本文概述
液氨作為一種重要的化工原料，若不加以妥善的儲(chǔ)存與保管，將會(huì)產(chǎn)生很大的危害性，液氨在工業(yè)上應(yīng)用寬泛，具有腐蝕性且容易揮發(fā)，它是一種無色透明流動(dòng)液體，易燃、有毒、有強(qiáng)烈刺激性氣味，低濃度氨對(duì)粘膜有刺激作用，高濃度氨可造成組織溶解壞死，對(duì)人體具有較大危害。與空氣混合能形成爆炸性混合物，在遇到明火、高熱能時(shí)可以引起燃燒爆炸。所以其化學(xué)變亂發(fā)生率很高。因此必須對(duì)液氨儲(chǔ)罐的液位進(jìn)行控制。因此對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位的監(jiān)控非常重要。磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、觀察直觀，寬泛應(yīng)用于石油、化工、造紙等平臺(tái)，其遠(yuǎn)程傳輸?shù)目刂瓶梢圆捎秒娮鑲鞲衅鞣ê筒顗鹤兯推鞣▋煞N技巧。文中對(duì)這兩種技巧進(jìn)行分析，并介紹了應(yīng)用實(shí)例，對(duì)選定和應(yīng)用液氨儲(chǔ)罐液位控制技巧提供參考。
1液氨的特性
液氨是重要的化工原料，寬泛應(yīng)用于石油、化工、造紙等平臺(tái)。為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨，儲(chǔ)存于耐壓鋼瓶或儲(chǔ)罐中。罐裝運(yùn)輸用鋼瓶或槽車以及儲(chǔ)存用的儲(chǔ)罐等應(yīng)符合汽瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定。允許重量充裝系數(shù)為o.s2kg/l。由于液氨具有腐蝕性且容易揮發(fā)，化學(xué)變亂發(fā)生率很高，因此液氨鋼瓶應(yīng)存放于庫房或有棚的平臺(tái)上。露天堆放時(shí)，應(yīng)以帳篷隱瞞，防止日光直射。儲(chǔ)罐中的液氨液位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。
2液氨儲(chǔ)罐的液位控制
2.1控制技巧
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁極藕合原理、阿基米德(浮力定律)等原理，結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測(cè)量的裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，觀察直觀、清晰，不堵塞、不滲漏，安裝方便，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，口前寬泛應(yīng)用于石油、化工、造紙、污水處理等工業(yè)平臺(tái)。
為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號(hào)，到達(dá)遠(yuǎn)程測(cè)量和監(jiān)控的口的。其中，4}20ma電流信號(hào)是相對(duì)常用的一種。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)，將液位的變更通過變送器、傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。
電阻傳感器和差壓變送器是口前液位測(cè)量和控制的常用裝置。由于這兩種裝置原理不同，因此要根據(jù)所測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)以及所處的環(huán)境而選定正確的測(cè)量和監(jiān)控技巧，才能到達(dá)測(cè)量和監(jiān)控的口的。
2.2遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)及原理
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)浮力原理和磁性藕合作用而實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量及現(xiàn)場(chǎng)顯示的儀器。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)測(cè)量管中的磁性浮子也隨之升降。磁性浮子根據(jù)檢測(cè)介質(zhì)的設(shè)定密度制造(如圖1所示)。浮子的磁位置面與介質(zhì)液面始終平齊。浮子內(nèi)的磁鋼通過磁藕合傳遞信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為血色，當(dāng)液位下降時(shí)，翻柱由血色轉(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)液位的現(xiàn)場(chǎng)指示。
2.2.1采用電阻傳感器(電阻式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
由電阻傳感器(如圖2所示)和r/i轉(zhuǎn)換模塊及防護(hù)罩等組成電阻、干簧管變送器，將磁翻板液位計(jì)與液位遠(yuǎn)傳裝置以捆綁的形式固定組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(如圖3所示)。該變送器的電阻傳感器以捆綁的形式固定在磁翻板液位計(jì)的主導(dǎo)管外側(cè)，使其處于液位計(jì)同一磁藕合系統(tǒng)中。遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)的磁性浮子隨液位上下挪動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)液位位置的干簧管受浮子內(nèi)磁場(chǎng)的作用吸合，電阻鏈阻值發(fā)生變更，通過轉(zhuǎn)換模塊將變更的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4}20madc標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，該信號(hào)可方便地與數(shù)顯表配套使用，從而到達(dá)顯示、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)警的口的。
2.2.2采用差壓變送器(差壓式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
差壓變送器的測(cè)量片面常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)(如
圖4所示)。
將磁翻板液位計(jì)與差壓變送器、固定板、正負(fù)壓連接管等組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)，固定板與主導(dǎo)管下端固定。正壓連接管分別與磁翻板液位計(jì)下法蘭連接管和差壓變送器正壓口連接，負(fù)壓連接管分別與磁翻板液位計(jì)上法蘭連接管和差壓變送器負(fù)壓口連接(如圖5所示)。根據(jù)液體靜壓與高度成正比的原理，通過敏感元件的壓阻效應(yīng)將靜壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正，轉(zhuǎn)換成4一20madc標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，到達(dá)顯示、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)警的口的。
圖5遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(差壓式)
3兩種液氨儲(chǔ)罐液位控制技巧分析
3.1電阻式控制和差壓式控制共同點(diǎn)
就地顯示無須電源，顯示片面和介質(zhì)*隔離，不會(huì)因介質(zhì)污染顯示條而使觀測(cè)受到影響，根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)開關(guān)點(diǎn)位置，安裝方便。液位變送器二線制4一20madc標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)或控制。維護(hù)量小，維修費(fèi)用低。
對(duì)高溫和高壓測(cè)量相對(duì)適用，特別是磁翻板液位計(jì)可用于各種塔、罐、槽、球形容器和汽鍋等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測(cè)。可以做到高密封、零泄漏和適應(yīng)高溫、腐蝕性條件下的液位測(cè)量，安全可靠，全過程測(cè)量無盲區(qū)，讀數(shù)直觀，且測(cè)量范圍大。特別是現(xiàn)場(chǎng)指示片面，由于不與液體介質(zhì)直接接觸，所以對(duì)高溫、有毒、有害、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，具有優(yōu)越性。
3.2電阻式控制和差壓式控制區(qū)別
3.2.1電阻式控制
磁性浮子隨液位上下挪動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)是通過磁藕合翻柱翻轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)傳信號(hào)是通過干簧管吸合，改變電阻鏈阻值。對(duì)應(yīng)液位位置分別傳遞現(xiàn)場(chǎng)指示信號(hào)、遠(yuǎn)傳信號(hào)。如果容器介質(zhì)密度相對(duì)設(shè)定密度增大時(shí)，實(shí)際液面低于現(xiàn)場(chǎng)指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面等高同步)。介質(zhì)密度減小時(shí)，實(shí)際液面高于現(xiàn)場(chǎng)指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面等高同步)。密度差值一定時(shí)，指示、遠(yuǎn)傳誤差是定值，與液面高低無關(guān)。
3.2.2差壓式控制
遠(yuǎn)傳信號(hào)是通過容器內(nèi)介質(zhì)液體底部壓力與介質(zhì)液面壓力的差值確定的(密度的設(shè)定值與浮子相像)。如果容器介質(zhì)密度相對(duì)設(shè)定密度增大時(shí)，實(shí)際液面低于遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面不等高)。介質(zhì)密度減小時(shí)，實(shí)際液面高于遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面不等高)。密度差值一定時(shí)，遠(yuǎn)傳信號(hào)誤差不是定值。差值隨液面由低至高成比例擴(kuò)大。如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住、損壞)，現(xiàn)場(chǎng)指示失靈、遠(yuǎn)傳信號(hào)還可以使用。壓差變送器失靈，現(xiàn)場(chǎng)指示還可以使用，不影響監(jiān)控，起到了雙維監(jiān)控作用。
3.3應(yīng)用實(shí)例
某液氨儲(chǔ)罐的實(shí)際使用溫度范圍在一50一20℃之間，其里面液氨密度的變更為702.15一610.28kg/m3m，測(cè)量高度3000mm。設(shè)定基準(zhǔn)密度為652.02kg/m3m(一100c時(shí))，磁性浮子總長360mm,磁鋼位置310mm。儲(chǔ)罐內(nèi)裝人密度為702.15kg/畝的液氨，實(shí)際液面在2000mm處，現(xiàn)場(chǎng)指示2020mm，電阻式信號(hào)為2020mm，壓差式信號(hào)為2154mm。實(shí)際液面在500mm，現(xiàn)場(chǎng)指示520mm，電阻式信號(hào)為520mm，壓差式信號(hào)為538mm。試驗(yàn)結(jié)果見表1。
從表2中可以看出，差壓式控制對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位的顯示與現(xiàn)場(chǎng)的磁翻板液位計(jì)的顯示數(shù)據(jù)有一定的偏差，這種偏差主要是由于溫度的變更引起液氨密度的變更，以致液位的變更而引起的。
差壓變送器所測(cè)量的結(jié)果是壓力差，由于儲(chǔ)油罐一般是圓柱形，其截面圓的面積s是不變的，所以△p與高度△h成正比。在溫度變更時(shí)，液氨的密度隨之變更，液氨體積伸展或收縮，所以實(shí)際液位升高或降低。如果需要顯示實(shí)際液位，也可以進(jìn)一步引人介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以辦理。從表1中可以看出，alb與c相對(duì)接近，因此，對(duì)于液位的溫度補(bǔ)償可以粗略地采用密度的比值來進(jìn)行修正。如果想得到修正，可以采取密度變更曲線擬合的方式加以辦理。
從表1還可以看出，電阻式控制對(duì)液位的顯示與現(xiàn)場(chǎng)磁翻板液位計(jì)的顯示一致，這是因?yàn)榇判愿∽优c傳感器電阻同時(shí)滑動(dòng)，變更一致，因此顯示也是一致的。從這一點(diǎn)上來說，采用電阻式控制比采用差壓式控制所顯示的液位要得多。但是如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住、損壞)，現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)傳信號(hào)同時(shí)失靈，影響監(jiān)控。而差壓變送器法則不會(huì)出現(xiàn)這種情況，測(cè)量時(shí)具有對(duì)比性，如發(fā)現(xiàn)二者讀數(shù)不同，可以早發(fā)現(xiàn)儀表故障及介質(zhì)密度變更，盡早作出修正。
4本文結(jié)語
液氨儲(chǔ)罐的液位控制采用了磁翻板液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示與液位遠(yuǎn)傳裝置組合的形式實(shí)現(xiàn)。由液位遠(yuǎn)傳裝置信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4}20madc標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，該信號(hào)可方便地與數(shù)顯表配套使用，從而到達(dá)顯示、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)警的口的，增加了液氨儲(chǔ)罐液位監(jiān)控的可靠性。本文介紹的兩種控制技巧各有利弊，但從安全性考慮，*采用磁翻板液位計(jì)與差壓變送器結(jié)合的技巧對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位進(jìn)行監(jiān)控。