外测液位计在液氨球罐和卧罐的应用

外测液位计在液氨球罐和卧罐的应用刘军（山东海化华龙硝铵有限公司，山东省潍坊市潍城区邮编261055）摘要：简单介绍外测液位计在山东海化华龙硝铵有限公司液氨球罐、液氨卧罐上应用的状况。介绍该仪表的工作原理、特点——可用于最苛刻环境、安全、环保、方便、经济、耐用、可靠、精确，安装要求。该液位计有效的解决了长期困扰石油、石化、化工行业对储罐内装有易燃易爆、腐蚀性能、剧毒、高纯度等介质液位高度测量的难题。关键词：外测液位计；安全；环保；精确ApplicationofexternalliquidmeterintheliquidammoniasphericaltankandhorizontaltankLiuJun(ShandongHaihuaHualongammoniumnitrateCo.Ltd.,ShandongWeichengDistrict,WeifangCity,zipcode261055)Abstract:introduceexternalliquidmeterapplicationinShandongHaihuaHualongammoniumnitratelimitedliquidammonia,liquidammoniatanksonthesituation.Thispaperintroducestheworkingprinciple,characteristicsoftheinstrumentcanbeusedforthemostdemanding--environmental,safety,environmentalprotection,convenient,economic,durable,reliable,accurate,installationrequirements.Theliquidlevelmetercaneffectivelysolvetheproblemofpetroleum,petrochemical,chemicalindustryonthetankwithflammableandexplosive,toxic,corrosiveproperties,suchashighpurityliquidmediumheightmeasurement.Keywords:externalliquidmeter;safety;environmentalprotection;accurate1.引言山东海化华龙硝铵有限公司是上市公司“山东海化”的全资子公司，始建于1976年，于1997年成建制进入山东海化集团后，依托集团公司优势，按照做大做强硝盐产业的思路，对产品结构进行优化调整，先后于1997年、2001年和2003年、2008年，投资扩建硝酸钠、亚硝酸钠（以下简称“两钠”）项目，使两钠年生产能力达到20万吨以上，位居世界首位。2006年，又投资2.5亿元新上10万吨浓硝酸项目。形成了以硝酸钠、亚硝酸钠、浓硝酸、稀硝酸为主的产品格局。产品通过了ISO9001质量体系认证。亚硝酸钠荣获“山东名牌”称号。两钠畅销全国并远销韩国、印度、美国、意大利、中东等十几个国家和地区。目前，公司拥有总资产5亿元，年销售收入6亿元以上，年实现利税1亿元以上。山东海化华龙硝铵有限公司主要原料是液氨，现有400立方的球罐一个，100立方的卧罐两个，液氨储槽的液位作为生产考核，长期以来被液氨储槽的液位测量而困扰，由于产品的剧毒性、易燃、易爆和压力储罐的特性，对于常规的液位计使用均不理想，最初安装的远传磁翻板液位计，由于夏天高温气化，没办法精确测量。又试用了电容式液位计，也不太理想，后来只能用双法兰差压变送器进行辅助测量，由于液氨罐属于比较特殊的容器，不便进行开孔和动火，其他仪表也不方便安装和使用，储槽的液位精确测量一直无法彻底解决。外测液位计完全实现非接触测量，安装在容器外壁检测罐内液体介质的微小振动信号进行测量，不受压力影响，解决了上述问题。2.应用状况2005年9月，经过集团总公司的推荐，在直径10m的液氨球罐上试用安装了第一台ELL-FI-E型外测液位计，使用至今一直正常，真正实现了隔离测量，安装、调试，不影响正常生产，得到了生产部的认可，在2009年5月又安装一台卧罐的外测液位计，至今仍在使用，仪表维护人员称其为“零”维护仪表，大大降低了仪表人员的工作量，保证了生产安全。3.工作原理3.1外测液位计外测液位仪为智能化的现场变送器式仪表，仪表隔爆主机安装在被测容器附近。仪表测量头紧贴在容器外壁上，检测容器壁上的微小机械振动，变为电信号传入仪表主机。在主机内将信号变为数字后送入CPU，使用定华公司的专有人工智能算法对其分析，计算出液面高度。从容器壁外侧检测到的微小机械振动波形的特性是由液体振动特性和容器振动特性决定的。此振动波形经用定华公司专用算法处理后可以得到它的液位特征量y。液面的测量高度mh由下述数学模型表述：mh=f(a，y)（1）这里，a是液体特性系数，y是振动的液位特征量。由于采用了定华公司的多项信号处理、模式识别等专有技术，所以液罐上的电机振动、碰撞敲击等各种振动干扰均不会影响测量，该仪表抗电气干扰的能力极强，使仪表不受液体温度或被测液体成分变化的影响，确保仪表在恶劣的环境条件下长期、可靠、精确、稳定工作。如：图1。外测液位计适用于各种容器各种液体的定点液位测量及报警，可广泛用于石化、化工、油库、石油、电力、液体储运、医药等行业。在压力容器、危险化学液体、易燃易爆液体等的定点液位测量及报警领域具有显著的优势。图1外测液位仪实物3.2差压液位计差压液位计由于液柱的静压与液位成正比，因此利用压力表测量基准面上液柱的静压就可测得液位。差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。测量密闭容器的液位，由于容器内气相压力pw对PB点的压力有影响，需要将差压变送器的负压室与容器的气相空间相连，以平衡气相压力的静压作用。这时作用于正压室和负压室的压力差为△p=pw+gH-pw=gH（2）由上式可知：差压的大小同样代表了液位高度的大小。用差压计测量气、液两相之间的差压值来得知液位高低。由测量原理可知，凡是能够测量差压的仪表都可以用于密闭容器液位的测量。图2差压液位计实物图3.3电容液位计采用测量电容的变化来测量液面的高低的。它是一根金属棒插入盛液容器内，金属棒作为电容的一个极，容器壁作为电容的另一极。两电极间的介质即为液体及其上面的气体。由于液体的介电常数ε1和液面上的介电常数ε2不同，比如：ε1》ε2，则当液位升高时，两电极间总的介电常数值随之加大因而电容量增大。反之当液位下降，ε值减小，电容量也减小。所以，可通过两电极间的电容量的变化来测量液位的高低。电容液位计的灵敏度主要取决于两种介电常数的差值，而且，只有ε1和ε2的恒定才能保证液位测量准确，因被测介质具有导电性，所以金属棒电极都有绝缘层覆盖。传感器无机械可动部分，结构简单、可靠；精确度高；检测端消耗电能小，动态响应快；维护方便，寿命长。被测介质需为导电率不低于10－3S／M的非结晶导电液体。3.4远传磁翻板液位计磁翻板液位计应用液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当被测容器中的液位升降时，液位计主导管中的浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器，驱动红、白翻柱翻转180度，当液位上升时，翻柱由白色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色，指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。磁翻板液位计的电信号远传由基本型与液位远传装置的组合实现。液位远传装置由UR型电阻传感器和UB型R/I转换模块组成，该变送器的传感器以捆绑的形式固定在UHZ型磁翻板液位计的主导管外侧，使其处于液位计同一磁耦合系统中。当磁性浮子随液位上下移动时，对应液位位置的干簧管受浮子内磁场的作用吸合，电阻链阻值发生变化，通过转换模块将变化的电阻信号转换成二线制4～20mADC标准信号输出，该信号可方便地与电动III型仪表、显示仪配套使用，亦可与光柱指示、数字显示调节报警仪配套使用，从而达到显示、控制、调节和报警的目的。4.特点4.1外测液位计外测液位仪从罐外连续、精确地测量罐内的液位，完全不接触罐内的液体和气体，实现了真正的隔离测量。因此特点有以下几点：4.1.1安全、环保可用于最苛刻的环境,可测量任何压力的液体,可测量毒性最剧烈的液体,可测量腐蚀性最强的液体,可测量绝对无菌的或极高纯度的液体。在测量有毒害、有腐蚀、有压力、易燃易爆、易挥发、易泄漏的液体时，由于测量头和仪表都在容器外，所以安装、维修、维护操作时不接触罐内的液体和气体，非常安全。即使在仪表损坏或维修状态下，也绝无引起泄漏的可能；决无泄漏液体甚至气体的可能，不会污染环境。是真正的绿色环保仪表。4.1.2方便经济、耐用。精确在线维护无需停产。不在容器上开孔，安装、维护最方便、最经济；测量头和仪表内无机械运动部件，并严格密封，与外界隔离，不会磨损或腐蚀，十分耐用可靠。外测液位仪不断地自动校准，永远保持最高的测量精度，免去校准时间提高生产效率。4.2差压液位计抗过载和抗冲击能力强，过载可达量程的5倍以上。稳定性高，每年优于0.1％满量程。温度漂移小，产品结构独特、体积小、重量轻、安装维修简便。安装时需要停产、清罐，罐子开孔。4.3电容式液位计有实用性强、测量范围大、精度高性能稳定、使用寿命长、便于维护等优点。被测液体的介电常数不稳定会引起误差。电容式液位计一般用于调节池、清水池测量。4.4远传磁翻板液位计设计简单、紧凑、坚固可靠、寿命长、无维护工作量能长期在户外安装使用，测量管与液位显示部分、液位变送器、报警开关在耐压、耐气上是完全隔离的，工作压力范围宽，耐压从真空到42MPa工作温度范围宽，适用于从-160-450℃。缺点介质汽化后测量结果会有很大偏差，远传变送器如果有少数干簧管出现故障就整个不能使用。5安装要求5.1外测液位计由于安装在罐体外部，不需要破坏罐体结构，使仪表使用很安全，即在罐上不用开孔，也不需要现场动火，只是用测量头的磁铁吸附在罐体上。仪表主机只需要固定在现场的2寸立管即可，安装、拆卸方便，仪表达到ExdⅡBT6、CT6级防爆，WF1级防腐，IP65级防水，完全可以适合液氨储槽的现场工况。5.2差压液位计提前预留法兰孔，安装需要引压管连接，有一定安全风险。精度较低，需频繁对压力变送器进行标定。5.3电容式液位计开孔安装，一般用于常压容器，安装要求高，需要专业人员现场安装调试。5.4远传磁翻板液位计提前预留法兰孔，引压管不能过长，需定期排污。翻板容易卡死，造成无法远传指示。磁性材料如退磁易导致液位计不能正常工作。6结束语从2005年开始使用外测液位计到现在已经使用了8个年头，仪表的优点一直在扩大，缺点在一步一步减少，外测液位计技术已经走向了成熟、稳定，对测量介质罐体要求越来越低，正在向石油、化工单位普及，目前西安定华电子外测式液位计在化工行业中得到广泛应用，有非接触测量，安全环保，耐腐蚀，自动校准，可靠性高，抗扰强等特点。凭借多年使用经验对于液氨储罐可以放心使用。参考文献《仪表工手册》，《化工仪表维修工》作者简介及联系方式：刘军，男，41岁，山东海化华龙硝铵有限公司电仪车间，自动化技师，从业20年电话：[phone]传真：[phone]手机：[phone]E-mail:[e-mail]