粉煤加壓氣化安裝中液位計的選型與改良剖析

摘要： 液位測量是粉煤加壓氣化安裝自動控制零碎的重要組成局部，在對液位計詳細分類的根底上，對粉煤加壓氣化項目中常用的液位計停止了綜合比照。詳細論述了液位計的選型步驟，并針對 ＨＴ － Ｌ 粉煤加壓氣化工藝，結合各液位計的測量原理，完成了不同介質的儀表選型，并依據現場實踐運用效果，對局部液位計的選型停止了剖析與改良。

         ＨＴ － Ｌ 粉煤加壓氣化工藝，是目前普遍使用的*煤氣化技術，是將原料煤粉經過磨碎枯燥后，加壓保送至航天氣化爐內，與氧氣、蒸汽反響，生成無效成分爲氫氣、一氧化碳的粗分解氣的進程。整個煤氣化項目的工藝流程較長，觸及的工藝介質較多，現場工況較復雜，其中需求停止液位測量的介質次要有：汽包水、燒嘴冷卻水、灰水、渣水、粉煤等，辨別對應不同的容器設備，對測量精度的要求也各不相反。針對不同的測量要求與測量條件，必需合理選擇合適的液位計，以保證良好的測量效果。

１　 常用液位計的功能比照

         目前在粉煤加壓氣化項目中常采用的液位計類型次要有：差壓式液位計、雙法蘭式差壓液位計、磁致伸縮液位計、磁翻板液位計、雷達液位計等。這幾種液位計各有特征，都存在著一定的劣勢與缺乏，功能比照后果見表１所列。

２　 液位計的選型與剖析改良

         在停止液位計的選型時，除了要滿足 ＨＧ ／ Ｔ２０５０７ — ２０１４ 《 ＨＧ ／ Ｔ　２０５０７ — ２０１４ 自動化儀表選型設計標準》中有關液位計選型的規則外，應從以下幾個方面來綜合思索：

         １ ）首先要確定被測介質，包括介質的類型、形態、工藝參數、能否干凈、能否有腐蝕性、能否導電等。

         ２ ）確定被測介質所在的容器或設備，包括是敞口還是密閉容器，容器的直徑、長寬高、壁厚、保溫層外形尺寸等，能否可以開孔等。

         ３ ）確定測量要求，包括測量精度、測量范圍、牢靠性、能否參與聯鎖控制等。

         ４ ）思索經濟要素，包括儀表的置辦本錢、裝置費用、臨時運轉維護的費用等。

 粉煤加壓氣化項目中常用液位計的比照

         在實踐項目設計進程中，要依照以上４個步驟綜合思索，完成液位計的合理選型。

２．１　 干凈水液位測量

         在粉煤加壓氣化工藝流程中，冷卻水、冷凝水是潔凈干凈的介質，測量該介質的液位如無特殊狀況，選用普通的差壓式液位計即可。差壓式液位計是應用流體靜力學原理，經過測量流體的壓差來計算出液位的上下，其測量原理如圖 １ 所示。這種辦法簡捷、方便，但是度與波動性不高，而且測量后果遭到介質密度的影響，爲滿足測量精度常需求停止補償或采用組合式儀表測量方案。

 差壓液位計測量原理表示

２．１．１　 燒嘴冷卻水罐液位的測量

         關于一些重要的場所，如燒嘴冷卻水罐，由于其液位需求參與聯鎖控制，在設計時采用３臺差壓液位變送器，并裝備 １ 臺就地顯示的玻璃管液位計或磁翻 板液位 計。 ３ 臺差壓液位 計 “３ 取 中”或“３選２ ”參與聯鎖順控，就地液位計除了能在現場直觀地顯示出液位外，還與差壓液位變送器檢測的液位值停止互校，進一步保證測量的度。

２．１．２　 汽包液位的測量

         需求特別留意中壓汽包液位的測量，汽包內的介質主 要 爲 蒸 汽 與 汽 包 水 兩 相，溫 度 zui 高 可 達４５０℃ ，壓力爲 ５．４ＭＰａ 。在以往的設計選型時，爲補償汽包內溫度、壓力對測量后果的影響，對普通差壓式液位計加裝了雙室均衡容器。雙室均衡容器差壓式液位計的測量原理：應用 Ｔ 形連通器將汽包內的水位發生的壓力與均衡室內構成的參比水柱發生的壓力停止比擬，從而失掉實踐液位的差壓值。原設計方案是對汽包設置 ２ 組液位測量儀表， １ 組是３ 臺雙室均衡容器差壓式液位計，“ ３ 取中”參與液位控制，“３ 選 ２ ”參與平安聯鎖；另 １ 組是 ２ 臺磁翻板液位計，對稱裝置在汽包兩側用于就地直觀顯示，并綜合思索項目所在地環境溫度的影響，對均衡容器、凝汽室、上下引管、連通管均采取必要的保溫伴熱措施。

         這樣的選型設計，雖然可以滿足測量度的要求，但相應添加了置辦本錢，并且依據項目使用的實踐反應，現場存在走漏點多、裝置與維護較復雜等成績。因而在新的伊泰杭錦旗項目中，由于項目所在地的晝夜溫差較大，夏季環境溫度極低，改用側裝３臺磁致伸縮式液位計并配磁翻柱顯示器來替代原先的差壓式測量方案。磁致伸縮式液位計次要根據磁致伸縮原理而任務，任務原理如圖２所示，由傳感器電路沿磁致伸縮線（波導絲）收回電流脈沖，在磁致伸縮線四周構成環形磁場，當其與浮子內的永磁鐵發生的縱向磁場發作疊加時，會在浮子地位發生１ 個改變脈沖回傳至傳感器的探頭。測量起始脈沖

與前往脈沖的工夫差來確定浮子的地位，即液面的地位。磁致伸縮液位計具有精度高、運用壽命長、無需調零校準、易維護、平安性初等優點，但是在裝置時要留意：探測桿要保證垂直，不能折彎；做好接地屏蔽任務，以免電磁攪擾影響測量效果。

 磁致伸縮液位計測量原理表示

２．２　 灰／黑水液位測量

         在粉煤加壓氣化項目中，需求測量黑水介質液位的容器次要有：氣化爐激冷室、分解氣洗濯塔、高壓閃蒸罐、高壓閃蒸罐等。觸及灰水介質液面測量的設備次要有：灰水槽、渣鎖斗沖洗水罐等。這類介質的共同特點是臟污、含有懸浮固體顆粒、黏度高、具有腐蝕性，普通的差壓液位計難以滿足此種介質的測量，常采用非間接接觸的測量方式。

２．２．１　 密閉容器

         以氣化爐激冷室與分解氣洗濯塔爲例，依據實踐工況，其壓力都在４ＭＰａ左右，溫度高達２００℃ ，均爲密閉的容器，對壓力的攪擾比擬敏感，且罐體尺寸較高，所以雷達液位計并不適用。經過綜合思索，對這類介質選用雙法蘭式差壓液位計并加裝吹掃沖洗安裝的測量方案。同理，由于這兩種設備的液位都是重要的控制與平安聯鎖信號，所以采取３臺液位計結合測量的方式。

         １ ）雙法蘭式差壓液位計。隔閡密封式差壓液位變送器與普通差壓式液位計相比，可經過毛細管來傳導雙法蘭隔離膜片上感測到的壓差，送至變送器再轉換成規范信號輸入。依據現場的實踐運用效果，雙法蘭差壓液位計根本可以滿足測量與控制的要求，但是依然存在著一些弊端：

         ａ ）毛細管的長度不能過長，單根普通不超越１０ｍ ，否則在測量時受溫度的影響較大會發生誤差。而罐體尺寸高度普通都在５ｍ 以上，布置裝置變送器時需求慎重思索以免單側毛細管過長。

         ｂ ）毛細管內填充液受環境溫度的影響，關于有溫度及晝夜溫差較大的地域，如內蒙古等，還要思索對毛細管的保溫。

         ｃ ）對膜片的材質要求較高。爲避免腐蝕與氫脆景象，需求選用 ３１６Ｌ 鍍金膜片，本錢較高。同時由于介質的易堆積性，在加裝沖洗吹掃安裝后，依然需求活期清算改換膜片，以保證測量精度。

         ２ ）改良的電子遠傳液位變送器。在后續的項目中采用改良的電子遠傳液位變送器，其測量原理如圖３所示。該種電子遠傳液位變送器取消了傳統的毛細管引壓方式，運用主、副２個壓力傳感器，辨別裝置于容器的底部與上方，用來測量上下壓側的壓力。 ２個壓力傳感器以 ＣＡＮ總線的方式銜接到一同，并且將副傳感器接納到的壓力信號傳至主傳感器中停止差壓計算，計算完成后轉換成規范的４～２０ｍＡ信號輸入。

  電子遠傳液位變送器測量原理表示

         目前在伊泰杭錦旗項目上運用了該種設計方案，采用羅斯蒙特 ３０５１ＳＥＲＳ 電子遠傳變送器零碎，２ 個 ３０５１ＳＡＭ 壓力變送器加上 １１９９ 系列密封零碎。它的劣勢在于：

         ａ ）取消了導壓管與毛細管，不需求再停止額定的保溫伴熱措施，簡化了設備的裝置，增加了安裝的“跑、冒、滴、漏”景象，降低了現場儀表的維護任務量，片面進步了整個安裝的環保質量。

         ｂ ）采用電子遠傳零碎，運用ＣＡＮ 總線替代了傳統的機械管路，延長了呼應工夫，增加了測量誤差的積聚，并且測量后果不再遭到環境溫度的影響，保證了測量的性與波動性。

         ｃ ）不需求停止零點遷移計算。

         ｄ ）電子遠傳液位變送器零碎除了液位計算之外，還提供額定的進程優化控制信息，如來自每個壓力傳感器讀數的實時拜訪和液位或體積測量的比例輸入等，進步了儀表的可用性。

２．２．２　 敞口容器

         當測量敞口容器臟污介質的液位時，宜選用非接觸的雷達液位計。雷達液位計是基于電磁波反射原理來測量液位，經過向液面發射電磁波并接納反射回波，經過檢測發射波與前往波的時差或頻率差來計算出液面的高度。雷達液位計次要分爲兩大類：發射固定頻率電磁波的脈沖型雷達液位計；發射延續波的延續調頻式雷達液位計。脈沖式雷達液位計根據構造的不同又可以分爲兩種：天線型和導波型。天線型雷達液位計采用天線發射電磁波，而導波型雷達液位計則經過桿式或纜式導波管來發射電磁波。在停止雷達液位計的選型時，需求針對不同的實踐工況擇優選取zui合適的雷達液位計類型。

         粉煤加壓氣化項目中，沉渣池爲典型的敞口常壓容器，在停止液位計的選型時，由于介質是臟污懸濁的渣水，爲防止與介質接觸，選用天線式的脈沖型雷達液位計。天線的方式選擇喇叭口式，喇叭口式的天線啟齒尺寸較小且聚集效果好，是目前zui常采用的天線方式，在容器頂部法蘭裝置。

３　 完畢語

         雖然液位計的品種復雜多樣，測量原理各有所長，測量精度、運用壽命與便捷水平都在逐步加強，但是并沒有的液位計，都有其本身的優缺陷及適用的范圍。在實踐運用中，需求嚴密聯絡項目實踐條件，依據不同的工況環境、測量要求等，綜合液位計本身的特點與適用性，并結合現場實踐使用經歷與效果，合理選擇的液位計。