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介紹單法蘭液位計、雷達液位計、磁翻板液位計的原理、特點,以及它們在石化罐區(qū)中不同儲罐和不同介質(zhì)中的應用
在石化行業(yè)的罐區(qū)里,儲罐種類繁多,包括:球罐、內(nèi)浮頂罐和固定頂罐。儲罐的容量大小不等。存儲的介質(zhì)有粘度大且流動性差的原油和渣油,有介電常數(shù)較小的液化烯烴,有腐蝕性強的酸性物質(zhì)等。對于這些儲罐的液位測量,常用的有法蘭式液位計、雷達液位計、伺服液位計和光導液位計,筆者分別介紹各類液位計的原理、特點以及在石化罐區(qū)不同儲罐和不同介質(zhì)中的適用性,以獲得更加準確的測量結(jié)果,保證裝置的正常和安全生產(chǎn)。
1、法蘭式液位計
單法蘭液位計是根據(jù)液位產(chǎn)生的壓力與液位高度成正比的原理進行液位測量的,通過壓力反映液位的高度H,即H = p /ρg,其中ρ 是介質(zhì)密度,p 為液體產(chǎn)生的壓力。可見,液位的高度和介質(zhì)的密度有關(guān)聯(lián),但密度往往隨溫度變化而變化,從而使液位也發(fā)生變化。表1 是乙醇壓力為50kPa 時,在不同溫度下對應的液位高度??梢钥闯觯煌瑴囟葘е旅芏炔煌?,對液位高度的測量結(jié)果影響也很大。
對于帶壓儲罐,單法蘭液位計不再適用。儲罐底部的壓力是罐內(nèi)壓力與液體產(chǎn)生壓力之和,單法蘭液位計無法區(qū)分是液位變化還是儲罐內(nèi)壓力變化引起的液位高度變化。在這種情況下可使用雙法蘭液位計,在儲罐頂部氣相空間的位置設置一個取壓口,通過上下兩個取壓口之間的壓力差來測量液位。單﹑雙法蘭液位計的價格比雷達液位計、伺服液位計和光導液位計要便宜得多,對于液位測量要求不高的儲罐建議采用此類液位計。
另外,不同型號的單、雙法蘭液位計都適用于粘稠、易結(jié)晶、強腐蝕或劇毒性的介質(zhì)。錦州開元石化有限責任公司的2 000m3 的渣油常壓儲罐,由于工藝對液位測量精度要求不高,就使用的是插入筒式單法蘭液位計,現(xiàn)場使用狀況良好。
2 雷達液位計
雷達液位計在測量過程中雷達發(fā)射電磁波,這些波經(jīng)被測對象表面反射后,被天線接收。
目前,雷達液位計普遍采用調(diào)頻連續(xù)波( FMCW)技術(shù),即在一定時間發(fā)射呈線性變化的頻率。由于電磁波的傳輸速度為常數(shù),通過測量發(fā)射某一頻率和接收到該頻率的時間,就可以計算出罐的液面空高距離D。設定罐高度H后,雷達液位計的內(nèi)部軟件就可以計算出液位的高度L = H - D。在選擇雷達液位計時,要考慮的一個參數(shù)就是介電常數(shù)。雷達液位計的測量效果會受到介質(zhì)介電常數(shù)值的影響。為了便于理解介電常數(shù),可與“電介質(zhì)”在一起。“電介質(zhì)”是電導率低的物質(zhì)。電導率低,介質(zhì)的絕緣性好,或者說介電常數(shù)低; 電導率高的,介電常數(shù)就高,介電常數(shù)越高,雷達反射信號越強,液位計的測量效果就越好。在石化罐區(qū),對于介質(zhì)介電常數(shù)小的儲罐( 如烯烴) ,使用雷達液位計測量液位時效果差,經(jīng)常出現(xiàn)假液位現(xiàn)象。
雷達液位計的測量方式屬于非接觸式,不受介質(zhì)的粘度、密度和腐蝕性影響。要使雷達液位計實現(xiàn)準確測量,良好的安裝是*的,安裝時應該使雷達波避免照射到罐里的障礙物( 如:管道、加強桿、攪拌器及物料的入口等) ,如果雷達波照射到這些強反射的金屬物體上,產(chǎn)生的回波會遠比介質(zhì)的回波強,對介質(zhì)的測量就會出現(xiàn)不準的現(xiàn)象。為了避免液面波動或其他干擾,應在儲罐里安裝雷達導波管,使雷達波在導波管里傳送。另外對于內(nèi)浮頂罐,雷達可以通過導波管測量浮盤以下的液位。導波管制作時要求內(nèi)壁光滑無毛刺,因為即使是很小的金屬毛刺,對雷達波的反射都要強于介質(zhì)對波的反射,會對雷達產(chǎn)生干擾,導致誤判液面。
介質(zhì)的特性也影響雷達液位計的正常使用。錦州開元石化有限責任公司的瀝青中間罐,用雷達液位計測量效果就不佳。在瀝青進入罐時,約200℃的瀝青產(chǎn)生量煙氣,這類煙氣對雷達的電磁波產(chǎn)生反射,使雷達不能正確判斷液面,致使雷達液位計的測量效果不佳。此外,瀝青煙氣會在雷達喇叭口處凝結(jié),日久凝結(jié)成了油狀物質(zhì),而這類油狀物質(zhì)又很難擦除干凈,影響了雷達液位計的準確測量。
3、磁翻板液位計
3.1工作原理
磁翻板液位計根據(jù)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(nèi)的*磁鋼通過磁耦合傳遞到現(xiàn)場指示器,驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°,當液位上升時,翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色,當液位下降時,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)液位的實際高度,從而實現(xiàn)液位的指示.
3.2 安裝方式及注意事項
RZ-UHZ系列側(cè)裝式磁翻板液位計產(chǎn)品可以做到高密封、防泄漏和在高溫、高壓、高粘度、強腐蝕性條件下安全可靠地測量液位,全過程測量無盲區(qū)、顯示醒目,讀數(shù)直觀,并且測量范圍大,配上液位報警、控制開關(guān),可實現(xiàn)液位或界位的上下限報警和控制,配上液位變送器可將液位界位信號轉(zhuǎn)換成二線制4~20mADC的標準信號,實現(xiàn)遠距離檢測、指示、記錄與控制。
結(jié)束語
筆者所述的3種液位計都有各自的特點、優(yōu)勢、適用范圍和局限性。對于不同的應用場合,要根據(jù)具體的工藝狀況和液位計的特點與適用性進行選型,才能使液位計發(fā)揮優(yōu)勢,進行相關(guān)液位的準確測量,保證裝置的正常、安全生產(chǎn)。
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