磁翻板液(yè)位計應用液(yè)氨儲(chǔ)罐液位的控製技巧分(fēn)析(xī)

本(běn)文概述　　

液氨(ān)作為一種(zhǒng)重(zhòng)要(yào)的(dí)化工原料
，若不加以妥善的儲(chǔ)存與(yǔ)保管
，將會(huì)產(chǎn)生很大(dà)的危害性(xìng)
，液氨在工業上應用寬(kuān)泛(fàn)
，具有(yǒu)腐(fǔ)蝕(shí)性且容(róng)易揮發
，它是(shì)一(yī)種無色(sè)透明流動(dòng)液體
，易燃(rán)，有毒(dú)，有強烈(liè)刺激性氣(qì)味(wèi)
，低濃度氨對粘膜有(yǒu)刺(cì)激作用(yòng)
，高濃(nóng)度氨可造成組織(zhī)溶(róng)解(jiě)壞死
，對(duì)人(rén)體具(jù)有(yǒu)較(jiào)大(dà)危(wēi)害
。與(yǔ)空氣混合能形成爆炸性混合物
，在(zài)遇(yù)到明(míng)火(huǒ)，高熱(rè)能(néng)時可以引起燃(rán)燒(shāo)爆炸
。所以其化學(xué)變(biàn)亂發生率(shuài)很(hěn)高
。因此必(bì)須對液氨儲罐(guàn)的液(yè)位(wèi)進(jìn)行(háng)控製
。因此對(duì)液氨儲罐液位(wèi)的(dí)監控非常(cháng)重要
。磁(cí)翻板液位計結構簡(jiǎn)單，觀察直(zhí)觀
，寬(kuān)泛應(yīng)用於(yú)石(shí)油，化工(gōng)，造紙(zhǐ)等(děng)平台
，其遠程傳輸(shū)的控製(zhì)可以采用(yòng)電阻傳感(gǎn)器法和差(chà)壓變(biàn)送(sòng)器(qì)法(fǎ)兩(liǎng)種技(jì)巧
。文中(zhōng)對這兩種技巧進行分(fēn)析(xī)
，並介紹了應用(yòng)實例
，對(duì)選定和應用(yòng)液氨儲罐液位(wèi)控(kòng)製技巧提供(gōng)參考
。

　　1液氨的特(tè)性(xìng)

　　液氨是重(zhòng)要(yào)的化工原(yuán)料(liào)
，寬(kuān)泛應用(yòng)於石油，化工(gōng)，造(zào)紙等(děng)平(píng)台(tái)
。為運輸(shū)及儲存便(biàn)利
，通常(cháng)將(jiāng)氣態的(dí)氨(ān)氣(qì)通(tōng)過(guò)加壓或冷卻(què)得到液(yè)態氨
，儲(chǔ)存(cún)於耐(nài)壓(yā)鋼瓶或(huò)儲罐中(zhōng)
。罐裝(zhuāng)運(yùn)輸用(yòng)鋼(gāng)瓶或槽(cáo)車以及(jí)儲(chǔ)存用的(dí)儲(chǔ)罐等應符(fú)合汽瓶安(ān)全(quán)監察規程》，《固定式壓力容器(qì)安全技術監(jiān)察規程(chéng)》等有關規(guī)定
。允(yǔn)許重量(liáng)充(chōng)裝係數為o.s2kg/L
。由於液(yè)氨(ān)具有(yǒu)腐(fǔ)蝕性(xìng)且(qiě)容易揮發
，化(huà)學(xué)變亂(luàn)發生率(shuài)很(hěn)高
，因(yīn)此液(yè)氨(ān)鋼瓶應存放(fàng)於庫房(fáng)或(huò)有棚(péng)的平台上(shàng)
。露(lòu)天堆放時(shí)
，應以帳(zhàng)篷(péng)隱瞞
，防(fáng)止(zhǐ)日(rì)光直(zhí)射(shè)
。儲(chǔ)罐中(zhōng)的(dí)液(yè)氨(ān)液(yè)位應(yīng)進(jìn)行(háng)嚴格監控(kòng)
。

　　2液(yè)氨(ān)儲罐的(dí)液位(wèi)控製(zhì)

　　2.1控(kòng)製技(jì)巧

　　磁翻板液位(wèi)計(jì)是(shì)根據磁極(jí)藕合原(yuán)理，阿基(jī)米(mǐ)德(dé)(浮力定律)等原理(lǐ)
，結(jié)合機械傳動(dòng)的(dí)特性而(ér)開發研製的一種專門(mén)用(yòng)於液(yè)位(wèi)測(cè)量(liáng)的裝置
。該裝置(zhì)具有結構(gòu)簡單(dān)
，觀(guān)察直(zhí)觀，清(qīng)晰
，不堵塞(sāi)，不(bù)滲漏
，安(ān)裝(zhuāng)方便
，維修簡單(dān)等特(tè)點
，口(kǒu)前寬泛(fàn)應(yīng)用(yòng)於石油(yóu)，化工，造紙，汙水(shuǐ)處理等工業平(píng)台
。

　　為了實(shí)現遠程監(jiān)控
，根據相(xiāng)關(guān)標準及要求增(zēng)加液位(wèi)變送(sòng)裝置
，以輸出多種電(diàn)信號(hào)
，到達遠(yuǎn)程(chéng)測量(liáng)和監控(kòng)的口(kǒu)的
。其中(zhōng)
，4}20mA電流(liú)信號(hào)是相(xiāng)對(duì)常用(yòng)的一(yī)種
。在現場監測液(yè)位的同(tóng)時(shí)
，將液(yè)位的變更(gēng)通(tōng)過變送器(qì)，傳感器(qì)，綫(xiàn)纜(lǎn)及(jí)儀(yí)表(biǎo)傳(chuán)到(dào)控製室
，實現(xiàn)遠(yuǎn)程(chéng)監(jiān)測和(hé)控製
。

　　電(diàn)阻傳感(gǎn)器(qì)和差(chà)壓變(biàn)送(sòng)器是口前(qián)液位(wèi)測(cè)量和(hé)控(kòng)製的常用裝置
。由於(yú)這兩種裝(zhuāng)置原理不同
，因此要(yào)根(gēn)據(jù)所測(cè)介質的性(xìng)質(zhì)以(yǐ)及所(suǒ)處(chǔ)的環(huán)境而選定正(zhèng)確(què)的(dí)測(cè)量和(hé)監(jiān)控技巧(qiǎo)
，才(cái)能到達測量(liáng)和(hé)監控(kòng)的口的(dí)
。

　　2.2遠傳磁翻板液位計(jì)結(jié)構及原(yuán)理(lǐ)

　　磁翻(fān)板液位(wèi)計是(shì)根(gēn)據浮力原理和磁性(xìng)藕合(hé)作(zuò)用而實(shí)現液位測量(liáng)及(jí)現場顯示(shì)的(dí)儀器
。當被測(cè)容器中的液位(wèi)升(shēng)降時
，液(yè)位(wèi)計(jì)測量管中的(dí)磁性(xìng)浮子也隨之(zhī)升降(jiàng)
。磁性浮子(zǐ)根據檢(jiǎn)測(cè)介(jiè)質的設定(dìng)密(mì)度製造(zào)(如(rú)圖1所示(shì))
。浮(fú)子的磁位(wèi)置麵與介(jiè)質液麵始(shǐ)終平(píng)齊
。浮子內的磁鋼(gāng)通過磁藕(ǒu)合(hé)傳遞信(xìn)號(hào)到現(xiàn)場指(zhǐ)示器(qì)
，驅(qū)動(dòng)紅(hóng)，白(bái)翻柱(zhù)翻(fān)轉1800
，當液位上升時
，翻(fān)柱由(yóu)白色轉為血色
，當液(yè)位(wèi)下降時(shí)
，翻柱(zhù)由(yóu)血(xiě)色(sè)轉為(wéi)白(bái)色
，指示(shì)器的(dí)紅(hóng)，白(bái)界(jiè)位處為容器內介質(zhì)液(yè)位的(dí)實(shí)際高度
，從(cóng)而(ér)實(shí)現(xiàn)液位的(dí)現(xiàn)場指示(shì)
。

將磁翻板液位計與(yǔ)差(chà)壓變送器，固(gù)定(dìng)板(bǎn)，正負壓連接管(guǎn)等(děng)組(zǔ)合構(gòu)成了(liǎo)遠傳(chuán)磁(cí)翻(fān)板液位計
，固(gù)定(dìng)板與(yǔ)主導管(guǎn)下端固(gù)定
。正(zhèng)壓連(lián)接管分別與(yǔ)磁翻板液位(wèi)計下(xià)法(fǎ)蘭(lán)連(lián)接管和(hé)差壓(yā)變送(sòng)器正(zhèng)壓口連接(jiē)
，負壓連(lián)接(jiē)管分(fēn)別與磁翻(fān)板(bǎn)液位計上(shàng)法蘭連接(jiē)管和(hé)差壓變送(sòng)器(qì)負(fù)壓(yā)口(kǒu)連接(jiē)(如圖(tú)5所示)
。根據(jù)液(yè)體(tǐ)靜壓與(yǔ)高(gāo)度(dù)成正比的原(yuán)理
，通(tōng)過(guò)敏感(gǎn)元件的壓(yā)阻效(xiào)應(yīng)將(jiāng)靜(jìng)壓轉換成(chéng)電信號
，經過溫度補償和綫性(xìng)校正(zhèng)
，轉換成(chéng)4一20mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出(chū)
，到達(dá)顯示(shì)，控製，調(tiáo)節和報警的(dí)口的(dí)
。

　　圖(tú)5遠(yuǎn)傳(chuán)磁翻板液位計(差(chà)壓(yā)式(shì))

　　3兩(liǎng)種液(yè)氨儲罐(guàn)液(yè)位(wèi)控製技巧分(fēn)析(xī)

　　3.1電(diàn)阻(zǔ)式控製和(hé)差壓(yā)式(shì)控製共同點

　　就地(dì)顯示無須電(diàn)源
，顯示片麵和(hé)介質*隔離(lí)
，不會因介質汙(wū)染顯(xiǎn)示(shì)條(tiáo)而使(shǐ)觀測受(shòu)到影(yǐng)響(xiǎng)
，根據用(yòng)戶(hù)需要(yào)調(tiáo)節開關點位置(zhì)
，安(ān)裝方便
。液位變送器(qì)二綫製(zhì)4一(yī)20mADC標準信號輸出
，可實現遠距(jù)離監測或控製(zhì)
。維護量小
，維(wéi)修(xiū)費(fèi)用低(dī)
。

　　對高(gāo)溫(wēn)和(hé)高壓測(cè)量(liáng)相對適用(yòng)
，特別是(shì)磁(cí)翻板(bǎn)液(yè)位(wèi)計可用於(yú)各種塔，罐(guàn)，槽，球(qiú)形(xíng)容(róng)器和(hé)汽鍋等設備(bèi)的介質(zhì)液(yè)位檢測
。可(kě)以做(zuò)到高(gāo)密封，零(líng)泄漏(lòu)和適應高(gāo)溫(wēn)，腐蝕(shí)性(xìng)條件下的(dí)液(yè)位測量
，安全可(kě)靠(kào)
，全(quán)過(guò)程測(cè)量(liáng)無盲區
，讀數(shù)直觀
，且測(cè)量範圍(wéi)大(dà)
。特(tè)別(bié)是(shì)現(xiàn)場(cháng)指(zhǐ)示片麵(miàn)
，由於不(bù)與液體(tǐ)介(jiè)質(zhì)直(zhí)接接觸
，所以對(duì)高溫，有毒，有害，強(qiáng)腐蝕性(xìng)介(jiè)質
，具有*性(xìng)
。

　　3.2電阻式(shì)控(kòng)製和差(chà)壓(yā)式控製區(qū)別

　　3.2.1電阻(zǔ)式控製

　　磁性浮(fú)子隨液(yè)位(wèi)上下挪(nuó)動(dòng)
，現(xiàn)場是通(tōng)過磁(cí)藕合翻(fān)柱翻轉(zhuǎn)
，遠傳信(xìn)號(hào)是(shì)通過幹(gān)簧管(guǎn)吸合
，改(gǎi)變電阻鏈阻值
。對應液位位置分別傳遞(dì)現場指示(shì)信(xìn)號，遠傳(chuán)信號(hào)
。如果(guǒ)容(róng)器(qì)介質(zhì)密度相對設(shè)定密度增(zēng)大時
，實(shí)際液麵(miàn)低(dī)於現場指示液麵(miàn)和遠(yuǎn)傳(chuán)信(xìn)號液麵(指示液麵和(hé)遠傳(chuán)信(xìn)號(hào)液麵等高(gāo)同(tóng)步)
。介(jiè)質密度減(jiǎn)小(xiǎo)時(shí)
，實(shí)際液麵高於(yú)現(xiàn)場指(zhǐ)示(shì)液(yè)麵和(hé)遠傳信(xìn)號(hào)液麵(miàn)(指示液(yè)麵和(hé)遠傳信號(hào)液麵等高同步(bù))
。密(mì)度(dù)差值一定(dìng)時
，指(zhǐ)示(shì)，遠(yuǎn)傳誤差是定值
，與液麵高低無(wú)關
。

　　3.2.2差壓(yā)式(shì)控製

　　遠(yuǎn)傳信號是(shì)通過(guò)容(róng)器內(nèi)介(jiè)質液體底部壓力(lì)與介(jiè)質液麵(miàn)壓力的(dí)差值確(què)定(dìng)的(密度(dù)的設(shè)定值(zhí)與(yǔ)浮子相(xiāng)像)
。如果容器(qì)介質(zhì)密度(dù)相(xiāng)對設(shè)定密度增(zēng)大(dà)時
，實際(jì)液麵(miàn)低(dī)於(yú)遠(yuǎn)傳信號液麵(miàn)(指示液(yè)麵(miàn)和(hé)遠傳(chuán)信號(hào)液麵不等高)
。介(jiè)質密度減(jiǎn)小(xiǎo)時(shí)
，實際液麵高於遠(yuǎn)傳信號(hào)液麵(指(zhǐ)示液麵(miàn)和(hé)遠傳信號(hào)液(yè)麵(miàn)不(bù)等(děng)高)
。密度(dù)差值一定(dìng)時
，遠傳信號(hào)誤(wù)差(chà)不是定值
。差(chà)值(zhí)隨液麵由(yóu)低(dī)至高成比(bǐ)例擴大
。如(rú)果磁性浮子(zǐ)發(fā)生故(gù)障(浮(fú)子卡住(zhù)，損壞)
，現(xiàn)場(cháng)指示(shì)失靈，遠傳信(xìn)號還可(kě)以(yǐ)使用
。壓(yā)差(chà)變送器(qì)失靈
，現(xiàn)場(cháng)指示還(huán)可以使(shǐ)用
，不影響(xiǎng)監控
，起(qǐ)到(dào)了(liǎo)雙(shuāng)維監控(kòng)作(zuò)用(yòng)

3.3應用(yòng)實(shí)例

　　某液(yè)氨(ān)儲(chǔ)罐(guàn)的實際(jì)使(shǐ)用溫度(dù)範圍在一50一20℃之(zhī)間
，其(qí)裏麵(miàn)液氨密度的變(biàn)更為702.15一610.28kg/m3m
，測(cè)量(liáng)高度(dù)3000mm
。設定基準(zhǔn)密度(dù)為(wéi)652.02kg/m3m(一100C時)
，磁性浮子總長360mm,磁(cí)鋼位置310mm
。儲(chǔ)罐內裝人(rén)密度為(wéi)702.15kg/畝(mǔ)的(dí)液氨(ān)
，實際液麵在2000mm處
，現場指(zhǐ)示2020mm
，電阻(zǔ)式信(xìn)號為(wéi)2020mm
，壓差(chà)式(shì)信號(hào)為(wéi)2154mm
。實際液(yè)麵(miàn)在500mm
，現(xiàn)場指示520mm
，電(diàn)阻式信號為520mm
，壓差(chà)式信(xìn)號為538mm
。試(shì)驗結果見(jiàn)表1
。

　　從(cóng)表(biǎo)2中可(kě)以(yǐ)看(kàn)出
，差壓(yā)式(shì)控製對(duì)液氨儲(chǔ)罐(guàn)液(yè)位的顯示與現(xiàn)場的磁翻板液(yè)位計的顯(xiǎn)示(shì)數(shù)據(jù)有一(yī)定的偏差(chà)
，這(zhè)種(zhǒng)偏(piān)差(chà)主要是由(yóu)於溫(wēn)度的變更(gēng)引起(qǐ)液氨密(mì)度(dù)的變更(gēng)
，以致(zhì)液(yè)位的(dí)變(biàn)更(gēng)而引起的(dí)
。

　　差壓變送器所(suǒ)測量(liáng)的結果是(shì)壓力(lì)差(chà)
，由(yóu)於儲(chǔ)油(yóu)罐一般(bān)是圓(yuán)柱形(xíng)
，其(qí)截(jié)麵(miàn)圓的(dí)麵(miàn)積S是不變的
，所以△P與高(gāo)度△h成正(zhèng)比
。在(zài)溫(wēn)度(dù)變更(gēng)時
，液(yè)氨的密(mì)度(dù)隨(suí)之變更(gēng)
，液(yè)氨(ān)體積(jī)伸(shēn)展或(huò)收縮
，所以(yǐ)實際液位(wèi)升高或降(jiàng)低(dī)
。如果(guǒ)需(xū)要顯示(shì)實際(jì)液(yè)位
，也可以(yǐ)進(jìn)一步(bù)引人(rén)介(jiè)質(zhì)溫度(dù)補償(cháng)予以(yǐ)辦理
。從(cóng)表(biǎo)1中(zhōng)可以(yǐ)看出
，AlB與(yǔ)C相對(duì)接近
，因(yīn)此
，對於(yú)液(yè)位的(dí)溫(wēn)度(dù)補(bǔ)償可以(yǐ)粗略地(dì)采(cǎi)用密(mì)度(dù)的(dí)比值來進(jìn)行(háng)修正
。如(rú)果想得到修(xiū)正
，可以采(cǎi)取(qǔ)密度變更(gēng)曲綫(xiàn)擬合的(dí)方(fāng)式加(jiā)以辦理
。

　從表1還(huán)可以看出
，電阻式控(kòng)製對(duì)液位的(dí)顯(xiǎn)示(shì)與現(xiàn)場磁翻板液(yè)位(wèi)計(jì)的顯(xiǎn)示一致
，這是(shì)因為磁性浮子(zǐ)與傳感器電(diàn)阻同時滑動
，變更一致(zhì)
，因此顯(xiǎn)示也(yě)是一(yī)致(zhì)的(dí)
。從這(zhè)一點上(shàng)來說
，采(cǎi)用(yòng)電(diàn)阻(zǔ)式控製比(bǐ)采用差(chà)壓式(shì)控製所顯示的(dí)液位(wèi)要得多
。但是如(rú)果磁(cí)性(xìng)浮(fú)子發(fā)生故(gù)障(zhàng)(浮子卡住(zhù)，損壞)
，現場指示，遠傳(chuán)信號(hào)同(tóng)時失靈(líng)
，影(yǐng)響監(jiān)控
。而(ér)差(chà)壓變(biàn)送(sòng)器(qì)法則不(bù)會出現(xiàn)這種(zhǒng)情(qíng)況
，測(cè)量時(shí)具有(yǒu)對(duì)比性
，如發(fā)現(xiàn)二者讀數(shù)不同(tóng)
，可以早發(fā)現(xiàn)儀表故障(zhàng)及(jí)介(jiè)質(zhì)密度變更
，盡早作出修(xiū)正
。

　　4本文(wén)結語(yǔ)

　　液氨儲罐的(dí)液位(wèi)控製采(cǎi)用了(liǎo)磁翻(fān)板液位(wèi)計(jì)現(xiàn)場顯示(shì)與液位遠(yuǎn)傳(chuán)裝置組(zǔ)合的形式實(shí)現
。由液位(wèi)遠傳(chuán)裝置信(xìn)號轉(zhuǎn)換(huàn)成(chéng)二綫(xiàn)製4}20mADC標(biāo)準信號輸(shū)出(chū)
，該信號可(kě)方便(biàn)地與數(shù)顯(xiǎn)表(biǎo)配套使用(yòng)
，從(cóng)而(ér)到達(dá)顯(xiǎn)示，控(kòng)製(zhì)，調(tiáo)節和(hé)報警的口(kǒu)的(dí)
，增(zēng)加(jiā)了液氨(ān)儲罐液(yè)位監(jiān)控(kòng)的(dí)可靠性
。本(běn)文介(jiè)紹的(dí)兩(liǎng)種控製(zhì)技巧(qiǎo)各(gè)有(yǒu)利弊
，但從安全(quán)性(xìng)考(kǎo)慮
，推薦采(cǎi)用(yòng)磁翻(fān)板液位計與差壓變(biàn)送器(qì)結合(hé)的技(jì)巧(qiǎo)對液氨(ān)儲罐液位進(jìn)行監控
。