液氨儲罐液位計選型探討

 

引言

液氨是一種無色、易燃、有毒的液體，有強烈的刺激性氣味，容易氣化轉變為氣氨。根據國家安全監管總局發布的《首批重點監管的危險化工工藝目錄》的通知，氨儲存系統屬首批重點監控的化工工藝，氨溫度、壓力、流量、液位等均為重點監控的工藝參數。在進行液位測量、監控時，自控系統中必須設置高低液位報警和聯鎖停泵，故保證液位連續、穩定、精確測量尤其重要。

 

1、磁翻板液位計液位測量

1.1磁翻板液位計工作原理

     液位計根據浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當被測容器中的液位升降時，液位計主導管中的浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到現場指示器，驅動紅、白翻柱翻轉180°，當液位上升時，翻柱由白色轉為紅色，當液位下降時，翻柱由紅色轉為白色，指示器的紅、白界位處為容器內介質液位的實際高度，從而實現液位的指示.

 

關于磁翻板液位計安裝前以及安裝時的11點注意事項 

 

 

2 差壓變送器液位測量

2.1 接管式差壓變送器測量

測量原理如圖 1 所示。

計算量程：△ P=H xgxρ 1 (Pa）

正遷移量：A ＝ H 0xgxρ 1 (Pa）

遷移后測量范圍：A ～ A+ △ P

圖 1 中，ρ 1 為介質密度，H 0 為液位起始點。差壓變送器與液體導管為水平安裝，只要確定氣相管內無冷凝液，當液位密度穩定時，即可準確測量液體的高度。但在液氨儲罐的液位測量過程中，氣相管內的氣氨會隨環境溫度的變化而冷凝，產生壓差，故這種接管式的差壓測量方法不適用于液氨儲罐的測量。

 

2.2 隔膜式雙法蘭差壓變送器測量

2.2.1 測量原理（如圖 2 所示）

計算量程：△ P=H xgxρ 1 (Pa）

負遷移量：B ＝ hxgxρ 0 -H 0xgxρ 1 (Pa)

遷移后測量范圍：-B ～ -B+ △ P

因氨為腐蝕性介質，故應采用隔膜式的雙法蘭差壓變送器，ρ 0 為毛細管中所充硅油的密度，h 為兩個法蘭中心高度之差。

 

2.2.2 注意事項

選用隔膜雙法蘭差壓變送器測量液位時，變送器的安裝位置受毛細管長度的制約，毛細管長度一般為 2 ～ 10m ，且需要對毛細管采取保護和絕熱措施，故選型時需要特別注意儲罐的法蘭間距，以選擇合適的隔膜差壓變送器。

2.2.3 常見故障分析

1）液位無指示，可能為變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位指示為zui大 (zui小 )，可能為低壓側 (高壓側 )膜片、毛細管壞或封入液泄漏低壓側 (高壓側 )導致引壓閥堵。

3）液位指示為偏大（偏?。?，可能為低壓側 (高壓側 )放空堵頭漏，或低壓側(高壓側)閥門未全開，或儀表未校準。

4）指示值無變化，可能為高、低壓側膜片或毛細管同時損壞，或電路板故障。

 

3 導波雷達液位計

3.1 工作原理

      導波雷達液位計是依據時域反射原理為基礎的雷達液位計，其電磁脈沖以光速沿鋼纜或探棒傳播，當遇到被測介質表面時，雷達液位計的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發射裝置，發射裝置與被測介質表面的距離 D 與脈沖在其間的傳播時間 t成正比 :

D=c*t/2 ，其中 c為光速。經計算得出液位高度。

導波雷達液位計根據結構的不同，可分為桿式探頭和纜式探頭。一般桿式探頭的測量范圍為 0 ～ 4m ，僅適用于小型儲罐的液位測量；纜式探頭的測量范圍為 0 ～ 30m ，與桿式相比運輸也更方便。因此，液氨儲罐液位測量常選用纜式導波雷達液位計。

 

3.2 安裝方式及注意事項

圖 3 中，左側儀表為纜式導波雷達液位計的安裝示意圖。

1）連接方式為頂部法蘭安裝，法蘭壓力等級不低于儲罐的壓力等級。

2）確定頂部法蘭的安裝位置后，應在法蘭中心正下方容器底部位置，由設備專業提前制作用于固定纜繩探頭的安裝支架。

3）纜式探頭端部重錘應帶有螺栓孔，用于在容器底部用螺栓固定纜繩，但要注意纜繩不能拉得太緊。纜繩的長度需要根據頂部法蘭位置及固定支架高度計算后取合適值。

4）不得將探頭安裝在進出料口附近，并盡量遠離管壁和罐內設施，確保探頭不接觸罐內的任何設備，以防止抑制波的干擾。

 

3.3 常見故障分析

1）液位無指示，可能為導波雷達變送器硬件故障或連接線路故障。

2）液位持續不變，可能因導波纜繩已與設備內部構件接觸或有強烈的干擾回波。

3）液位不穩定、波動較大，可能為干擾回波增強或因液氨進出導致液面不穩定。

 

纜式導波雷達液位計，采用兩線制 24V DC 回路供電，信號沿纜繩傳播，能量損失小，反射信號強，測量精度高（可達 ±0.05% ），信號穩定，性能可靠，運行成本低，具有明顯優點，尤其適用于大型儲罐的液位測量。

 

4、外置式液位計

外置超聲波液位計采用回波測距原理及數字信號處理技術，通過非接觸方式即可測量儲罐內的液位。液位測量時，控制器的探頭安裝在容器外壁底部，然后將調制過的高頻超聲波脈沖在容器壁和液體中傳播，經過液面反射回來后，由探頭檢測到回波信號。通過對這種反射特性的檢測和計算，可判斷出容器內液位的位置。這種液位計的生產廠家具有專利特性，其優缺點均比較明顯，可作為一種輔助測量手段。

 

優點：因為其安裝在設備外部，完全不接觸介質，屬于非接觸測量，比較安全，不需要停車，可在線維護。

缺點：當儲罐進出液頻繁波動時，液位測量容易會出現延時，且容易受周邊環境和條件干擾，誤差較大，測量不準確。

 

注意事項：《自動化儀表選型設計規范》7.2.13條的規定，外測式液位計選型時，不宜用于聯鎖、報警系統的液位測量。

 

5 結束語

隨著測量技術的發展，各種類型的儀表也不斷發展成熟，能達到精確測量、滿足控制和聯鎖的要求。液氨作為一種危險化學品，其儲罐的測量必須滿足國家相關規范和工藝的要求?，F行工藝設計時，液氨儲罐均已配置液位檢測儀表，而且同一儲罐至少配備兩種不同類別的液位計，并設置報警、聯鎖系統。自控設計人員在選型時，應根據工藝要求、儲罐結構特點、產品質量、維護及經濟性等方面綜合考慮，選擇合適的儀表組合方式，實現液氨儲罐的液位監控。