高溫蠟油介質液位計的選用及維護，正確地選用液位計, 不僅能減少故障率, 提高測量準確度, 而且大大減少了維護成本, 從而對企業正常生產維護、安穩長滿優運行提供了有力的保障。高溫蠟油介質液位計的選用一定要從介質的特殊性及高溫高壓的工況環境等多種因素考慮, 通過現場實際使用多種形式液位計進行實際論證。浮筒液位計在高溫蠟油工況下故障率高、頻繁拆檢使用壽命短;雷達液位計在高溫油蠟介質工況有其本身的局限性, 一旦介質分層造成儀表誤指示, 工藝無法正常監盤操作;插入式雙法蘭變送器*適合在高溫油蠟介質工況進行測量, 故障率低、方便維護。
液位計測量方式有兩種, 連續測量和定點測量。一般按照其工作原理可分為以下幾種類型[1]:
1) 聲學式。通過液位的變化引起聲阻抗和反射距離變化來進行物位測量, 例如喇叭口超聲波液位計、導波雷達液位計、雷達液位計等。
2) 直讀式。根據連通器原理直接進行實時物位的讀取, 例如就地磁翻板物位計、U形玻璃管液位計。
3) 差壓式 (靜壓式) 。利用被測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理, 將液體產生的靜壓轉換為電信號, 再由處理模塊經過溫度補償和線性修正, 將其轉化成標準電信號 (一般為4mA～20mA/1VDC～5VDC) , 例如單法蘭液位計 (試用敞口容器) 、差壓式雙法蘭液位計、插入式雙法蘭差壓液位計等[2]。
圖1 浮筒液位計結構
4) 電氣式。將物位變化的信號轉換為對應的電阻、電壓、電容等物理電信號進行物位測量, 例如電接點液位計、電容液位計、伺服液位計等。
5) 核輻射式。核輻射物位計構成主要由放射源、接收器 (探測器) 和顯示儀表 (轉換器) 組成, 通過被測物料對γ射線的阻擋作用進行物位測量, 例如中子料位計、γ射線物位計等。
6) 浮力式。浮力式液位計的工作原理是阿基米德浮力原理[3]。按照測量的原理, 有恒浮力式液位計和變浮力式液位計兩種, 例如浮子式液位計、浮球式液位計就屬于恒浮力液位計, 浮筒式液位計屬于變浮力液位計[4]。
每種液位計都有自己的特點和結構形式的性, 正確地選用液位計, 才能保證低故障率及測量準確度。
1 液位計的結構原理
1.1 浮筒液位計
浮筒液位計是典型的變浮力式的液位計, 液面發生變化時, 沉筒浸泡在被測量液體內的體積不同, 體積的不同所受的浮力也不同進而產生位移, 再通過機械傳動部件轉換為相應的角位移來測量液位, 使傳感器與杠桿機構合二為一, 可直接測量浮筒在液體中所受的浮力[5]。經常被使用在敞口或帶壓容器內的液位、界位、密度的連續測量的工況條件下。智能浮筒液位計由浮筒、扭力管、傳感器、杠桿4部分組成。
1.2 導波雷達液位計
通過時域反射原理 (TDR) 來進行物位的測量, 雷達液位計發射出的電磁脈沖以光速沿著鋼纜或探棒進行傳播, 當發射出的電磁波遇到被測介質表面時, 發射出的部分脈沖被反射形成回波并沿相同路徑返回到脈沖發射裝置, 發射裝置與被測介質表面的距離同脈沖在其間的傳播時間成正比, 經計算得出液位高度[6]。
圖2 浮筒液位計測量原理圖
優勢:導波雷達液位計對液體、顆粒及漿料等可以進行連續物位測量, 在實際測量過程中不受介質變化、溫度變化、濕度變化、惰性氣體及蒸汽、粉塵、泡沫等因素的影響[7]。雷達液位計精度高可達到5mm, 量程范圍廣*大為60m, 耐高溫250℃以上、耐高壓40kg, 并且雷達液位計適用于爆炸危險區域液位的測量使用。
用途:導波雷達液位計應用于水液儲罐、甲醇儲罐、酸堿儲罐、漿料儲罐、固體顆粒、小型儲油罐、蠟油儲罐以及各類導電、非導電介質, 腐蝕性介質。如煤倉、灰倉、油罐、酸罐等[8]。導波雷達液位計使用注意事項:導波雷達液位計對安裝空間有一定的要求, 安裝法蘭口直徑不能小于安裝*低要求, 直管段不能高于*大尺寸, 同時注意介質的介電常數, 一定要跟據介質的介電常數的大小選擇適合的型號:/goodsid/goodsview/.html
1) 測量介電常數一定要≥1.4, 否則無法正常測量使用;2) 容易產生粘附的介質不能選用雷達液位計, 一般要求測量粘度≤500cst;3) 對于桿式雷達液位計, 選用的*大量程6m, 超過6m應選用纜式雷達進行測量;4) 對于蒸汽和泡沫介質液位的測量本身有很強的抑制能力, 能夠保證本身的測量準確度;5) 在實際應用中對于那些介電常數比較小的液體物料通常可以采用雙探桿式測量方式, 可以很好地保障測量的準確度。
1.3 壓力差壓液位計
差壓式液位變送器在液體容器的底部和頂部安裝, 通過測量容器兩個不同點處表壓信號來反應液位的高度。差壓儀表按照其形式分3種:氣動、電動及法蘭式差壓液位變送器。其安裝方便, 容易實現自動調節和信號遠傳, 通常有氣相和液相兩個取壓口, 設備的氣相壓力取壓點為氣相取壓, 設備底部液相處壓力為液相取壓點, 而液相取壓點壓力除了受容器本身液體產生的靜壓力, 還受氣相壓力的作用, 液相和氣相壓力之差就是設備內液柱產生的靜壓力[9]。
2 高溫蠟油介質液位計使用及維護
2.1 浮筒式液位計
浮筒液位計耐高溫高壓、抗振性能好、質量穩定、性能可靠。采用系列化設計, 多種安裝方式, 實用面廣, 可裝于各種儲灌和過程罐, 各種常壓罐和壓力容器[10]。非常適用于高溫蠟油介質的液位測量。蠟油介質工況下使用浮筒液位計測量值穩定, 趨勢平緩, 不會出現液位大幅度波動, 影響工藝觀察調節, 并且在線狀態下可以進行量程和零點的調節標定。缺點:1) 在蠟油工況下, 浮筒需要良好的伴熱保溫, 對于輕油介質不易采用強伴熱, 容易引起介質揮發沸騰, 導致浮筒液位計誤指示;2) 受天氣影響冬季維護量隨之增加, 伴熱提供的熱量不夠, 容易引起蠟油凝結造成液位計無法正常使用。
浮筒液位計在高溫蠟油介質液位測量的主要故障及處理方法:
1) 浮筒液位計連接設備的根部閥堵塞
因高溫蠟油介質本身的理化特性, 介質粘稠、易凝固等特點, 根部閥伴熱溫度低以及液位計長期運行都會引起根部閥處的介質凝固, 致使根部閥出現堵塞情況, 造成液位計無法正常測量指示。
處理:檢查伴熱及保溫完好情況, 進行完善;關死根部截止閥, 打開排污閥, 通過密排管線對液位計進行排污疏通處理。
2) 蠟油沉淀凝固在浮筒里
浮筒內蠟油介質處于一個相對靜止的狀態, 蠟油沉淀凝固在浮筒里, 浮子在浮筒內直接被卡住, 由于浮子已經被蠟油包裹卡死, 即使液位變化, 浮子也無法移動, 不能產生對應的位移信號, 造成指示死值影響工藝判斷操作。
處理:將浮筒液位計與設備連接的根部閥切死, 同時用高溫蒸汽加熱浮筒外壁, 熔化內部沉淀凝固蠟油, 加熱一定時間后, 慢慢打開排污閥通過密閉排放進行排污, 排污完成后關閉排污閥, 投用根部截止閥觀察液位指示是否正常;投用后仍指示不準, 將浮筒切除通過排污閥泄壓交出后, 對浮筒進行拆檢, 用高溫蒸汽把浮筒和浮子上凝固的蠟油全部清理干凈后投用。
3) 浮子的掛扣脫落
浮子掛扣連接脫落, 扭力管所受到的力直接為零, 相當于浮子*浮起液位滿量程時的情況, 表頭輸出指示*大 (顯示110%) 。
處理:將浮筒液位計與設備連接的根部閥切死, 打開排污閥, 通過蠟油密排管線進行排放泄壓, 拆解浮筒液位計, 把浮子掛扣掛好后投用。
2.2 導波雷達液位計
導波雷達液位計在高溫、高壓、易揮發、腐蝕性強的介質工況非常適用, 測量范圍大、本身壽命長, 一體化結構設計, 沒有可動部件, 本身不存在機械磨損, 大大延長了自身的使用壽命。根據本身的這些特性, 使用在高溫蠟油介質的工況非常合適, 不會因為介質中有揮發的油氣而影響液位的真實指示, 同時本身可以在線進行空標查看液位的真實回波來判斷液位測量的準確性。缺點:1) 導波雷達液位計在實際測量中是依靠介質的介電常數不同的特性進行測量反饋回波, 而在實際應用過程中會出現介質分層, 內部存在兩種不同的介質, 造成液位計不能正確指示;2) 蠟油介質本身熔點高, 液位計使用過程中需要良好的保溫伴熱, 伴熱熱量不夠在雷達液位計的導波桿及纜繩上凝結蠟油, 造成液位計虛假指示。
導波雷達液位計、雷達液位計在高溫蠟油介質液位測量的主要故障及處理方法:
1) 雷達液位計導波筒內介質分層
蠟油介質實際生產使用過程中, 介質中會攜帶一定的水分, 液位計長期運行在液位計形成分層現象, 水的介電常數大, 蠟油的介電常數相對小, 這時雷達液位計檢測到的*強回波來指示液位, 不能正常測量真實液位。
處理:關閉導波雷達液位計根部截止閥, 打開密閉排污閥, 將導波筒內的水排出, 投用液位計。
2) 雷達液位計導波桿上凝固蠟油介質
蠟油介質容易凝固到導波桿上, 導致在此處始終存在一個虛假回波。
處理:關死根部截止閥, 打開排污閥泄壓, 對導波桿進行拆檢, **凝固蠟油。
2.3 插入式雙法蘭差壓液位計
插入式雙法蘭差壓液位計測量精度高, 量程、零點外部連續可調, 穩定性能好, 耐過壓、阻尼可調;固體傳感器設計, 無機械可動部件, 維護量少[10];可根據接觸的蠟油介質特性選擇膜片材料。
1) 液位波動較大
介質波動大或汽化嚴重, 毛細管有破損, 介質泄漏, 膜盒損壞, 伴熱溫度過高。
處理:更換變送器, 調整伴熱溫度。
2) 指示*大或*小
低壓側 (高壓側) 隔離液泄漏、膜片壞, 毛細管損壞。
處理:更換變送器。
3 結束語
高溫蠟油介質液位計的選用應根據實際工況選擇, 浮筒液位計容易出現蠟油介質凝固在浮筒表面導致液位無法正常測量, 需要大量維護;同時對整個浮筒的伴熱系統也有較高的要求。雷達液位計因為測量液位的原理是依靠介質的介電常數, 化工生產中高溫蠟油介質的工況往往會形成介質分層, 造成液位計波動假指示, 影響工藝控制指標;而高溫蠟油介質使用插入式雙法蘭液位計進行測量, 不僅不用考慮高溫蠟油介質易凝固需要伴熱的問題, 同時不會出現根部閥堵塞等, 并且實際使用過程中, 量程和零點全部可以在線進行處理修正, 維護量很小, 保證了液位測量的準確性。
