【摘要】介紹單法蘭液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)的原理、特點(diǎn),以及它們在石化罐區(qū)中不同儲罐和不同介質(zhì)中的應(yīng)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(dòng)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(qiáng)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(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、伺服液位計(jì)和光導(dǎo)液位計(jì),筆者分別介紹各類液位計(jì)的原理、特點(diǎn)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(zhǔn)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(jì)
單法蘭液位計(jì)是根據(jù)液位產(chǎn)生的壓力與液位高度成正比的原理進(jìn)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(shí),在不同溫度下對應(yīng)的液位高度。可以看出,不同溫度導(dǎo)致密度不同,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(jì)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(jì)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(jì),在儲罐頂部氣相空間的位置設(shè)置一個(gè)取壓口,通過上下兩個(gè)取壓口之間的壓力差來測量液位。單﹑雙法蘭液位計(jì)的價(jià)格比雷達(dá)液位計(jì)、伺服液位計(jì)和光導(dǎo)液位計(jì)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(jì)。
另外,不同型號的單、雙法蘭液位計(jì)都適用于粘稠、易結(jié)晶、強(qiáng)腐蝕或劇毒性的介質(zhì)。錦州開元石化有限責(zé)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(jì),現(xiàn)場使用狀況良好。
2 雷達(dá)液位計(jì)
雷達(dá)液位計(jì)在測量過程中雷達(dá)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(dá)液位計(jì)普遍采用調(diào)頻連續(xù)波( FMCW)技術(shù),即在一定時(shí)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(shí)間,就可以計(jì)算出罐的液面空高距離D。設(shè)定罐高度H 后,雷達(dá)液位計(jì)的內(nèi)部軟件就可以計(jì)算出液位的高度L = H - D。在選擇雷達(dá)液位計(jì)時(shí),要考慮的一個(gè)參數(shù)就是介電常數(shù)。雷達(dá)液位計(jì)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)”聯(lián)系在一起。“電介質(zhì)”是電導(dǎo)率低的物質(zhì)。電導(dǎo)率低,介質(zhì)的絕緣性好,或者說介電常數(shù)低; 電導(dǎo)率高的,介電常數(shù)就高,介電常數(shù)越高,雷達(dá)反射信號越強(qiáng),液位計(jì)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(dá)液位計(jì)測量液位時(shí)效果差,經(jīng)常出現(xiàn)假液位現(xiàn)象。
雷達(dá)液位計(jì)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(dá)液位計(jì)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量,良好的安裝是必不可少的,安裝時(shí)應(yīng)該使雷達(dá)波避免照射到罐里的障礙物( 如:管道、加強(qiáng)桿、攪拌器及物料的入口等) ,如果雷達(dá)波照射到這些強(qiáng)反射的金屬物體上,產(chǎn)生的回波會遠(yuǎn)比介質(zhì)的回波強(qiáng),對介質(zhì)的測量就會出現(xiàn)不準(zhǔn)的現(xiàn)象。為了避免液面波動(dòng)或其他干擾,應(yīng)在儲罐里安裝雷達(dá)導(dǎo)波管,使雷達(dá)波在導(dǎo)波管里傳送。另外對于內(nèi)浮頂罐,雷達(dá)可以通過導(dǎo)波管測量浮盤以下的液位。導(dǎo)波管制作時(shí)要求內(nèi)壁光滑無毛刺,因?yàn)榧词故呛苄〉慕饘倜蹋瑢走_(dá)波的反射都要強(qiáng)于介質(zhì)對波的反射,會對雷達(dá)產(chǎn)生干擾,導(dǎo)致誤判液面。
介質(zhì)的特性也影響雷達(dá)液位計(jì)的正常使用。錦州開元石化有限責(zé)任公司的瀝青中間罐,用雷達(dá)液位計(jì)測量效果就不佳。在瀝青進(jìn)入罐時(shí),約200℃的瀝青產(chǎn)生量煙氣,這類煙氣對雷達(dá)的電磁波產(chǎn)生反射,使雷達(dá)不能正確判斷液面,致使雷達(dá)液位計(jì)的測量效果不佳。此外,瀝青煙氣會在雷達(dá)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(dá)液位計(jì)的準(zhǔn)確測量。
3、磁翻板液位計(jì)
3.1工作原理
磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當(dāng)被測容器中的液位升降時(shí),液位計(jì)主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降,浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到現(xiàn)場指示器,驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°,當(dāng)液位上升時(shí),翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色,當(dāng)液位下降時(shí),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(shí)際高度,從而實(shí)現(xiàn)液位的指示.
3.2 安裝方式及注意事項(xiàng)
請看這兩篇文章:關(guān)于磁翻板柱液位計(jì)安裝前以及安裝時(shí)的11點(diǎn)注意事項(xiàng)、
磁翻板液位計(jì)在安裝使用前必須遵守的條件、
相信看完之后一定會了解磁翻板液位計(jì)的安裝方式及注意事項(xiàng)。
SCUHZ系列側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)產(chǎn)品可以做到高密封、防泄漏和在高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)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(bào)警、控制開關(guān),可實(shí)現(xiàn)液位或界位的上下限報(bào)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(biāo)準(zhǔn)信號,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jì)都有各自的特點(diǎn)、優(yōu)勢、適用范圍和局限性。對于不同的應(yīng)用場合,要根據(jù)具體的工藝狀況和液位計(jì)的特點(diǎn)與適用性進(jìn)行選型,才能使液位計(jì)發(fā)揮優(yōu)勢,進(jìn)行相關(guān)液位的準(zhǔn)確測量,保證裝置的正常、安全生產(chǎn)。