新型現場儀表在化工裝置關鍵工況中的應用

　　新型現場儀表在化工裝置關鍵工況中的應用
　　
　　1引言
　　
　　在現代生產過程中，自動化就是通過過程檢測儀表獲取、轉換、顯示、傳送各類信息（物料的溫度、壓力、流量、組分，靜止設備的物位、界面，轉動設備振動的振幅、速度、加速度、轉速、位移等），再經過程控制系統（DCS、ITCC等）處理后出指令，控制調節閥等。生產過程自動化的目的就是使工藝參數保持在需要的數值上，設備處于*工作狀態。就過程檢測儀表和調節閥而言，它們好比人的“五官”和“四肢”。如果對控制參數不能有效準確的檢測和調節，控制就成為無源之水、無本之木。進入21世紀以來，以雷達液位計和迷宮閥為代表的新型過程檢測儀表和調節閥技術發展日趨成熟，應用愈加廣泛，尤其是在化工裝置上應對和解決各種復雜、惡劣、關鍵的工況中，取得了顯著的效果。
　　
　　2雷達液位計
　　
　　2．1測量原理
　　
　　如圖1所示，以纜式導波雷達液位計為例，其測量原理是基于時間行程，即儀表測量從參考點（儀表過程連接處）到液位表面的距離:探頭發出高頻雷達波并沿纜繩傳播，當雷達波遇到液位表面時反射回來被儀表內的接收器接收，由于信號頻率在改變，回波與信號發射瞬間相比，其頻率稍有不同。該頻率差正比于至液面的距離，并且可地計算，由此測得液位高度值。
　　
　　圖1雷達液位計http://測量原理示意圖
　　
　　2．2結構特點
　　
　　1）與介質密度、溫度、壓力等因素無關，測量精度高且應用廣泛;
　　
　　2）無移動部件，可靠性高且可實現免維護;
　　
　　3）根據設備要求可以選擇多種安裝方式，靈活適應性強;
　　
　　4）可采用液晶表頭、手持智能終端、以及電腦軟件等多種方式進行參數組態，調試方便;
　　
　　5）采用軟件可以完成對儀表的組態、數據保護、信號分析、文件處理等功能，分析診斷功能強大;
　　
　　6）電子部件均集成在顯示表頭，可以在線拆卸、互換，維修方便。
　　
　　選型和安裝
　　
　　采用E+H公司的纜式智能HART導波雷達液位計（FMP40型），過程接口法蘭為DN40，壓力等級為PN40，材質為316L，纜繩長23．5m，直徑6mm，材質為316，配分離型顯示表（安裝在儲罐地面上，電纜長約30m），測量范圍為20m。該雷達液位計安裝在氨罐頂部，纜繩頂端安一DN150×2m的短管，并用對中環進行限位約束，底端探頭采用螺栓固定在罐體內底部并接地。
　　
　　使用效果
　　
　　該雷達液位計于2006年3月份系統大修期間氨罐清洗時安裝并投用，其測量信號引入DCS進行顯示和報警，同時還引入ESD進行聯鎖保護，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，2011年顯示表頭故障而更換過，基本屬于免維護狀態。
　　
　　鍋爐汽包
　　
　　工況概況
　　
　　實際案例為快鍋裝置鍋爐汽包，設計溫度為370℃，設計表壓為3．85MPa（氣相層）。該汽包過去采用電極式液位開關、浮子開關和差壓變送器進行測量、報警和聯鎖，后取消電極式液位開關，增設桿式導波雷達液位計，采用2oo3邏輯表決方式進行液位低低聯鎖保護。
　　
　　選型和安裝
　　
　　采用Rosemount公司的智能HART桿式導波雷達液位計（3301HTHP型），過程接口法蘭為N50，壓力等級為ANSI600#，材質為316，導波桿長800mm，直徑6mm，材質316，測量范圍為500mm。該高溫高壓型雷達液位計的溫度－壓力曲線關系如圖2所示。該雷達液位計安裝在旁通測量筒內，在導波桿尾端用對中環進行限位約束。
　　
　　使用效果
　　
　　該雷達液位計于2007年6月份系統大修期間安裝并投用，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，未曾檢修。
　　
　　2壓縮機表面冷凝
　　
　　器905－C，設計溫度為48℃，設計表壓為－85kPa（氣相層）。該氨罐過去采用氣動浮筒式液位計進行測量，由于不能在高真空工況下正常使用，后將其改為雷達液位計，測量信號引入DCS進行顯示、報警和聯鎖。
　　
　　選型和安裝
　　
　　采用KOE公司的智能HART纜式導波雷達液位計（FMP40型），過程法蘭接口為DN50，壓力等級為ANSI150#，材質為316，導波桿長560mm，直徑6mm，材質316，測量范圍為550mm。該雷達液位計安裝在直徑為2″的旁通測量筒內，過程接口為1－1/2″，在導波桿尾端用對中環進行限位約束。
　　
　　使用效果
　　
　　該雷達液位計于2008年8月份系統大修期間安裝并投用，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，未曾檢修。
　　
　　結晶介質
　　
　　工況概況
　　
　　實際案例為尿素裝置S403/404液位測量，介質為尿液，設計溫度為168℃，設計表壓為1.85MPa（氣相層）。該氨罐過去采用雙法蘭液位變送器進行測量，由于結晶嚴重、測量不準，后改為桿式導波雷達液位計。
　　
　　選型和安裝
　　
　　采用E+H公司的智能HART桿式導波雷達液位計（FMP41C型），過程法蘭接口為DN50，壓力等級為ANSI300#，材質為316L，導波桿長550mm，直徑6mm，材質316L，測量范圍為1300mm。該雷達液位計安裝直徑為3″的旁通測量筒內（夾套式蒸汽伴熱保溫），過程接口為1－1/2″，在導波桿尾端用對中環進行限位約束。
　　
　　使用效果
　　
　　該雷達液位計于2009年5月份系統大修期間安裝并投用，2011年因導波桿與顯示表頭密封問題，出現介質滲漏，導致同軸接頭絕緣下降和電子部件腐蝕，后對密封整改后運行正常，使用至今測量穩定、正常、可靠、準確，基本屬于免維護狀態。
　　
　　3迷宮閥
　　
　　在化工裝置中，具有很多高壓差、高流速等嚴峻工況，存在氣蝕、閃蒸等因素對調節閥產生巨大破壞，采用如迷宮閥這類的多級降壓閥內件結構調節閥，可以有效地解決此類問題，并可獲得較大經濟效益。