摘要：該文分析了常規浮筒式液位變送器無法測量合成氨分、冷交高壓液位的原因,詳述了內裝式電容高壓液位變送器成功用于合成高壓液位測量控制的實踐經驗及其所產生的效益。
1、系統的原狀：
  我廠是2. 5萬tNH3 /a的小化肥企業，過去曾按照通用設計和常規儀表造型在合成氨分離器、冷交換器、裝設了液位控制系統，液位計選用上海自動化儀表五廠的氣動高壓浮筒液位調節變送器UTQ-113，調節閥采用ZMBS-320 K,Dg6,C=0. 1，配以氣動調節記錄儀及副線板，組成合成工段氨分、冷交高壓測控系統。如圖1。為了維護檢修方便，每套系統總共用7只Dg 10的高壓閥及5m必24 X 6高壓管;為了延長高壓調節閥的使用壽命，保證調節效果，采用兩只高壓調節閥串聯方案，系統繁瑣、安裝量大，現場雜亂，而且每套系統投資也在1. 5萬元以上(幾年前的價格)。然而，這兩套系統安裝以后卻一直未能正常投用。其原因為液位檢測反應不準，液位檢測顯示，不是“O就是“滿刻度”，自控系統無法投運，***后只有停用，一堆儀表、閥門閑置現場，形同虛設。2原因分析    氨分離器、冷交換器等高壓容器中的液位檢測，按常規方式采用連通管形式(浮簡式液位計等)設計安裝的液位檢測裝置無法正常工作的現象，據調查，在小化肥廠普遍存在。

圖1原來的檢測控制系統

圖2改進后的系統

    造成這種現象的原因是:氨分、冷交等高壓氣液分離器工作壓力高達32 MPa，都裝有結構形式不同的分離內件，高壓容器的外簡采用多層卷板焊接，不允許在筒體上開孔。因此，作為液位檢測儀表安裝的氣相、液相接口，均開在整體鍛造的高壓容器上、下封頭上，即氣相接口在上封頭，液相接口在下封頭。

    高壓介質流經設備后，在設備進出口將出現壓差。該壓差的大小與設備結構、流通截面、介質流量等因素有關，并隨介質流量變化而變化。以我廠氨分離器為例，介質進入容器后流經分離內件，進行氣液分離，液氨積存在氨分底部排出，氣體則從容器上端的出口引出氨分進入后一級裝置。而我廠的氨分、冷交的液位檢測接口(液相、氣相)正好位于分離段的兩側，分離段產生的壓差也正好作用于液位計氣液相接口之上，據測量，分離段的壓差在滿負荷時可高達幾米至十幾米水柱。
  隨氮分、冷交設備結構及介質進口位置及在分離段內的流向不同，可能出現兩種情況:一種是分離段壓差值的正壓側作用于液位上方而負壓側作用于液位計氣相接口上，此時，由液位計氣相、液相引出的是容器中實際液位與分離段所產生的壓差的正向疊加量。而一般浮筒液位變送儀表的測量范圍僅在1m之內，因此，只要容器底部稍有一點液體，在壓差作用下很快充滿外接液位計(浮筒)的連通管內，使液位計顯示滿液位。除非容器中液位徹底排空，不論其中液位如何變化，外接浮簡液位計總是顯示滿量程。另一種情況是內件的壓差正壓側作用于液位計氣相接口，負壓側作用于容器中液位上方，內件壓差與液位量值反向登加。因受內件壓差作用，遠大于液位高度，不論容器中液位如何變化，即使液位已充滿容器甚至帶液，液位計顯示總為。。我廠原氨分、冷交氣動浮筒液位測量系統之所以不準，乃屬于前者類型。

3、改進措施：
  我廠重新改造了合成氨分冷交液位檢測自控系統。采用VYB-320 C內裝式電容高壓液位變送器從氨分、冷交的液相孔直接插入設備中檢測其液位，用等離子雙光柱數字顯示儀顯示液位變化和閥位，液位上、下限報警，選用簡易電子調節器進行液位自調。因為原有的氣動高壓調節閥裝上后從未使用，為節約投資，仍然其進行調節。利用小修的半天時間，兩套液位計全部裝好，開車后調試使用，液位檢測部份很快正常工作，投入運行。實現有液位指導下的放氨操作。
  接著便對自控系統進行調試，發現原有的氣動調節閥ZMBS內漏嚴重，雖然冷交串連安裝的兩只閥門處于全部關閉的狀態，但液位仍然很難提起來，說明調節閥已難適應高壓液位自控的需要。即使這樣，因跑氣量已較手動放氨時明顯減少，循環氣中CH‘含量也隨之上升。我廠又迅速購進兩臺新型專用自動放氨閥進行更換，分別用于氨分、冷交系統實現自動放氨，使液位自控很快轉入正常。終于在短時間內解決了我廠這一生產關鍵，實現了合成氨分、冷交高壓液位測量自動控制。    改進后的系統組成見圖2。

4、實施效果：
  9月正式投運至今已有三年余，實踐證明，該項目實施效果明顯，產生效益顯著:
4.1、高壓液位檢測自控系統：
  投用后，循環氣中的CH;含量明顯提高，我廠是重油氣化，已由安裝液位計前的4%~6提高到11%~14%，有效地、大大地減少合成系統有效氣體放空、泄漏。
4. 2、該系統氨分、冷交液位測量準確，實現了在有液位檢測的條件下的自動放氨或人工手動放氨，淘汰了無液位顯示條件下的人工手動放氨。有效地實現安全生產。
4. 3、液位自控系統的投用，使操作工擺脫了頻繁地手動調節，大大減輕了工人勞動強度，穩定操作，合成塔觸媒溫度穩定，近乎一條直線。
4. 4、該液位計安裝極為方便，結構十分輕巧，總重不到2 kg，用1只法蘭、3條螺栓、3個螺母即可。該液位測控系統工作可靠穩定，我廠投運3年來，基本沒有維修量。    合成氨分、冷交高壓液位測量控制系統投運3年多來，不僅實現了有液位指導下的自動放氨操作，而且大大減少了精制有效氣體損失，提高液氨、化肥產量，直接經濟效益顯著。并實現了安全、節能、降耗，避免污染環境，社會效益也非常明顯。據統計，該項目年創直接效益80萬元以上。