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磁翻板液位計(jì)在液氨儲(chǔ)罐液位控制應(yīng)用中的應(yīng)用
本文概述
液氨的形成通常是將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨,，以方便于儲(chǔ)存于運(yùn)輸,。它是一種無色透明流動(dòng)液體,，易燃,、有毒,、有強(qiáng)烈刺激性氣味，低濃度氨對(duì)粘膜有刺激作用,，高濃度氨可造成組織溶解壞死,，對(duì)人體具有較大危害。與空氣混合能形成爆炸性混合物,，在遇到明火,、高熱能時(shí)可以引起燃燒爆炸。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),。
作為一種重要的化工原料,，若不加以妥善的儲(chǔ)存與保管，將會(huì)產(chǎn)生很大的危害性,，液氨在工業(yè)上應(yīng)用寬泛,，具有腐蝕性且容易揮發(fā)，所以其化學(xué)變亂發(fā)生率很高,。因此必須對(duì)液氨儲(chǔ)罐的液位進(jìn)行控制,。因此對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位的監(jiān)控非常重要。磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,、觀察直觀,，寬泛應(yīng)用于石油、化工,、造紙等平臺(tái),，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技巧。文中對(duì)這兩種技巧進(jìn)行分析,，并介紹了應(yīng)用實(shí)例,，對(duì)選定和應(yīng)用液氨儲(chǔ)罐液位控制技巧提供參考。
1液氨的特性
液氨是重要的化工原料,，寬泛應(yīng)用于石油,、化工、造紙等平臺(tái),。為運(yùn)輸及儲(chǔ)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(chǔ)存于耐壓鋼瓶或儲(chǔ)罐中,。罐裝運(yùn)輸用鋼瓶或槽車以及儲(chǔ)存用的儲(chǔ)罐等應(yīng)符合汽瓶安全監(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o.s2kg/L,。由于液氨具有腐蝕性且容易揮發(fā),，化學(xué)變亂發(fā)生率很高，因此液氨鋼瓶應(yīng)存放于庫房或有棚的平臺(tái)上。露天堆放時(shí),，應(yīng)以帳篷隱瞞,，防止日光直射。儲(chǔ)罐中的液氨液位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控,。
2液氨儲(chǔ)罐的液位控制
2.1控制技巧
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁極藕合原理,、阿基米德(浮力定律)等原理，結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測(cè)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),，口前寬泛應(yīng)用于石油、化工,、造紙,、污水處理等工業(yè)平臺(tái)。
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(hào),，到達(dá)遠(yuǎn)程測(cè)量和監(jiān)控的口的,。其中，4}20mA電流信號(hào)是相對(duì)常用的一種,。在現(xiàn)場監(jiān)測(cè)液位的同時(shí),，將液位的變更通過變送器、傳感器,、線纜及儀表傳到控制室,，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。
電阻傳感器和差壓變送器是口前液位測(cè)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(cè)介質(zhì)的性質(zhì)以及所處的環(huán)境而選定正確的測(cè)量和監(jiān)控技巧，才能到達(dá)測(cè)量和監(jiān)控的口的,。
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)浮力原理和磁性藕合作用而實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量及現(xiàn)場顯示的儀器,。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)測(cè)量管中的磁性浮子也隨之升降,。磁性浮子根據(jù)檢測(cè)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)的磁鋼通過磁藕合傳遞信號(hào)到現(xiàn)場指示器，驅(qū)動(dòng)紅,、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800,，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為血色,，當(dāng)液位下降時(shí),，翻柱由血色轉(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)同一磁藕合系統(tǒng)中,。遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)的磁性浮子隨液位上下挪動(dòng)時(shí)，對(duì)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)生變更,，通過轉(zhuǎn)換模塊將變更的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4}20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，該信號(hào)可方便地與數(shù)顯表配套使用,，從而到達(dá)顯示,、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)警的口的,。
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(cè)量片面常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)(如
圖4所示),。
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(hào),，經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正,，轉(zhuǎn)換成4一20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，到達(dá)顯示,、控制,、調(diào)節(jié)和報(bào)警的口的。
圖5遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(差壓式)
3兩種液氨儲(chǔ)罐液位控制技巧分析
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,，顯示片面和介質(zhì)*隔離,，不會(huì)因介質(zhì)污染顯示條而使觀測(cè)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4一20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出,，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)或控制。維護(hù)量小,，維修費(fèi)用低,。
對(duì)高溫和高壓測(cè)量相對(duì)適用，特別是磁翻板液位計(jì)可用于各種塔,、罐,、槽、球形容器和汽鍋等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測(cè),?？梢宰龅礁呙芊狻⒘阈孤┖瓦m應(yīng)高溫,、腐蝕性條件下的液位測(cè)量,，安全可靠，全過程測(cè)量無盲區(qū),，讀數(shù)直觀,，且測(cè)量范圍大。特別是現(xiàn)場指示片面,，由于不與液體介質(zhì)直接接觸,，所以對(duì)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
磁性浮子隨液位上下挪動(dòng)，現(xiàn)場是通過磁藕合翻柱翻轉(zhuǎn),，遠(yuǎn)傳信號(hào)是通過干簧管吸合,，改變電阻鏈阻值。對(duì)應(yīng)液位位置分別傳遞現(xiàn)場指示信號(hào),、遠(yuǎn)傳信號(hào),。如果容器介質(zhì)密度相對(duì)設(shè)定密度增大時(shí)，實(shí)際液面低于現(xiàn)場指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面等高同步),。介質(zhì)密度減小時(shí),，實(shí)際液面高于現(xiàn)場指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面等高同步)。密度差值一定時(shí),，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(hào)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)定值與浮子相像),。如果容器介質(zhì)密度相對(duì)設(shè)定密度增大時(shí),，實(shí)際液面低于遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面不等高)。介質(zhì)密度減小時(shí),，實(shí)際液面高于遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面不等高),。密度差值一定時(shí)，遠(yuǎn)傳信號(hào)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(hào)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(chǔ)罐的實(shí)際使用溫度范圍在一50一20℃之間,，其里面液氨密度的變更為702.15一610.28kg/m3m，測(cè)量高度3000mm,。設(shè)定基準(zhǔn)密度為652.02kg/m3m(一100C時(shí)),，磁性浮子總長360mm,磁鋼位置310mm。儲(chǔ)罐內(nèi)裝人密度為702.15kg/畝的液氨,，實(shí)際液面在2000mm處,，現(xiàn)場指示2020mm，電阻式信號(hào)為2020mm,，壓差式信號(hào)為2154mm,。實(shí)際液面在500mm，現(xiàn)場指示520mm,，電阻式信號(hào)為520mm,，壓差式信號(hào)為538mm。試驗(yàn)結(jié)果見表1,。
從表2中可以看出,，差壓式控制對(duì)液氨儲(chǔ)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更引起液氨密度的變更,，以致液位的變更而引起的,。
差壓變送器所測(cè)量的結(jié)果是壓力差，由于儲(chǔ)油罐一般是圓柱形,，其截面圓的面積S是不變的,，所以△P與高度△h成正比,。在溫度變更時(shí)，液氨的密度隨之變更,，液氨體積伸展或收縮,，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)一步引人介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以辦理,。從表1中可以看出，AlB與C相對(duì)接近,，因此,，對(duì)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,，可以采取密度變更曲線擬合的方式加以辦理,。
從表1還可以看出，電阻式控制對(duì)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(shí)滑動(dòng),，變更一致，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(hào)同時(shí)失靈,，影響監(jiān)控,。而差壓變送器法則不會(huì)出現(xiàn)這種情況，測(cè)量時(shí)具有對(duì)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)密度變更，盡早作出修正,。
4本文結(jié)語
液氨儲(chǔ)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(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4}20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，該信號(hào)可方便地與數(shù)顯表配套使用,，從而到達(dá)顯示,、控制,、調(diào)節(jié)和報(bào)警的口的,，增加了液氨儲(chǔ)罐液位監(jiān)控的可靠性。本文介紹的兩種控制技巧各有利弊,，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)合的技巧對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位進(jìn)行監(jiān)控,。