关于减压塔浮球液位计的连杆改造方案设计

　　一、存在的问题
      浮球液位计是塔式储存容器的常规液位测量设备，自我公司常减压装置投用以来，由于仪表安装位置设计得不合理，仪表开孔位置距离塔盘太近，仅为50mm，致使减压塔中部溢流槽液位仪表无法正常使用，测量范围小。为了满足工艺要求，进行问题原因和解决方法分析与改造实践。在本次改造前，浮球及连杆与塔盘的相对位置如图1所示。由于受安装位置以及浮球自身结构的制约，当塔盘内的液位为零时，浮球的位置为下虚线所指；当塔盘液位溢流时，浮球的位置为上虚线所指。但当液位为零时，此时浮球的状态并不是仪表示值为零所要的位置，而是处于其示值40%的位置。这样即便是塔盘内没有液体，仪表也有40%的指示。这样的显示就会给工艺带来假信号，使操作人员产生错误判断，影响操作。
 
　　二、解决方法的分析
　　有三种办法可以解决上述问题。
方法一：改变仪表开孔位置，将现有仪表开孔位置相对塔盘上移。图1 改造前浮球及连杆与塔盘的相对位置开孔位置上移的距离以浮球在自然状态（安装完毕后浮球与平衡锤产生的扭力相等时）下与塔盘轻微接触即可，浮球不对塔盘产生压力。但在塔器壁上动焊开孔是不允许的，可操作性不大。
 
　　方法二：下移塔盘，将现有塔盘位置相对于仪表安装孔下移。
塔盘下移的距离同样是浮球在自然状态下与塔盘轻微接触即可，浮球不对塔盘产生压力。塔盘整体下移比在塔壁开孔还要复杂，工作量极大，危险性更高，所以只有理论可能，实际可操作性也不大。
 
　　方法三：改变仪表自身结构，以适应工艺需求。以上两种解决办法都不具备可操作性，就只能从仪表自身来考虑了。我们知道，浮球液位计的供电电源是24V 直流电源，输出的是4～20mA的电流信号，根据公式I=U/R可知，电压不变的情况下电流值与电阻成反比，即电阻值决定电流输出值。浮球液位计的电阻变化实际上就是与之相对应的浮球位置的变化，浮球位置的变化又取决于浮球活动的角度，也就是由浮球连杆的摆动角度来决定的。仪表低只能显示40%的液位，说明连杆没有达到零位所需的角度时就由于浮球接触到塔盘而无法再动作了。根据上述综合分析，我们加大连杆的摆动角度，就可加大内阻值，使其达到显示0%液位时所的内阻值，问题就迎刃而解了。
受此表安装位置的制约，经过综合考虑， 决定改变浮球连杆的形状，以求达到增大浮球连杆的摆动角度，进而增加仪表量程。
 
　　三、具体的改造过程根据现场的实际测量，浮球连杆的原长度为480mm，浮球的半径为150mm，人孔的开孔直径为500mm，人孔纵深为250mm，人孔与塔盘的高度差为50mm，溢流槽与人孔的距离为530mm。
　　图2为改造方法示意图。浮球连杆的另一端与传动轴连接，位置正好处于人孔的正中间位置，根据勾股定理，可得线
　　1的长度约为2502+2502≈353.5(mm)。因为浮球本身为了与连杆连接而焊接了一截100mm长的内丝套筒（线3所示）。那么由线2所构成的三角形的下虚线的长度就可以算出，为溢流槽与人孔的距离减去浮球的直径再减去内丝套筒的长度，即a=530-300-100=130（mm）；左虚线的长度为浮球的半径减去人孔和塔盘的高度差，即b=150-50=100（mm），根据勾股定理，线2的长度为a2+b2≈164(mm) ，同时也可以算出线1与线2的夹角为180°-45°-arctan（b/a）≈97°，线2与线3的夹角为90°+arctan（a/b）≈142°。
图2 改造后浮球及连杆与塔盘的相对位置通过以上计算而经过改造的连杆形状可以看出，连杆的动作幅度明显增大，而且是向下的动作幅度明显增大，增大的幅度恰恰就是改造前40%以下测量范围的部分。在实际使用前，我们做了简单的调零处理，因为现场仪表所接收的电压信号往往不足24V 直流电源，根据公式I=U/R算出来的电流信号会有误差，调零实际就是一种消除误差的方法。图2中实线连杆所处的位置分别为零位和满量程，输出为4~20mA电流信号。
 
　　四、研究结果及分析
在本次改造过程分析中，有两点没有在分析中考虑进去。一是连杆20mm的直径，在实际的改造过程中，这20mm是必须要考虑进去的，否则焊接时连杆的长度和夹角就会有略微偏差。二是如图2所示，当浮球位于零点时实际上是不能与身后的溢流槽接触的，否则在动作时会与溢流槽产生碰撞或摩擦，难以动作，我们在改造过程中将溢流槽略微左移了一段距离。
 
　　五、结论
　　本次对浮球连杆的改造解决了多年来减压塔中部液位测量存在盲区的问题，上述计算数值为改造提供了**的依据。改造后的半年时间里，仪表指示准确，运行正常，说明此次改造是成功的。

上一条：浮球液位计在减压塔液位测量中遇到的问题及解决办法
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