摘要：介紹了高爐膨脹罐液位的測量原理及改進(jìn)方法,。通過與以往測量方式進(jìn)行比較和分析，提出切實可行的改進(jìn)方案,。通過這種簡單易操作的改進(jìn),，有效地降低設(shè)備故障率。通過此方案的實施,，在維持該設(shè)備檢測系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時,，保證測量數(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
液位測量是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中zui常用的測量參數(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,。在液位的測量設(shè)備中,，有很多種類型的儀表，這些儀表看似簡單,，但在使用中卻經(jīng)常出現(xiàn)很多問題,，分析原因既有選型不當(dāng)、安裝問題,，也有沒有解決好產(chǎn)品的現(xiàn)場應(yīng)用問題,。只有深人了解現(xiàn)場工藝各方面情況，做到有針對性合理選型,，解決好產(chǎn)品應(yīng)用問題,，才能保證液位測量的準(zhǔn)確，從而實現(xiàn)儀表長周期穩(wěn)定運行,，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)是氮氣沖壓,，該系統(tǒng)是給高爐冷卻供水用，水循環(huán)動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。它的工作原理很簡單,，就是保證整個管道中的壓力保持在一定的值,，不會因管路過長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，將罐內(nèi)的水迅速補充進(jìn)去,，同時開啟水泵補水,。當(dāng)壓力超過時，水會被罐體吸收進(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)膨脹罐液位的測量分為現(xiàn)場顯示（磁測,，原設(shè)計采用磁浮子液位計測量,。而數(shù)據(jù)檢測傳浮子翻板液位計）和檢測儀表（隔膜密封式差壓變輸?shù)接嬎銠C內(nèi)則選用了隔膜密封式差壓變送器。在送器）兩個部分,。為方便崗位操作人員現(xiàn)場巡檢觀投產(chǎn)使用過程中,，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)部充氮氣,，在水的循環(huán)冷卻過程中，起到抗腐蝕氧化的作用,。其液位測量聯(lián)鎖后通過網(wǎng)線傳至動力水泵房,，自動控制補水泵的啟停，實現(xiàn)補水,。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液位計存在缺陷
原設(shè)計使用隔膜式遠(yuǎn)傳差壓液位計,。它的測量原理也是取正負(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)確地檢測出ＡＰ值,，與高度Ａｈ成反比,，在溫度變化時,，雖然油品體積膨脹或縮小，實際液位升高或降低,，所檢測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,，數(shù)據(jù)傳輸反應(yīng)遲鈍,，誤差就會增大。究其原因,，此測量儀器是遠(yuǎn)傳式,，內(nèi)部傳遞液怕臟、怕凍,。北方的天氣環(huán)境決定了其測量效果,。在冬季寒冷時，測量就會不準(zhǔn)確,。此外,，在處理故障、拆卸膜盒時,，很容易磕碰到膜盒,，對測量精度影響更嚴(yán)重，從而無法滿總高爐工藝要求,，精準(zhǔn)測量,。
磁浮子液位計是以浮子內(nèi)磁鋼驅(qū)動雙色薄片的翻轉(zhuǎn)來指示液位的１種新型儀表。主體內(nèi)磁浮子隨液位的升降而上下運動,，同時驅(qū)使主體外指示器內(nèi)的雙色薄片翻轉(zhuǎn),，有液位時轉(zhuǎn)示紅色、無液位時轉(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：
（１）磁浮子液位計因臟堵塞后,，必須拆下修理,。因液位計體積較大，維修十分不便,。
（２）因測量水液位,，無電伴熱,，冬季發(fā)生凍堵，引發(fā)故障,，投產(chǎn)后期整改過,。
（３）現(xiàn)磁浮子液位計已損壞,，無法使用,。
２．２取壓位置存在缺陷
基于原設(shè)計采用的磁翻板液位計和隔膜式遠(yuǎn)傳式差壓液位計存在的缺陷，采用了壓差法測量,。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)部存水影響測量精度,。ＰＴ－０２處安裝的變送器，實際使用中發(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，零點需負(fù)遷移,。
３整改方案
３．１改變測量方法
儀表選型：使用智能壓力變送器,，新型號為ＥＪＡ５３０Ａ－ＥＢＳ４－０２ＥＥ／ＮＦ１。２臺儀表線路及模板接線利用原有線路實施,，將原膨脹罐壓力取消,，因原測點不合理，取在罐中部,，不能反映真實罐壓,。
改進(jìn)原理是使用智能壓力變送器方案進(jìn)行改動。方法是在膨脹罐上下部分別安裝２臺智能壓力變送器,，分別測得各自壓力值,。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，灌內(nèi)水的溫度在４０Ｔ左右,，經(jīng)查證,，此時水的密度為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,，測得Ｐ
液后得到Ｌ米（液位）。
儀表測量量程的確定：根據(jù)工藝要求,，Ｎ２沖壓為６０￣７０ｋＰａ,。在變送器測量過程中，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，即髙爐兩臺壓力變送器量程確定為：上部壓力量程為０￣１５０ｋＰａ,，下部零點負(fù)遷移后量程為：－１０￣１４０ｋＰａ,；對應(yīng)液位量程：０￣６ｍ。
液位計使用示例如圖２所示,。
３．２修改計算機程序
軟件畫面增加１點壓力顯示,，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，做減法運算后,，輸出端給控制開出信號端,，實現(xiàn)測量控制；設(shè)定補水控制點（定值）均不改變,。
４ 測量方式改進(jìn)后的效果
結(jié)合現(xiàn)場工藝需求和現(xiàn)場儀表維護(hù)使用經(jīng)驗,，經(jīng)高爐本和自動化維護(hù)兩家單位共同商議，確定實施此改進(jìn)測量方案,。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)備長周期運行為基礎(chǔ),，進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的,。
（１）改進(jìn)后的膨脹管液位測量系統(tǒng)解決了因選型不當(dāng)造成的設(shè)備不適用問題，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)備的運行穩(wěn)定性,，保證了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。
（２）從維護(hù)作業(yè)角度考慮,，實現(xiàn)了維護(hù)簡單,，盡可能減少儀表故障的發(fā)生，縮短故障處理時間，降低維護(hù)量,，使用運行效果良好,。
