摘要: 文中結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,分析了將位移式浮筒液位計(jì)更改為扭力式浮筒液位計(jì)優(yōu)越性。這一技術(shù)改進(jìn)解決了生產(chǎn)中的疑難問(wèn)題。同時(shí)介紹了 2 種測(cè)量方式的原理以及在實(shí)際生產(chǎn)中常見的故障與處理方法。

  在大慶石化公司化工二廠造氣裝置碳回收系統(tǒng)中, 脫碳分層器測(cè)量界面液位應(yīng)用的就是位移式浮筒液位計(jì)。但是在***近幾年中, 該浮筒液位計(jì)頻繁出現(xiàn)問(wèn)題, 給工藝操作人員帶來(lái)麻煩。文中針對(duì)這種情況, 進(jìn)行多方面的原因分析, 提出解決方案, 以扭力式浮筒液位計(jì)代替位移式浮筒液位計(jì),并且加裝了沖洗線, 成功地解決了生產(chǎn)中的難題。

1、浮筒液位計(jì)應(yīng)用中的問(wèn)題：
( 1) 工藝分析：在造氣裝置碳回收系統(tǒng)中, 位移式浮筒液位計(jì)測(cè)量的介質(zhì)是石腦油與碳黑水。在任何情況下,溫度都不能下降到 93 ℃以下, 因?yàn)闇囟纫坏┑陀?3 ℃, 石腦油就會(huì)與碳黑形成液體凝結(jié)物在水中沉淀, 并與水相一起離開分層器。而造成位移式浮筒液位計(jì)指示不準(zhǔn)的重要原因就是由于凝結(jié)物使浮筒表頭轉(zhuǎn)換部分卡, 同時(shí)所加的沖洗線根本無(wú)法起到真正的作用, 而導(dǎo)致實(shí)際液位有變化, 致使浮筒液位計(jì)無(wú)指示。改造前位移式浮筒液位計(jì)結(jié)構(gòu)見圖 1。

圖 1 改造前位移式浮筒液位計(jì)示意
( 2) 儀表分析：導(dǎo)致位移式浮筒液位計(jì)轉(zhuǎn)換部分出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象真正原因, 還是在于位移式浮筒液位計(jì)自身的結(jié)構(gòu)[1]。
  位移式浮筒液位計(jì)的工作原理是基于位移測(cè)量原理。平衡浮筒的長(zhǎng)度就相當(dāng)于測(cè)量范圍。懸掛在測(cè)量彈簧上的位移筒體浸沒在被測(cè)液體中, 并受到阿基米德向上浮力的作用。其作用力與排開液體的質(zhì)量成正比。根據(jù)液位高低, 筒體浸入程度不同, 向上浮力發(fā)生變化, 測(cè)量彈簧將作相應(yīng)延伸。從而在指示器上指示出液位高低。彈簧長(zhǎng)度的改變表示液位高低的變化, 彈簧長(zhǎng)度借助磁偶合方法, 由裝在容器外面作為指示用的測(cè)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種傳輸方法可使測(cè)量和指示系統(tǒng)與密封壓力容器隔離。問(wèn)題就在于這種位移式浮筒液位計(jì)由于測(cè)量介質(zhì)的凝結(jié)物使浮筒表頭轉(zhuǎn)換部分卡住, 而且表頭部分又無(wú)法進(jìn)行加裝沖洗線, 這就直接導(dǎo)致儀表不好用。
( 3) 解決方案：對(duì)于扭力式浮筒液位計(jì)就很容易解決這個(gè)難題, 根據(jù)扭力式測(cè)量原理對(duì)于表頭可以加裝沖洗線, 解決了表頭部分出現(xiàn)的卡堵現(xiàn)象。應(yīng)用的DLC3000 系列智能浮筒液位( 界面) 變送器是由智能液位變送器頭和浮筒扭力管傳感器兩步分組成, 它由回路供電, 測(cè)量液體液位, 2 種液體間的界面或密度的變化。被測(cè)液體在液位, 界面高度或密度的變化, 引起浮筒位置的變化, 這變化傳遞到扭力管組件, 當(dāng)被測(cè)液體變化時(shí), 扭力管組件便旋轉(zhuǎn)[2]。
  扭力管的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到智能浮筒變送器的杠桿組件, 使固定在杠桿上的磁鐵移動(dòng), 改變了的磁場(chǎng)由霍耳效應(yīng)傳感器檢測(cè)。將磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電信號(hào), 再將它轉(zhuǎn)換成 4～20 m A 的模擬輸出信號(hào)。其結(jié)構(gòu)見圖 2。

圖 2 浮筒液位計(jì)原理示意

2、改造方案：
2.1、扭力式浮筒液位計(jì)：
  根據(jù)扭力式浮筒液位計(jì)的特點(diǎn), 在表頭可以加裝沖洗線, 表頭部分進(jìn)行沖洗, 很好的解決了表頭部分出現(xiàn)的卡堵現(xiàn)象, 保證了裝置的平穩(wěn)生產(chǎn),具體結(jié)構(gòu)見圖 3。

圖 3 改造后扭力式浮筒液位計(jì)示意

2.2、扭力式浮筒液位計(jì)的特點(diǎn)：
  該儀表可用來(lái)測(cè)量液位、界位或密度, 能輸出4～20 m A 標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào), 利用 HART 通信協(xié)議的DLC3000 系列智能型液位控制器還可存取對(duì)過(guò)程操作至關(guān)重要的信息。使用與 DLC3000 系列智能型液位控制器相兼容的 275 型 HART 通信器, 可獲取來(lái)自過(guò)程、智能液位控制器或浮筒測(cè)量室的信息。同時(shí)具有 5 個(gè)方面的特點(diǎn)。
( 1) 容易設(shè)置與標(biāo)定: 利用電子設(shè)置向?qū)? 迅速完成智能液位變送器的激活, 液位與溫度報(bào)警、密度表, 標(biāo)定調(diào)整及趨勢(shì)顯示都很容易組態(tài);
( 2)能反應(yīng)過(guò)程的小變化: 精度與高增益的模- 數(shù)轉(zhuǎn)換儀表能測(cè)量過(guò)程變量的微小變化, 因此可用于液位、界面或密度困難的測(cè)量中。此外輸入信號(hào)的過(guò)濾和輸出信號(hào)的阻尼作用消除了在輸出信號(hào)中由液體動(dòng)蕩而使浮筒搖擺引起的波動(dòng);
( 3) 減小溫度的影響: 內(nèi)部設(shè)置的溫度傳感器確保了環(huán)境溫度的變化不影響智能浮筒變送器的性能, 能自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度變化引起的密度變化;
( 4) 結(jié)構(gòu)堅(jiān)固:機(jī)械上的保障措施使得其經(jīng)得起在運(yùn)輸或安裝過(guò)程中磕碰, 完全密封的電子模塊能抗振, 耐溫及抗腐蝕;
( 5) 容易維修: 現(xiàn)場(chǎng)接線端子與電子模塊相隔離, 保護(hù)了電子模塊免受由現(xiàn)場(chǎng)接線帶進(jìn)殼體水分之害, 同時(shí)也使安裝維修容易進(jìn)行。

2.3、浮筒液位計(jì)測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)：
( 1) 氣相與液相的壓力、溫度和密度要符合指示器的額定要求。液位計(jì)還有可用于測(cè)量 2 種不同液體之間界面高度的特殊類型。但這兩種液體不可相互混合, 在測(cè)量時(shí)平衡浮筒必須全部浸沒在液體中。
( 2) 電氣安裝必須正確, 以防止由于電噪聲引起的誤差, 應(yīng)采用屏蔽電纜。
( 3) 采用有足夠截面積的普通銅線跨接接線,以保證液位控制器端子的電壓不低于 12.0 V。

3、浮筒液位計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中常見的故障與處理方法：
  浮筒液位計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中常見的故障與處理方法見表 1。

表 1 浮筒液位計(jì)常見故障與處理

4、結(jié)論：
  經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的運(yùn)行, 現(xiàn)在沒有出現(xiàn)扭力式浮筒液位計(jì)指示不準(zhǔn)或卡的情況。文中以扭力式浮筒液位計(jì)代替位移式浮筒液位計(jì), 并且加裝了沖洗線, 成功地解決了生產(chǎn)中的難題, 通過(guò)此次測(cè)量方式的改變大大減少了維護(hù)工作量, 這是一次成功的改造。