计为例，其设计依据是磁性原理和浮子定律。液位计通过法铸与液氨储罐相连，当被测容器中的液位升降时，磁翻板液位计腔体中的双色柱状磁性浮子通过磁场影响随之升降，此时液位计面板双色柱状浮子的交界处即为液氨储罐内图1缆式导波雷达液位计测量示意图的实际液位。
　　1.3差压变送器液位检测
　　

       根据流体静力学原理对液氨储罐液位进行检测。如图2所示。以固定高度H。的液层为例，如果液面高度不变，则H。液层的压力也不变，当液面升高时，随着H。液层与液面之间的距离h增大，该液层的压力也随之增大。
　　当差压计一端接液相，另一端接气相时，根据流体静力学原理，有:
P一hpg+P气（1）
　　P一P气（2）
　　式中:P+～变送器正压室的压力;
　　h～H0。液相取压日与液面之间的垂直距离;
　　图2差压式液位计测量原理图
　　差压法检测液位，是将差压变送器的高压室(+)接日与H。液层面相连通，低压室接日(一)与罐顶气体空间相连通。通过高低压室膜盒产生形变的程度与“+”、“一”压室之间的压力差值(即△P-
　　P-一P)测得差压。由式(1)和(2)可知:
　　△P一P一P=hpg+P气-P气=hpg(3)
　　由式(3)可知，差压式液位计所感受到的压差与液面高度h有关，从而消除掉气体压力P气对检测结果的影响，通常将这种消除干扰因素影响的作用称为补偿作用。

　　2液位仪表安装维护应注意的问题
　　2.1缆式导波雷达液位计
　　合理安装能确保仪表长期可靠而精确的测量。导波雷达液位计在安装时要避开液氨进日，以免产生虚假反射;传感器不要安装在液氨储罐的中心处(否则传感器收到的虚假回波会增强)，也不能距离液氨储罐壁很近。容器壁与缆式探头间的距离，光滑金属壁:大于50mm(2");缆式探头末端与容器底间的安装距离大于150mm(6in);允许安装短管的直径镇150mm(6in)，较大直径的安装短管会降低仪表的近距离测量能力;使用悬空安装的缆式探头时(探头末端未固定在容器底部)，在整个测量过程中，缆式探头与容器内部装置间的距离不得小于300mm(12")。但是，只要介质的介电常数(DC')不小于1.8，探头配重块和容器底部的偶尔接触不会对测量造成影响。氨水:介电常数(DC(er))>7o但缆式探头的偏置量/零点受安装位置的影响，可能会增大士12mm。在调试过程中，输人修正(“物位修正”参数)可以对附加偏置量或零点进行修正。
　　2.2磁翻板液位计
　　1)必须按要求安装，便于观测和检修;周围不能有导磁物质接近，否则将无法正常工作;伴热温度要根据介质情况而确定。
　　2)液氨储罐液位测量气液相开孔连接跨度大，因此液位计的安装需要加装中间连接法铸，同时需做好固定支撑。
　　3)仪表调试时必须用磁钢校正器在面板上先将双色(一般为红白两色)磁柱设置成白色，然后打开气相截止阀，后打开液相截止阀，观察液位是否正常。当液位上升时磁柱由白色变为红色，液位下降时磁柱由红色变为白色。
　　4)不定期的清洗腔体，以免使磁浮子不能正常工作。
　　2.3差压变送器
　　差压变送器的安装对其高度有一定的要求，通常不应高于被测容器液位取压接日的下接日标高。安装位置应易于维护，便于观察，且靠近取压部件的位置。若选用双法铸式差压变送器测量液位，变送器安装位置只受毛细管长度的限制。毛细管的弯曲半径应大于50mm，且应对毛细管采取保护和绝热措施。
　　如果液氨储罐安装的位置比较高，将差压变送器“+”压室接日与容器下法铸中心处于同一标高安装，有可能不便于安装、维护和观察，应把差压变送器安装位置向下移，移至便于安装、观测和维护的高度。由于安装标高的改变，△P＝（P^＋一P^-)将影响到差压式仪表的输出值。此时，若液面至容器下法铸(即液相取压日)高度h=。时，△P0即存在正迁移，需调整正迁移机构;当h=0时， PGO即存在负迁移，需调整负迁移机构。使差压式仪表的示值为零示值或零示值所对应的的标准输出值((4mADC)。
　　差压液位计应垂直安装，保持“+”、“一”压室标高一致。
　　液氨为低沸点介质，在环境温度下极易汽化，为了输出信号和示值的稳定性，好选用双法铸差压变送器进行测量。


　　3液位仪表使用效果的比较
　　我公司200mj液氨球罐上装有一台SK-DTZ5V4-I,DPYY-YO双法.r_差压液位计(量程:-62.04^-20.79kPa)、一台磁翻板液位计和一台玻璃板式液位计。磁翻板液位计由于其腔体未能定期检修使磁柱颜色不变，因而无法检测;另一台双法铸差压液位计运行稳定，但测量值同玻璃板式液位计显示有误差。2014年4月仪表人员抽样比测记录数据，见表1所示。

　　因老式玻璃板式液位计没有详细刻度，该数据为粗略目视值。另外，2012年新建20万t/a合成氨系统2000mj液氨球罐上安装有一台LevelflexFMP51缆式导波雷达液位计(位号:LT1201A)和一台磁翻板液位计，该信号均引人DC'.S显示。在开始安装调试过程中发现雷达液位计与磁翻板液位计显示不一致，经检查发现导波雷达液位计取样管原始高度不正确，经重新调整并对其相关参数进行设定后测量显示一致。长期稳定运行，给工艺控制提供了准确数据，满足了工艺要求，有效地保障了设备和人身安全。2014年4月仪表人员抽样比测记录数据，见表2所示。


　　缆式导波雷达液位计在一年多的运行过程中，与磁翻板液位计测量比较完全一致，性能稳定，没有出现任何故障，是理想的液氨储罐液位测量仪表。仪表通过4一20mADC'电流信号隔离输出，送至中央控制室DCS显示。
　　通过以上案例分析，几种液位检测仪表在液氨储罐上的应用各有不同的使用效果，现将其性能指标归纳如下，供设计选型及仪表维护人员参考


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