韓陽(yáng)

[摘 ? ?要]在化工企業(yè)中，液位測(cè)量是化工生產(chǎn)操作過(guò)程中重要技術(shù)之一，也是聚乙烯裝置儀表測(cè)控的組成部分。目前，液位測(cè)量?jī)x種類(lèi)較多，各種液位測(cè)量?jī)x具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠適用于不同的工藝條件和環(huán)境，實(shí)際應(yīng)用的成效也各不相同。相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)生產(chǎn)工藝條件及環(huán)境，對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行合理選擇，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)裝置液位情況的精準(zhǔn)判斷。就聚乙烯裝置常用液位測(cè)量?jī)x表的工作原理、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及選型要點(diǎn)等進(jìn)行分析，為儀表選型應(yīng)用提供參考。

[關(guān)鍵詞]聚乙烯裝置;液位儀表;選型要點(diǎn)

[中圖分類(lèi)號(hào)]X783 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]In chemical enterprises， liquid level measurement is one of the important technologies in the chemical production operation process， and is also an integral part of the instrumentation measurement and control of polyethylene devices. At present， there are many kinds of liquid level measuring instruments， which have different characteristics and application advantages and can be applied to different process conditions and environments， and the actual application effectiveness also varies， so the relevant technical personnel need to make reasonable selection of measuring instruments according to the production work art conditions and environment， so as to achieve accurate judgment of the liquid level situation of the whole device. This paper analyzes the working principle， application advantages and selection points of commonly used level measuring instruments for polyethylene devices， and provides reference for instrument selection and application.

[Keywords]polyethylene plant; level instrumentation; selection point

聚乙烯裝置液位測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性在化工生產(chǎn)中至關(guān)重要，因此為了確保液位測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，需要對(duì)常用液位儀表的工作原理和特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合各種測(cè)量?jī)x表的特點(diǎn)對(duì)其選型注意事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，從而能夠更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境、控制需求以及工藝條件等。

1 磁浮子液位計(jì)選型應(yīng)用分析

1.1 工作原理

此液位測(cè)量?jī)x主要利用放置于非磁性金屬管中的磁性浮子，通過(guò)管中液位的變化，對(duì)管內(nèi)液位進(jìn)行測(cè)量，也稱(chēng)為磁翻板液位計(jì)。在非磁性金屬管外部，對(duì)利用多個(gè)雙色磁性浮子翻板通過(guò)上下排列所組成的一個(gè)指示單元進(jìn)行安裝，隨介質(zhì)液位的變化，磁性浮子會(huì)呈現(xiàn)下降或上升，同時(shí)磁翻板因其移動(dòng)時(shí)磁性浮球的吸引力作用而使其出現(xiàn)180°翻轉(zhuǎn)，同時(shí)磁翻板能夠借助于顏色的改變對(duì)介質(zhì)液位進(jìn)行反映。在實(shí)際的應(yīng)用中，每塊磁翻板高度通常被設(shè)置為10 mm，所以?xún)x表測(cè)量精度控制在±10 mm之內(nèi)。

1.2 儀表特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

此液位測(cè)量?jī)x表采用金屬結(jié)構(gòu)，密封性及機(jī)械強(qiáng)度較高，使用過(guò)程中不容易出現(xiàn)泄漏和破裂等問(wèn)題。翻柱或圓形翻板的指示顏色鮮艷，指示清晰，與其他透明玻璃或平板液位流量計(jì)相較之下，更有利于觀察讀數(shù)，不容易出現(xiàn)模糊不清以及被污的情況。此類(lèi)測(cè)量?jī)x表的材料可以選用的范圍比較廣，主要以普通不銹鋼作為其標(biāo)準(zhǔn)材料，同時(shí)也可以采用選擇PTFE、PVC、哈氏合金、鈦合金等專(zhuān)用材料，另外還可以考慮采用玻璃襯里及PVC襯里，可應(yīng)用于高溫、高壓工況，同時(shí)還可測(cè)量腐蝕性介質(zhì)。

1.3 選型要點(diǎn)

此類(lèi)液位測(cè)量?jī)x表適用于存在有毒或者低壓等環(huán)境中的介質(zhì)以及存在低溫、高壓等環(huán)境中的場(chǎng)合，但不適用于存在測(cè)量外部介質(zhì)密度之間的誤差小于150 kg/m3、測(cè)量?jī)?nèi)部液位介質(zhì)密度之間的誤差小于400 kg/m3、介質(zhì)溫度之間的誤差大于350 ℃以及介質(zhì)黏度之間的誤差大于600 mPa·s等環(huán)境中的場(chǎng)合。

磁浮子液位計(jì)的法蘭中心線在上下步進(jìn)時(shí)的高度以100 mm為佳，同時(shí)上下一個(gè)法蘭中心線之間的高度也不宜超過(guò)5000 mm。目前不少制造廠還可按照客戶(hù)實(shí)際需求，對(duì)測(cè)量范圍以10 mm的整數(shù)倍數(shù)的液位計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)，因此在進(jìn)行選型采購(gòu)時(shí)可進(jìn)一步對(duì)儀表類(lèi)型進(jìn)行確認(rèn)。

磁浮子液位計(jì)的測(cè)量范圍≤3 000 mm時(shí)，其中連接法蘭的尺寸宜控制在DN50，磁浮子液位計(jì)的測(cè)量范圍>3 000 mm時(shí)，其中連接法蘭的尺寸宜控制在DN80。另外，法蘭在使用時(shí)的壓力級(jí)別需要保證與設(shè)備及其配管有關(guān)的規(guī)定完全符合。

磁浮子液位計(jì)需要通過(guò)設(shè)置一個(gè)排污與放空的接口，以及一個(gè)成套的排污閥和放空的堵頭，并且還可以運(yùn)用球閥或者閘門(mén)作為排污閥。

2 差壓式液位變送器選型應(yīng)用分析

2.1 特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

此液位測(cè)量?jī)x在聚乙烯設(shè)備和裝置的測(cè)量中應(yīng)用范圍廣泛，作為一種信號(hào)遠(yuǎn)傳型的液位測(cè)量?jī)x表，它具有較廣泛的應(yīng)用范圍，能夠適用于各種高黏度、低壓、高溫以及弱酸性腐蝕等應(yīng)用場(chǎng)合，主要是利用測(cè)量容器內(nèi)的液柱所產(chǎn)生的靜壓對(duì)液位高度進(jìn)行計(jì)算;根據(jù)測(cè)量量程不同，對(duì)相應(yīng)型號(hào)的變送器進(jìn)行了選擇，具有較大的測(cè)量范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)全量程無(wú)盲區(qū)存在;此類(lèi)型的液位計(jì)量?jī)x在設(shè)備上具有很好的穩(wěn)定性和測(cè)試可靠性，以及長(zhǎng)時(shí)間使用壽命，有效地降低了其維修成本;此類(lèi)型的液位測(cè)量?jī)x器可實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)檢測(cè)診斷及遙控?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程集成和整定，并且它們具有較高的測(cè)量精度，其中測(cè)量精度最高可以直接達(dá)到±0.07% f.s，甚至還可以直接達(dá)到±0.035% f.s;其特點(diǎn)是它可以實(shí)現(xiàn)輸出脈沖信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)4 ～20 mA電流信號(hào)和多種協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線通信信號(hào)等，能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)輸出的多樣化。

2.2 選型要點(diǎn)

此類(lèi)液位測(cè)量?jī)x不宜應(yīng)用于測(cè)量程度低于5 kPa的應(yīng)用，測(cè)量中介質(zhì)濃度的變化應(yīng)大于實(shí)際設(shè)計(jì)值5%。針對(duì)易燃易爆、腐蝕性、有毒性、較黏稠、富含懸浮物等顆粒，以及氣相環(huán)境溫度下容易冷凝、難氣化等各種液體的測(cè)量，可以考慮采用薄膜片或者密封型，其中主要包括了單法蘭或雙法蘭兩種類(lèi)型，前者主要適用于一般常壓容器，后者則是采用毛細(xì)管進(jìn)行一定的壓力傳導(dǎo)，應(yīng)該確保兩根毛細(xì)管的長(zhǎng)度相同。插入式膜片密封差壓液位變送器特別適用于容易沉積、難結(jié)晶、易發(fā)生結(jié)焦、高黏度、難以聚合的液體。對(duì)于特殊的環(huán)境條件下，液相極很容易發(fā)生氣化，而且液相極很容易發(fā)生冷凝，并且由于容器中存在著一些高溫、低壓的應(yīng)用，如運(yùn)用普通類(lèi)型的儀器來(lái)測(cè)量其中的液位，就需要按照實(shí)際工況進(jìn)行隔離器、冷凝器、平衡容器等的設(shè)置。

此液位測(cè)量?jī)x表實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要對(duì)量程遷移加強(qiáng)重視，具備帶量程遷移功能，因此需要對(duì)遷移量進(jìn)行設(shè)計(jì)考慮，特別是針對(duì)密度較大的介質(zhì)時(shí)，需要根據(jù)適宜的遷移量對(duì)變送器量程進(jìn)行合理選擇。

在安裝普通差壓液位變送器的工作中，其整個(gè)過(guò)程的連接都需要充分利用一種導(dǎo)壓式的管裝，相對(duì)較為復(fù)雜，同時(shí)也需要加強(qiáng)對(duì)連接管道上的氣體放空口和排污嘴的設(shè)計(jì)，或采用3個(gè)閥組、5個(gè)閥組等來(lái)進(jìn)行配套，甚至有的情況還需要加強(qiáng)對(duì)變送器和一個(gè)導(dǎo)壓式管道的伴熱。當(dāng)采用薄膜片作為密封時(shí)，可以使上述復(fù)雜狀況有效簡(jiǎn)化，并且安裝維護(hù)便捷。因此當(dāng)該類(lèi)設(shè)備條件應(yīng)用時(shí)，宜對(duì)膜片密封型差壓液位變送器進(jìn)行最佳優(yōu)先選擇。

3 音叉液位開(kāi)關(guān)選型應(yīng)用分析

3.1 工作原理

此液位測(cè)量?jī)x表作為聚乙烯裝置中廣泛應(yīng)用的常規(guī)液位測(cè)量?jī)x表，主要由浮筒扭力管傳感器及智能浮筒變送器構(gòu)成。浮筒位置會(huì)隨著界面高度、被測(cè)液體液位或密度的變化而發(fā)生變化，同時(shí)此變化能夠傳遞至扭力管組件，導(dǎo)致其出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，扭力管旋轉(zhuǎn)作用會(huì)傳遞至智能浮筒變送器的杠桿組件，導(dǎo)致杠桿上的磁體發(fā)生移動(dòng)，從而使磁場(chǎng)發(fā)生改變，利用霍爾效應(yīng)傳感器能夠?qū)Υ艌?chǎng)信號(hào)變化進(jìn)行檢測(cè)，并將其轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，以及疊加HART數(shù)字信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行輸出。

3.2 選型要點(diǎn)

此液位測(cè)量?jī)x表測(cè)量范圍應(yīng)不大于2 000 mm，以及負(fù)壓、真空以及液體宜氣化的場(chǎng)合;針對(duì)清潔液體，可采用外浮筒式，同時(shí)利用DN50的法蘭進(jìn)行側(cè)—側(cè)的法蘭連接，同時(shí)采用可旋轉(zhuǎn)表頭，有利于維護(hù)和觀察;內(nèi)浮筒式適用于易凝結(jié)、強(qiáng)腐蝕性、易結(jié)晶、有毒性的介質(zhì)，并在被測(cè)液體擾動(dòng)較大場(chǎng)合加以運(yùn)用時(shí)，需要對(duì)防擾動(dòng)管進(jìn)行加裝;此液位測(cè)量?jī)x表適用溫度范圍較寬，其中被測(cè)介質(zhì)溫度低于0 ℃時(shí)，需要增加延伸管，如最高溫度大于200 ℃時(shí)應(yīng)加裝散熱片，并根據(jù)介質(zhì)溫度對(duì)適宜的傳感器元件材料進(jìn)行選擇;采用外浮筒式需要設(shè)置尺寸為DN15的排污閥;浮筒液位計(jì)帶內(nèi)置溫度傳感器能夠根據(jù)介質(zhì)密度變化實(shí)現(xiàn)溫度變化的自動(dòng)補(bǔ)償，使測(cè)量準(zhǔn)確性有效提高;此液位測(cè)量?jī)x表不適用于密度變化較大的場(chǎng)合，并且如量程低于350 mm時(shí)，會(huì)導(dǎo)致上下法蘭極容易發(fā)生碰撞，因此也不適用;針對(duì)環(huán)境溫度下易凝固的介質(zhì)，需要對(duì)測(cè)量?jī)x表及設(shè)備進(jìn)行伴熱;如EOEG裝置中存在液位測(cè)量范圍在350～2 000 mm的負(fù)壓設(shè)備，可采用外浮筒式。

4 雷達(dá)液位計(jì)選型應(yīng)用分析

4.1 工作原理

作為基于電磁波技術(shù)的非接觸式液位測(cè)量?jī)x表，此液位測(cè)量?jī)x表由電磁波發(fā)射、信號(hào)處理器、接收裝置、顯示單元、天線等部分構(gòu)成。其工作原理主要利用天線對(duì)高頻振蕩器所產(chǎn)生的電磁波進(jìn)行發(fā)射，并對(duì)經(jīng)物料表面反射后的電磁波進(jìn)行接收，再利用信號(hào)處理器對(duì)發(fā)射波及回波的時(shí)差或者頻率差進(jìn)行處理和分析，并對(duì)物料高度進(jìn)行計(jì)算。

4.2 特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

此液位測(cè)量?jī)x表因采用非接觸式測(cè)量，不容易受到被測(cè)介質(zhì)的化學(xué)、物理化學(xué)性質(zhì)影響，具有較為廣泛的應(yīng)用范圍;同時(shí)其發(fā)射的電磁波能夠?qū)崿F(xiàn)真空傳輸，不需要借助任何傳輸介質(zhì)，因此適用于真空工況;具有可靠性良好、測(cè)量范圍廣、維護(hù)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件、盲區(qū)范圍小等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

5 放射性物位計(jì)應(yīng)用分析

作為非接觸式連續(xù)測(cè)量計(jì)，此測(cè)量液位儀表適用于高壓、高溫、易結(jié)晶、高黏度、易結(jié)焦、易爆炸、強(qiáng)腐蝕、低溫或有毒性粉料、粒料等固體料位及液位等測(cè)量。如其他物位儀表無(wú)法使用時(shí)，可采用此測(cè)量液位儀表。另外應(yīng)根據(jù)安全性要求以及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)放射源的強(qiáng)度進(jìn)行選擇，確?，F(xiàn)場(chǎng)射線劑量當(dāng)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)要求。目前此測(cè)量液位儀表在聚乙烯、聚丙烯等裝置中粒料料位的測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前聚乙烯裝置中存在較為多樣、復(fù)雜的液位測(cè)量工況，同時(shí)液位儀表種類(lèi)也較多，在聚乙烯裝置液位測(cè)量應(yīng)用中，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)量場(chǎng)合的測(cè)量要求和具體工況，對(duì)各種液位儀表的適用性和自身特點(diǎn)加強(qiáng)分析，對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)性好、安裝維護(hù)便捷的儀表進(jìn)行選擇，從而使裝置液位測(cè)量需要得以有效滿足。

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