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液氨儲罐液位磁翻板液位計控制的方案說明
為了解決硫銨車間液氨儲罐液位連鎖控制液位不準(zhǔn)、不穩(wěn)定問題,，通過對磁翻板液位計,、差壓式液位變送器、型外測液位計種不同原理的液位計現(xiàn)場實際應(yīng)用情況的對比,，zui后采用了外測液位計測量液氨儲罐液位的方法,，有效解決了液氨儲罐液位測量不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定的問題,，zui終實現(xiàn)了液氨儲罐液位的連鎖控制,，為企業(yè)提高了生產(chǎn)效率和安全管理水平。
本文概述：
某化工廠主要生產(chǎn)偶氮類分散染料濾餅,，現(xiàn)有合成生產(chǎn)線11條,，日產(chǎn)量30t/d,2012年始新建硫錢車間，該車間主要的生產(chǎn)原料為液氨,、硫酸。液氨是一種常用的非水溶劑和制冷劑,，也是除了水以外zui常用的無機(jī)溶劑,，但由于它的揮發(fā)性和腐蝕性，液氨在儲存時發(fā)生事故的幾率也相當(dāng)高,。本公司對液氨的使用量平均約為60t/d,，共有3只液氨儲罐，容積為108時,，高3.5m,，長約12m的臥式碳鋼罐體。
硫鐵車間對液氨的使用量大,，進(jìn)出液頻繁,。原儲罐上安裝的差壓式液位變送器與磁翻板液位計的液位數(shù)據(jù)波動頻繁，誤差很大,，無法對于罐內(nèi)的液氨的液位進(jìn)行有效控制,，存在嚴(yán)重的安全隱患，為確保液氨儲存,、使用的安全,，消除安全隱患，因此本公司在每只儲罐上各增設(shè)一套新型液位計,。
1.現(xiàn)場基本工況
1.1流程與設(shè)備描述
如圖1所示,，儲罐的液氨進(jìn)出方式為頂進(jìn)底出,，先由液氨運輸車將液氨卸人卸料池內(nèi)，再從卸料池內(nèi)將液氨打人儲罐內(nèi),，罐高4200mm,，罐內(nèi)的警戒液位定為3800mm,，通常工藝儲罐的外部涂有防腐漆,，沒有保溫層,，因此，罐內(nèi)存在液氨的氣象,，為防止罐內(nèi)壓力受外界溫度影響過大,，罐體周圍配有噴淋器，當(dāng)夏季高溫時打開噴淋器降低儲罐內(nèi)液氨的溫度,。
每只儲罐分別安有磁翻板液位計(LIA15101B,LIA15102B,LI15103B),，如圖2所示。雙法蘭式差壓液位變送器(LIA15101A,、LIA15102A,、LI15103A)，對儲罐內(nèi)液位高度進(jìn)行實時測量,，如圖3所示,。
1.2液位計測量描述
磁翻板液位計根據(jù)浮力原理和磁性藕合作用研制而成，當(dāng)被測容器中的液位升降時,，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降,，浮子內(nèi)的*磁鋼通過磁禍合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動紅,、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800,，液位上升時翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實際高度,，從而實現(xiàn)液位清晰的指示i}}。兩個相鄰的指示板軸向間距離為lOmm,，因此,，液位指示分辨率為1lOmm。本公司所用的i1M/C/N/160(250)/SL型磁翻板液位計,，且配有遠(yuǎn)傳液位變送器,，采用標(biāo)準(zhǔn)信號4一20m:A傳至DCS上位機(jī)丁
其次，還選用羅斯蒙特3051CD2A型差壓式液位變送器與磁翻板液位計進(jìn)行測量比較:差壓式液位變送器利用容器內(nèi)的液位改變時,，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作,。將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。容器上部空間為干燥氣體,，其壓力為P,，則
P1=P+Hρg
P=P2
由公式:
△P=P1-P2=Hρg
式中H液位高度。
ρ介質(zhì)密度,。
g一重力加速度,。
P1，P2分別為差壓式液位變送器正,、負(fù)壓室的壓力,。
通過被測液氨的已知密度，差壓式液位變送器測得的旁壓與液位高度成正比,，把測量液位高度轉(zhuǎn)換為測量差壓I21
在生產(chǎn)使用中,，由于現(xiàn)場的實際工況，罐體無保溫層,，因此罐體內(nèi)的液氨受外界環(huán)境溫度影響很大,。罐內(nèi)液氨存在三種物理現(xiàn)象:罐的頂部為氣相，罐底部為液相,，中間部分存在氣液混合相,。冬季環(huán)境溫度相對罐內(nèi)液氨的溫度影響較小，罐內(nèi)液氨的氣化狀態(tài)較小穩(wěn)定,，液位也相對穩(wěn)定,，而夏季的環(huán)境溫度很高，罐內(nèi)氣化現(xiàn)象明顯,，壓力波動較大,，所測得的液位誤差大。磁翻板液位計也出現(xiàn)同樣的問題,，罐體內(nèi)的氣液混合相增大使磁翻板的磁性浮子在2一Scm間波動。這兩種液位計在測量過程中,，受外界溫度的影響,，所測液位數(shù)據(jù)誤差大。直接影響車間液氨的安全管理水平,，尤其在往罐體里輸送液氨時,，對于液位的監(jiān)測失去了準(zhǔn)確的參考性，無法進(jìn)行聯(lián)鎖控制,，給生產(chǎn)留下了嚴(yán)重的,、不容忽視的安全隱患。
1.3新型物位測量儀表的選用
由于差壓式液位變送器,、磁翻板液位計的測量失準(zhǔn),、不穩(wěn)定，為保證車間正常的工藝生產(chǎn)，公司考慮增設(shè)其它液位測量儀表,，對新的物位測量儀表選型以及應(yīng)用,，必須符合以下幾點:
1)液氨儲罐區(qū)為防爆區(qū)域，盡可能不動火安裝,。
2)液氨儲罐內(nèi)有存有液氨,，置換過程慢、費時費力,。盡可能不影響車間正常生產(chǎn),。
3)液氨儲罐屬于三類壓力容器，改造手續(xù)復(fù)雜嚴(yán)格,，盡可能不改變罐體原有結(jié)構(gòu),。
4)精度高、可以滿足連鎖要求,。測量誤差不得大于:士0.5%-
通過向設(shè)計院了解.經(jīng)過慎重論證zui終選擇了由西安定華電子有限公司生產(chǎn)的ELL型外測液位計,，如圖4所示，此類型外測液位計*符合現(xiàn)場工況要求,，尤其是在防爆區(qū)域禁止動火,，禁止罐體開口、不影響生產(chǎn)的前提下可安裝測量,。
2外測液位計的實際應(yīng)用
2.1生產(chǎn)應(yīng)用中的比較
經(jīng)過近一年時間的使用,，以及DCS中液位歷史趨勢圖、結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)出液流量數(shù)據(jù),，明顯可以判斷出外測液位計在液氨儲罐液位測量過程中具有高可靠性,、高精度等特點。
如圖5所示,。圖5中綠色曲線表示ELL外測液位計液位曲線,，藍(lán)色曲線表示磁翻板液位計液位曲線，粉色曲線表示差壓式液位變送器液位曲線,，通過對液位零點遷移同意后,，由圖4、圖5可以看出在同樣外界環(huán)境影響的的情況下12],，綠色曲線相對于紫色,、藍(lán)色曲線要穩(wěn)定，說明外測液位計受外界溫度,、壓力變化影響較小;紫色曲線,、藍(lán)色曲線都存在較大幅度的跳變現(xiàn)象，說明磁翻板液位計和差壓式液位變送器受到外界溫度,、壓力變化影響較大,。
根據(jù)儲罐容積表可以查出已知液位高度下所對應(yīng)的容積,，反之也可以通過儲罐容積反算出液位高度:表Z分別記錄了3種儀表的進(jìn)液數(shù)據(jù)，通過對這五組數(shù)據(jù)的對比分析發(fā)現(xiàn),，液氨儲罐進(jìn)料過程中以罐表高度為參照,，差壓式液位變送器誤差zui大，嚴(yán)重不符合現(xiàn)場工藝情況,，在實際應(yīng)用中不作為實際測量液位進(jìn)行對比:.外測液位計與罐表液位數(shù)據(jù)zui為接近,，其測量精度獲得了車間工藝部門的認(rèn)可
2.2工藝生產(chǎn)的優(yōu)化
車間工藝生產(chǎn)中，液氨由儲罐內(nèi)輸送到使用反應(yīng)釜
表i相同工況下液位數(shù)據(jù)對比表
Table1Inthesamecondition,thedataofLiquidlevelcomparisontable中,，這個過程由DCS遠(yuǎn)程連鎖控制,，當(dāng)罐內(nèi)液位小于某一設(shè)定值時，停止液氨泵(P1210與P12105$),。在未安裝ELL外測液位計以前,，此連鎖程序由磁翻板液位計所測的液位為控制數(shù)值，但是,，由于磁翻板液位計測量的波動頻率較大,，使此連鎖控制頻出問題，影響工藝生產(chǎn)的正常運行,，存在嚴(yán)重的生產(chǎn)安全隱患,，迫使公司停止使用此控制程序，改為手動操作輸送泵的啟停,，增加操作人員工作強(qiáng)度,，帶來不便。
通過對ELL外測液位計的長時間使用,，其測量的穩(wěn)定性,、安全性以及準(zhǔn)確度得到車間領(lǐng)導(dǎo)與工藝技術(shù)人員的認(rèn)可，重新啟用上述連鎖程序Uzi,，而此控制程序的液位監(jiān)測對象由原來的磁翻板液位改為外測液位計(LI15101C與LI15102C),，如圖6所示。
2.3外測液位計使用效果
首先,，外測液位計顯示直觀易懂,，到以毫米為單位，尤其在DCS顯示畫面中便于讀取數(shù)據(jù),，在實際應(yīng)用中，更習(xí)慣于以長度單位來計量液位,，如圖7所示,。
其次，此外側(cè)液位計有校準(zhǔn)測量頭,，校準(zhǔn)測量頭安裝于罐體側(cè)壁處,，當(dāng)液位達(dá)到此校準(zhǔn)頭高度時會自動校準(zhǔn)，儀表系統(tǒng)得到一個系數(shù)，通過此系數(shù)修正測量數(shù)值,，減小誤差,，更加減輕了公司內(nèi)儀表工的維護(hù)量，這點是zui為特殊也是值得信任之處,。
再次,，外測液位計的測量穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性,、可靠性,，消除了液氨在存儲與使用過程中的安全隱患;紹興市安全生產(chǎn)監(jiān)管局、紹興市特種設(shè)備管理機(jī)構(gòu)分別來本公司指導(dǎo)對于高?；ぴ系膬Υ媾c使用情況,，在現(xiàn)場進(jìn)行液位對比，都給予此外測液位計的大加贊賞,，*符合《中國化工企業(yè)液氨使用安全管理規(guī)定》中指出的“針對液氨儲存至少要有兩個采用不同測量原理的液位計來監(jiān)測物位”,。
zui后，有效地改善工藝生產(chǎn)控制,，控制過程生產(chǎn)對液氨投人使用量,，使成品硫酸錢的純度更高、更好,。建立安全生產(chǎn)長效機(jī)制,，提高了液氨儲存本質(zhì)安全水平。
2.4外測液位計的推廣性
通過此液位計實際的測量應(yīng)用,，儀表部門與工藝技術(shù)部考慮到液氨制冰車間,，可將此類液位計進(jìn)行推廣，液氨制冰車間共分為新,、老兩區(qū),，車間內(nèi)分別有液氨過程使用罐與100m'液氨儲存罐若干套，由于這兩種罐體都采用老式液位監(jiān)測方法—連通器結(jié)霜法,，每只罐體側(cè)部都配有DN10的管道,，從管道結(jié)霜的高度來分析此時罐體內(nèi)液氨物位;沒有任何電子設(shè)備來測量用以進(jìn)行液位對比。為了提高公司流程自動化控制與生產(chǎn)安全可靠性,，會列人公司項目單內(nèi)進(jìn)行實施,，從而實現(xiàn)自動化控制高水平的*大型企業(yè)二
3結(jié)束語
本文基于實際的生產(chǎn)過程，通過對磁翻板液位計,、差壓式液位變送器,、外測液位計3種不同原理的儀表使用效果進(jìn)行比較.充分證明了外測液位計相對其他兩種液位計更適合在液氨儲罐上使用:*，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是zui高自主知識產(chǎn)權(quán)體現(xiàn)形式,。2009年西安定華電子發(fā)明的外測液位計進(jìn)人國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一自控安裝圖冊(標(biāo)準(zhǔn)號HGiT21581-2010),，成為國內(nèi)各大化工,、石化設(shè)計院在、VCM,、液氨,、丙烯、液化石油氣等液體儲罐液位測量的儀表,，也被眾多用戶認(rèn)定為在重大危險源液位測量儀表,。