摘要: 文中結合生產實際,分析了將位移式浮筒液位計更改為扭力式浮筒液位計優越性。這一技術改進解決了生產中的疑難問題。同時介紹了 2 種測量方式的原理以及在實際生產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中, 脫碳分層器測量界面液位應用的就是位移式浮筒液位計。但是在***近幾年中, 該浮筒液位計頻繁出現問題, 給工藝操作人員帶來麻煩。文中針對這種情況, 進行多方面的原因分析, 提出解決方案, 以扭力式浮筒液位計代替位移式浮筒液位計,并且加裝了沖洗線, 成功地解決了生產中的難題。

1、浮筒液位計應用中的問題：
( 1) 工藝分析：在造氣裝置碳回收系統中, 位移式浮筒液位計測量的介質是石腦油與碳黑水。在任何情況下,溫度都不能下降到 93 ℃以下, 因為溫度一旦低于93 ℃, 石腦油就會與碳黑形成液體凝結物在水中沉淀, 并與水相一起離開分層器。而造成位移式浮筒液位計指示不準的重要原因就是由于凝結物使浮筒表頭轉換部分卡, 同時所加的沖洗線根本無法起到真正的作用, 而導致實際液位有變化, 致使浮筒液位計無指示。改造前位移式浮筒液位計結構見圖 1。

圖 1 改造前位移式浮筒液位計示意
( 2) 儀表分析：導致位移式浮筒液位計轉換部分出現卡滯現象真正原因, 還是在于位移式浮筒液位計自身的結構[1]。
  位移式浮筒液位計的工作原理是基于位移測量原理。平衡浮筒的長度就相當于測量范圍。懸掛在測量彈簧上的位移筒體浸沒在被測液體中, 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量成正比。根據液位高低, 筒體浸入程度不同, 向上浮力發生變化, 測量彈簧將作相應延伸。從而在指示器上指示出液位高低。彈簧長度的改變表示液位高低的變化, 彈簧長度借助磁偶合方法, 由裝在容器外面作為指示用的測量機構進行轉換。這種傳輸方法可使測量和指示系統與密封壓力容器隔離。問題就在于這種位移式浮筒液位計由于測量介質的凝結物使浮筒表頭轉換部分卡住, 而且表頭部分又無法進行加裝沖洗線, 這就直接導致儀表不好用。
( 3) 解決方案：對于扭力式浮筒液位計就很容易解決這個難題, 根據扭力式測量原理對于表頭可以加裝沖洗線, 解決了表頭部分出現的卡堵現象。應用的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, 測量液體液位, 2 種液體間的界面或密度的變化。被測液體在液位, 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, 當被測液體變化時, 扭力管組件便旋轉[2]。
  扭力管的旋轉運動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, 改變了的磁場由霍耳效應傳感器檢測。將磁場信號轉化為變化的電信號, 再將它轉換成 4～20 m A 的模擬輸出信號。其結構見圖 2。

圖 2 浮筒液位計原理示意

2、改造方案：
2.1、扭力式浮筒液位計：
  根據扭力式浮筒液位計的特點, 在表頭可以加裝沖洗線, 表頭部分進行沖洗, 很好的解決了表頭部分出現的卡堵現象, 保證了裝置的平穩生產,具體結構見圖 3。

圖 3 改造后扭力式浮筒液位計示意

2.2、扭力式浮筒液位計的特點：
  該儀表可用來測量液位、界位或密度, 能輸出4～20 m A 標準直流信號, 利用 HART 通信協議的DLC3000 系列智能型液位控制器還可存取對過程操作至關重要的信息。使用與 DLC3000 系列智能型液位控制器相兼容的 275 型 HART 通信器, 可獲取來自過程、智能液位控制器或浮筒測量室的信息。同時具有 5 個方面的特點。
( 1) 容易設置與標定: 利用電子設置向導, 迅速完成智能液位變送器的激活, 液位與溫度報警、密度表, 標定調整及趨勢顯示都很容易組態;
( 2)能反應過程的小變化: 精度與高增益的模- 數轉換儀表能測量過程變量的微小變化, 因此可用于液位、界面或密度困難的測量中。此外輸入信號的過濾和輸出信號的阻尼作用消除了在輸出信號中由液體動蕩而使浮筒搖擺引起的波動;
( 3) 減小溫度的影響: 內部設置的溫度傳感器確保了環境溫度的變化不影響智能浮筒變送器的性能, 能自動補償由于溫度變化引起的密度變化;
( 4) 結構堅固:機械上的保障措施使得其經得起在運輸或安裝過程中磕碰, 完全密封的電子模塊能抗振, 耐溫及抗腐蝕;
( 5) 容易維修: 現場接線端子與電子模塊相隔離, 保護了電子模塊免受由現場接線帶進殼體水分之害, 同時也使安裝維修容易進行。

2.3、浮筒液位計測量時的注意事項：
( 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。液位計還有可用于測量 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, 在測量時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、浮筒液位計在實際生產中常見的故障與處理方法：
  浮筒液位計在實際生產中常見的故障與處理方法見表 1。

表 1 浮筒液位計常見故障與處理

4、結論：
  經過幾個月的運行, 現在沒有出現扭力式浮筒液位計指示不準或卡的情況。文中以扭力式浮筒液位計代替位移式浮筒液位計, 并且加裝了沖洗線, 成功地解決了生產中的難題, 通過此次測量方式的改變大大減少了維護工作量, 這是一次成功的改造。