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磁翻板液位計(jì)在液氨儲罐液位控制中應(yīng)用
液氨是一種重要的化工原料,是一種無色透明流動液體,,易燃,、有毒、有強(qiáng)烈刺激性氣味,,對人體具有較大危害,。與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸,。具有很大的危害性,,必須對液氨儲罐的液位進(jìn)行控制。磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,、觀察直觀,,廣泛應(yīng)用于石油、化工,、造紙等領(lǐng)域,,其遠(yuǎn)程傳輸?shù)目刂瓶梢圆捎秒娮鑲鞲衅鞣ê筒顗鹤兯推鞣▋煞N方法。液氨的密度隨著溫度的升高而下降,,液氨若遇熱,,容器內(nèi)壓增大,有開裂和爆炸的危險(xiǎn),。因此對液氨儲罐液位的監(jiān)控非常重要,。低濃度氨對粘膜有刺激作用,高濃度氨可造成組織溶解壞死,。本文中對這兩種方法進(jìn)行分析,,并介紹了應(yīng)用實(shí)例,對選擇和應(yīng)用液氨儲罐液位控制方法提供參考,。
1液氨的特性
液氨是重要的化工原料,,廣泛應(yīng)用于石油、化工,、造紙等領(lǐng)域,。為運(yùn)輸及儲存便利,通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨,,儲存于耐壓鋼瓶或儲罐中,。罐裝運(yùn)輸用鋼瓶或槽車以及儲存用的儲罐等應(yīng)符合《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定,。允許重量充裝系數(shù)為0.52kg/L,。由于液氨具有腐蝕性且容易揮發(fā),化學(xué)事故發(fā)生率很高,,因此液氨鋼瓶應(yīng)存放于庫房或有棚的平臺上,。露天堆放時,應(yīng)以帳篷遮蓋,,防止日光直射,。儲罐中的液氨液位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。
2液氨儲罐的液位控制
2.1控制方法
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁極耦合原理,、阿基米德(浮力定律)等原理,,結(jié)合機(jī)械傳動的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置,。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單,觀察直觀,、清晰,,不堵塞、不滲漏,,安裝方便,,維修簡單等特點(diǎn),目前廣泛應(yīng)用于石油,、化工,、造紙、污水處理等工業(yè)領(lǐng)域,。
為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,,根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置,以輸出多種電信號,,達(dá)到遠(yuǎn)程測量和監(jiān)控的目的,。其中,4~20 mA電流信號是比較常用的一種,。在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時,將液位的變化通過變送器,、傳感器,、線纜及儀表傳到控制室,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制,。
電阻傳感器和差壓變送器是目前液位測量和控制的常用裝置,。由于這兩種裝置原理不同,因此要根據(jù)所測介質(zhì)的性質(zhì)以及所處的環(huán)境而選擇正確的測量和監(jiān)控方法,,才能達(dá)到測量和監(jiān)控的目的,。
2.2遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)及原理
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用而實(shí)現(xiàn)液位測量及現(xiàn)場顯示的儀器。當(dāng)被測容器中的液位升降時,,液位計(jì)測量管中的磁性浮子也隨之升降,。磁性浮子根據(jù)檢測介質(zhì)的設(shè)定密度制造(如圖1所示)。浮子的磁位置面與介質(zhì)液面始終平齊,。浮子內(nèi)的磁鋼通過磁耦合傳遞信號到現(xiàn)場指示器,,驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180,。,,當(dāng)液位上升時,翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色,,當(dāng)液位下降時,,翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色,,指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度,,從而實(shí)現(xiàn)液位的現(xiàn)場指示,。
2.2.1 采用電阻傳感器(電阻式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
由電阻傳感器(如圖2所示)和R/I轉(zhuǎn)換模塊及防護(hù)罩等組成電阻、干簧管變送器,,將磁翻板液位計(jì)與液位遠(yuǎn)傳裝置以捆綁的形式固定組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(如圖3所示),。該變送器的電阻傳感器以捆綁的形式固定在磁翻板液位計(jì)的主導(dǎo)管外側(cè),使其處于液位計(jì)同一磁耦合系統(tǒng)中,。遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)的磁性浮子隨液位上下移動時,,對應(yīng)液位位置的干簧管受浮子內(nèi)磁場的作用吸合,電阻鏈阻值發(fā)生變化,,通過轉(zhuǎn)換模塊將變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成二線制4~20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出,,該信號可方便地與數(shù)顯表配套使用,從而達(dá)到顯示,、控制,、調(diào)節(jié)和報(bào)警的目的。
圖3遠(yuǎn)傳磁翻板式液位計(jì)(電阻式)
2.2.2采用差壓變送器(差壓式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制差壓變送器的測量部分常采用差動電容結(jié)構(gòu)(如圖4所示),。
圖4差動變送器測量部分將磁翻板液位計(jì)與差壓變送器,、固定板、正負(fù)壓連接管等組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì),,固定板與主導(dǎo)管下端固定,。正壓連接管分別與磁翻板液位計(jì)下法蘭連接管和差壓變送器正壓口連接,負(fù)壓連接管分別與磁翻板液位計(jì)上法蘭連接管和差壓變送器負(fù)壓口連接(如圖5所示),。根據(jù)液體靜壓與高度成正比的原理,,通過敏感元件的壓阻效應(yīng)將靜壓轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正,,轉(zhuǎn)換成4~20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出,,達(dá)到顯示、控制,、調(diào)節(jié)和報(bào)警的目的,。
圖5遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(差壓式)
3兩種液氨儲罐液位控制方法分析
3.1 電阻式控制和差壓式控制共同點(diǎn)就地顯示無須電源,顯示部分和介質(zhì)*隔離,,不會因介質(zhì)污染顯示條而使觀測受到影響,,根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)開關(guān)點(diǎn)位置,安裝方便,。液位變送器二線制4~20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出,,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測或控制。維護(hù)量小,,維修費(fèi)用低,。
對高溫和高壓測量比較適用,,特別是磁翻板液位計(jì)可用于各種塔、罐,、槽,、球形容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測??梢宰龅礁呙芊?、零泄漏和適應(yīng)高溫、腐蝕性條件下的液位測量,,安全可靠,,全過程測量無盲區(qū),讀數(shù)直觀,,且測量范圍大,。特別是現(xiàn)場指示部分,由于不與液體介質(zhì)直接接觸,,所以對高溫,、有毒、有害,、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),,具有*性。
3.2 電阻式控制和差壓式控制區(qū)別
3.2.1 電阻式控制
磁翻板液位計(jì)的磁性浮子隨液位上下移動,,現(xiàn)場是通過磁耦合翻柱翻轉(zhuǎn),,遠(yuǎn)傳信號是通過干簧管吸合,改變電阻鏈阻值,。對應(yīng)液位位置分別傳遞現(xiàn)場指示信號、遠(yuǎn)傳信號,。如果容器介質(zhì)密度相對設(shè)定密度增大時,,實(shí)際液面低于現(xiàn)場指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面等高同步)。介質(zhì)密度減小時,,實(shí)際液面高于現(xiàn)場指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面等高同步),。密度差值一定時,指示,、遠(yuǎn)傳誤差是定值,,與液面高低無關(guān)。
3.2.2差壓式控制
遠(yuǎn)傳信號是通過容器內(nèi)介質(zhì)液體底部壓力與介質(zhì)液面壓力的差值確定的(密度的設(shè)定值與浮子相同),。如果容器介質(zhì)密度相對設(shè)定密度增大時,,實(shí)際液面低于遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面不等高)。介質(zhì)密度減fJ,tj,-j-,,實(shí)際液面高于遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面不等高),。密度差值一定時,,遠(yuǎn)傳信號誤差不是定值。差值隨液面由低至高成比例擴(kuò)大,。如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住,、損壞),現(xiàn)場指示失靈,、遠(yuǎn)傳信號還可以使用,。壓差變送器失靈,現(xiàn)場指示還可以使用,,不影響監(jiān)控,,起到了雙維監(jiān)控作用。
3.3應(yīng)用實(shí)例
某液氨儲罐的實(shí)際使用溫度范圍在-50~20 oC之間,,其內(nèi)部液氨密度的變化為702.15~610.28 kg/m3,,測量高度3 000 mm。設(shè)定基準(zhǔn)密度為652.02 kg/m3(一10℃時),,磁性浮子總長360mm,,磁鋼位置310mm。儲罐內(nèi)裝入密度為702.15 kg/m3的液氨,,實(shí)際液面在2 000 mm處,,現(xiàn)場指示2 020 mm,電阻式信號為2 020mm,,壓差式信號為2 154 mm,。實(shí)際液面在500 mm,現(xiàn)場指示520 mm,,電阻式信號為520 mm,,壓差式信號為538 mm:試驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1液氨儲罐實(shí)驗(yàn)結(jié)果從表2中可以看出,,差壓式控制對液氨儲罐液位的顯示與現(xiàn)場的磁翻板液位計(jì)的顯示數(shù)據(jù)有一定的偏差,,這種偏差主要是由于溫度的變化引起液氨密度的變化,致使液位的變化而引起的,。差壓變送器所測量的結(jié)果是壓力差,,由于儲油罐一般是圓柱形,其截面圓的面積S是不變的,,所以卸與高度Ah成正比,。在溫度變化時,液氨的密度隨之變化,,液氨體積膨脹或縮小,,所以實(shí)際液位升高或降低。如果需要顯示實(shí)際液位,,也可以進(jìn)一步引入介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以解決,。從表1中可以看出,,A/B與C比較接近,因此,,對于液位的溫度補(bǔ)償可以粗略地采用
密度的比值來進(jìn)行修正:如果想得到修正,,可以采取密度變化曲線擬合的方式加以解決。從表1還可以看出,,電阻式控制對液位的顯示與現(xiàn)場磁翻板液位計(jì)的顯示一致,,這是因?yàn)榇判愿∽优c傳感器電阻同時滑動,變化一致,,因此顯示也是一致的,。從這一點(diǎn)上來說,采用電阻式控制比采用差壓式控制所顯示的液位要得多,。但是如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住,、損壞),現(xiàn)場指示,、遠(yuǎn)傳信號同時失靈,,影響監(jiān)控。而差壓變送器法則不會出現(xiàn)這種情況,,測量時具有對比性,,如發(fā)現(xiàn)二者讀數(shù)不同,可以早發(fā)現(xiàn)儀表故障及介質(zhì)密度變化,,盡早作出修正,。
4結(jié)束語
液氨儲罐的液位控制采用了磁翻板液位計(jì)現(xiàn)場顯示與液位遠(yuǎn)傳裝置組合的形式實(shí)現(xiàn)。由液位遠(yuǎn)傳裝置信號轉(zhuǎn)換成二線制4~20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出,,該信號可方便地與數(shù)顯表配套使用,,從而達(dá)到顯示、控制,、調(diào)節(jié)和報(bào)警的目的,,增加了液氨儲罐液位監(jiān)控的可靠性。本文介紹的兩種控制方法各有利弊,,但從安全性考慮,推薦采用磁翻板液位計(jì)與差壓變送器結(jié)合的方法對液氨儲罐液位進(jìn)行監(jiān)控,。