摘要：介紹了高爐膨脹罐液位的測(cè)量原理及改進(jìn)方法。通過(guò)與以往測(cè)量方式進(jìn)行比較和分析,，提出切實(shí)可行的改進(jìn)方案,。通過(guò)這種簡(jiǎn)單易操作的改進(jìn)，有效地降低設(shè)備故障率,。通過(guò)此方案的實(shí)施,，在維持該設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,，從而達(dá)到確保髙爐穩(wěn)定生產(chǎn)的目的,。
前言
液位測(cè)量是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中zui常用的測(cè)量參數(shù)之一，主要是為了掌握常壓或帶壓容器內(nèi)液位,、界面的數(shù)值,。在液位的測(cè)量設(shè)備中，有很多種類型的儀表，這些儀表看似簡(jiǎn)單,，但在使用中卻經(jīng)常出現(xiàn)很多問(wèn)題,，分析原因既有選型不當(dāng)、安裝問(wèn)題,，也有沒(méi)有解決好產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用問(wèn)題,。只有深人了解現(xiàn)場(chǎng)工藝各方面情況，做到有針對(duì)性合理選型,，解決好產(chǎn)品應(yīng)用問(wèn)題,，才能保證液位測(cè)量的準(zhǔn)確，從而實(shí)現(xiàn)儀表長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行,，滿足生產(chǎn)的需要,。高爐膨脹罐不僅僅應(yīng)用在煉鐵高爐給排水系統(tǒng)中，在空調(diào)冷凍水的管道中也經(jīng)常應(yīng)用,。穩(wěn)壓膨壓差法脹罐系統(tǒng)是氮?dú)鉀_壓,，該系統(tǒng)是給高爐冷卻供水用，水循環(huán)動(dòng)力由高壓供水泵提供,，膨脹罐系統(tǒng)設(shè)在水栗前面,，也就是水未加壓前。它的工作原理很簡(jiǎn)單,，就是保證整個(gè)管道中的壓力保持在一定的值,，不會(huì)因管路過(guò)長(zhǎng)或缺水等原因造成壓力大幅度變化。其結(jié)構(gòu)就是由１只內(nèi)部帶彈簧的壓力罐和１個(gè)泵組成的,。罐體內(nèi)部在彈簧的作用下維持管道內(nèi)一定的壓力,，當(dāng)管道缺水或壓力不穩(wěn)時(shí)，將罐內(nèi)的水迅速補(bǔ)充進(jìn)去,，同時(shí)開(kāi)啟水泵補(bǔ)水,。當(dāng)壓力超過(guò)時(shí)，水會(huì)被罐體吸收進(jìn)去,，從而穩(wěn)定管道壓力,。
１現(xiàn)狀分析
高爐膨脹罐液位測(cè)量的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。
高爐系統(tǒng)膨脹罐液位的測(cè)量分為現(xiàn)場(chǎng)顯示（磁測(cè),，原設(shè)計(jì)采用磁浮子液位計(jì)測(cè)量,。而數(shù)據(jù)檢測(cè)傳浮子翻板液位計(jì)）和檢測(cè)儀表（隔膜密封式差壓變輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)則選用了隔膜密封式差壓變送器。在送器）兩個(gè)部分,。為方便崗位操作人員現(xiàn)場(chǎng)巡檢觀投產(chǎn)使用過(guò)程中,，故障率很高，特別高爐生產(chǎn)后不久就進(jìn)人冬季,，給維護(hù)帶來(lái)了極大的不便。在高爐系統(tǒng)中,，膨脹罐位于爐頂部分,，屬于關(guān)鍵設(shè)備,。一方面，它是高爐循環(huán)水冷卻的一部分,，通過(guò)它加大壓力,，達(dá)到有效循環(huán)冷卻的作用；另一方面,，膨脹罐內(nèi)部充氮?dú)?，在水的循環(huán)冷卻過(guò)程中，起到抗腐蝕氧化的作用,。其液位測(cè)量聯(lián)鎖后通過(guò)網(wǎng)線傳至動(dòng)力水泵房,，自動(dòng)控制補(bǔ)水泵的啟停，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水,。一般膨脹罐水位控制要求不低于１．２ｍ,，以確保高爐冷卻壁、熱風(fēng)閥等工藝重要設(shè)備的冷卻需要,。
２故障原因分析
２．１液位計(jì)存在缺陷
原設(shè)計(jì)使用隔膜式遠(yuǎn)傳差壓液位計(jì),。它的測(cè)量原理也是取正負(fù)差壓（即），集成型系統(tǒng),。由于油罐往往是圓柱形,，其截面圓的面積Ｓ是不變的。那么,，重量Ｓ不變,，Ｇ與ＡＰ成正比關(guān)系。即只要準(zhǔn)確地檢測(cè)出ＡＰ值,，與高度Ａｈ成反比,，在溫度變化時(shí)，雖然油品體積膨脹或縮小,，實(shí)際液位升高或降低,，所檢測(cè)到的壓力始終是保持不變的。
Ｇ＝ＡＰ.Ｓ＝ｐｇＡｈ.Ｓ
在使用中發(fā)現(xiàn),，氣溫達(dá)到－ｚｏｔ時(shí),，數(shù)據(jù)傳輸反應(yīng)遲鈍，誤差就會(huì)增大,。究其原因,，此測(cè)量?jī)x器是遠(yuǎn)傳式，內(nèi)部傳遞液怕臟,、怕凍,。北方的天氣環(huán)境決定了其測(cè)量效果。在冬季寒冷時(shí)，測(cè)量就會(huì)不準(zhǔn)確,。此外,，在處理故障、拆卸膜盒時(shí),，很容易磕碰到膜盒,，對(duì)測(cè)量精度影響更嚴(yán)重，從而無(wú)法滿總高爐工藝要求,，精準(zhǔn)測(cè)量,。
磁浮子液位計(jì)是以浮子內(nèi)磁鋼驅(qū)動(dòng)雙色薄片的翻轉(zhuǎn)來(lái)指示液位的１種新型儀表。主體內(nèi)磁浮子隨液位的升降而上下運(yùn)動(dòng),，同時(shí)驅(qū)使主體外指示器內(nèi)的雙色薄片翻轉(zhuǎn),，有液位時(shí)轉(zhuǎn)示紅色、無(wú)液位時(shí)轉(zhuǎn)示黑色,。紅色和黑色色帶間的界線即代表液位高度,。在指示器左側(cè)配有醒目的刻度標(biāo)尺，從而使液位的指示顯得更加清晰,。
磁翻板zui大的缺點(diǎn)就是怕臟,、怕凍。而高爐膨脹罐中的循環(huán)水不是潔凈水,，北方的天氣到了冬季又會(huì)很冷,。此種設(shè)備在使用中弊端極大，具體表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：
（１）磁浮子液位計(jì)因臟堵塞后,，必須拆下修理,。因液位計(jì)體積較大，維修十分不便,。
（２）因測(cè)量水液位,，無(wú)電伴熱，冬季發(fā)生凍堵,，引發(fā)故障,，投產(chǎn)后期整改過(guò)。
（３）現(xiàn)磁浮子液位計(jì)已損壞,，無(wú)法使用,。
２．２取壓位置存在缺陷
基于原設(shè)計(jì)采用的磁翻板液位計(jì)和隔膜式遠(yuǎn)傳式差壓液位計(jì)存在的缺陷，采用了壓差法測(cè)量,。zui初安裝位置如圖１所示,。圖１中的ＰＴ－０１，此處并非連通器,，內(nèi)部存水影響測(cè)量精度,。ＰＴ－０２處安裝的變送器,，實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，變送器極易堵塞,，后改到左側(cè)磁翻板處,，并增加三通，可排污,，因其距離膨脹罐底部有ｌｍ，零點(diǎn)需負(fù)遷移,。
３整改方案
３．１改變測(cè)量方法
儀表選型：使用智能壓力變送器,，新型號(hào)為ＥＪＡ５３０Ａ－ＥＢＳ４－０２ＥＥ／ＮＦ１。２臺(tái)儀表線路及模板接線利用原有線路實(shí)施,，將原膨脹罐壓力取消,，因原測(cè)點(diǎn)不合理，取在罐中部,，不能反映真實(shí)罐壓,。
改進(jìn)原理是使用智能壓力變送器方案進(jìn)行改動(dòng)。方法是在膨脹罐上下部分別安裝２臺(tái)智能壓力變送器,，分別測(cè)得各自壓力值,。其中下部壓力為：
Ｐ下＝Ｐ水＋Ｐ氣
依據(jù)理論：Ｐ＝ｐｇｈ
式中，ｈ為液體高度,；ｐ為液體密度,，水密度是ｌｘｌ０３ｋｇ／ｍ３（正常工作時(shí)，灌內(nèi)水的溫度在４０Ｔ左右,，經(jīng)查證,，此時(shí)水的密度為０．９９２ｘｌ０３ｋｇ／ｍ３）；ｇ為重力加速度,，為常量９．８Ｎ／Ｋｇ,。
Ｐ液＝Ｐ下－Ｐ氣
由于ｌｍ水柱為ｌＯｋｐａ，測(cè)得Ｐ
液后得到Ｌ米（液位）,。
儀表測(cè)量量程的確定：根據(jù)工藝要求,，Ｎ２沖壓為６０￣７０ｋＰａ。在變送器測(cè)量過(guò)程中,，其數(shù)值在量程的１／３￣２／３之間,，比較精確。此外,，罐體高度為６ｍ,，漫灌時(shí)水壓為６０ｋＰａ。從而選取壓力變送器的量程范圍為１５０ｋＰａ,，即髙爐兩臺(tái)壓力變送器量程確定為：上部壓力量程為０￣１５０ｋＰａ,，下部零點(diǎn)負(fù)遷移后量程為：－１０￣１４０ｋＰａ,；對(duì)應(yīng)液位量程：０￣６ｍ。
液位計(jì)使用示例如圖２所示,。
３．２修改計(jì)算機(jī)程序
軟件畫面增加１點(diǎn)壓力顯示,，即罐下部壓力，滿足崗位需要,，液位用原顯示畫面,。
ＰＬＣ軟件修改功能模塊，做減法運(yùn)算后,，輸出端給控制開(kāi)出信號(hào)端,，實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制；設(shè)定補(bǔ)水控制點(diǎn)（定值）均不改變,。
４ 測(cè)量方式改進(jìn)后的效果
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝需求和現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)使用經(jīng)驗(yàn),，經(jīng)高爐本和自動(dòng)化維護(hù)兩家單位共同商議，確定實(shí)施此改進(jìn)測(cè)量方案,。從確保滿足高爐冷卻壁,、熱風(fēng)閥等工藝重要設(shè)備的冷卻需要出發(fā)，以穩(wěn)定設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行為基礎(chǔ),，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的,。
（１）改進(jìn)后的膨脹管液位測(cè)量系統(tǒng)解決了因選型不當(dāng)造成的設(shè)備不適用問(wèn)題，杜絕了因季節(jié)天氣等外界因素而造成的凍堵隱患,，大大提升了系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性,，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。
（２）從維護(hù)作業(yè)角度考慮,，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)簡(jiǎn)單,，盡可能減少儀表故障的發(fā)生，縮短故障處理時(shí)間,，降低維護(hù)量,，使用運(yùn)行效果良好。
