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粗苯防爆液位計在貯油罐液位控制的改進中案例分析
粗苯防爆液位計是一種在儲罐中應(yīng)用得非常廣泛的液位測量系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、維護方便、觀測直觀。即便如此，粗苯防爆液位計在使用中也要遵循相應(yīng)的操作和維護要求，否則也會出現(xiàn)問題和故障，嚴重的甚至對整個生產(chǎn)設(shè)備造成危害，本文所舉的例子是磁翻板應(yīng)用于潤滑油貯罐中實際案例所作的分析，案例中所遇到的設(shè)備故障，以及一套整改的方法具有較為典型的指導(dǎo)意義，閱讀此文的用戶可以舉一反三，針對本公司的生產(chǎn)中相類似的問題做相應(yīng)的解決。案例狀況說明：杭鋼高線公司B潤滑站的主要作用是向預(yù)精軋機組等設(shè)備提供潤滑油，由美國摩根公司設(shè)計，配有氣壓貯油罐一套。這套設(shè)備中的液位檢測裝置曾多次出現(xiàn)故障，造成貯罐噴油、泄空和軋線停機等事故，嚴重危及設(shè)備的安全運行，影響正常生產(chǎn)秩序。為此，我們對其進行了分析和改進。
一、 氣壓貯油罐系統(tǒng)概況和工作原理
潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，壓縮空氣將貯備的稀油壓出，維持向潤滑對象供油，軋線相關(guān)設(shè)備按規(guī)定順序完成工作，直至停止運行。該系統(tǒng)主要由壓力貯罐、空壓氣壓力控制裝置(壓力變送器LB／PS1、進氣控制閥LB／EV2、增壓缸等)、貯罐油位檢測裝置(粗苯防爆液位計，干簧管式接近開關(guān)LB／LVL4、LB／LVL5、LB／I vI 6)、進 }油控制閥LB／EV1、供油管壓力變送器LB／PS1、真空脫水器、泄壓安全閥等組成(見圖1)。
1．2 主要功能
B站潤滑系統(tǒng)正常供油時，油閥(LB／LI．．S5)打開，稀油被壓入貯罐。進氣控制閥(LB／EV2)控制貯罐進氣，稀油到達工作液位(油位標尺的50％位置±200mm)時，保持貯罐內(nèi)氣壓與供油壓力平衡。
二、 粗苯防爆液位計檢測和控制功能
B潤滑站氣壓貯油罐液位檢測，采用進口粗苯防爆液位計和干簧管式接近開關(guān)組件。浮筒跟隨液位上升，其內(nèi)部的磁鋼逐個對相應(yīng)磁翻板作用，磁翻板翻轉(zhuǎn)呈紅色顯示“有油位”。液位下降時，相應(yīng)磁翻板受反向作用翻轉(zhuǎn)呈白色顯示“空位”。三個干簧管式接近開關(guān)分別安裝在控制液位(油位標尺的2O％、5O％、100％)的磁翻板旁。干簧管式接近開關(guān)對應(yīng)的磁翻板為“有油位”時，開關(guān)閉合，反之開關(guān)斷開。開關(guān)信號經(jīng)PLC數(shù)字輸入模塊送至軋線計算機，實現(xiàn)控制功能(摩根功能規(guī)格書E．C．$645X描述)。
2．1 起動程序潤滑系統(tǒng)油泵起動30s內(nèi)油閥、氣閥關(guān)閉，等管路油壓達到正常，即30s后，油閥、氣閥才打開。
2．2 油位低時控制程序
當檢測到油位低*限位開關(guān)信號(油位標尺的20％處，LB／LVL6動作)時，開始計時，氣閥在45s內(nèi)處在關(guān)閉狀態(tài)，使罐內(nèi)油位上升。油位低信號解除后，進入正常工作油位控制程序。若45s后油位低信號仍然存在，則執(zhí)行油位低故障處理程序。
2．3 工作油位控制程序
當油位在5O％處時，開關(guān)LB／LVL5閉合，計時15s，若信號保持未變，則選通開氣閥，使貯罐油位下降；相反順序關(guān)氣閥，使貯罐油位上升。循環(huán)工作油位控制在5O％位±200mm范圍內(nèi)。
2．4 油位高時控制程序
油位高*限位開關(guān)LB／LVL4動作(油位標尺的8O％處)，45s后油位高信號解除，進入正常工作油位控制程序。若油位高信號仍然存在，則執(zhí)行油位高故障處理程序。
2．5 油位故障處理程序
油位故障時停止加熱出鋼。若由油位高引起，則軋線各機組按先后順序完成各自軋制工序，相關(guān)設(shè)備停車；若由油位低引起，則軋線切廢聯(lián)動，相關(guān)設(shè)備按先后順序完成各自軋制工序后停車。
三、 故障原因分析
3．1 液位計構(gòu)造存在缺陷用人工進 F油試驗時，發(fā)現(xiàn)液位計指示的液位在O％-37％區(qū)間內(nèi)變化緩慢。如圖2所示，
持續(xù)向空貯罐加油至液位計指示值37％時，用時約15min。反之，排油液位計回零用時大于40min。在其它區(qū)域液位變化則快許多。通過對粗苯防爆液位計結(jié)構(gòu)分析，我們發(fā)現(xiàn)：圓柱體浮筒(~58mm×280mm)浮在0％ ～37％區(qū)間時，形同一個柱塞擋住了液位計簡體下部的聯(lián)通管管口(見圖3，
液位計筒體內(nèi)徑d／~i0mm，標尺長750mm。750mm×20％=150mm，280÷750=37．3％)，液位計油位滯后于貯罐油位變化。液位計回油時，浮筒漂向管口，則阻尼作用更強了，低油位*限開關(guān)LB／LVL6不能及時動作和關(guān)閉氣閥LB／EV2是造成貯油罐泄空而計算機未執(zhí)行油位故障處理程序的原因。圖3 液位計故障剖析圖3．2 液位檢測開關(guān)和控制程序干簧管式接近開關(guān)本身依靠磁控開或合，易受周圍磁場干擾產(chǎn)生誤動。現(xiàn)場液位計安裝位置一側(cè)與電纜橋架相鄰，而另一側(cè)常有行車電磁吸盤吊裝鋼卷作業(yè)。從工作油位控制邏輯過程可以看出(圖4)：盡管油位檢測開關(guān)已通，每15s(t1=t2=15s)內(nèi)，只要存在一次脈沖干擾，開氣閥電路回路將未被選通。反之亦然。因此，干簧管式接近開關(guān)誤動產(chǎn)生錯誤控制，也是釀成事故的另一個原因。
四、 解決方案
4．1 改變測量方法
用差壓法檢測油位(△P=p•h)。在上、下聯(lián)通管處開孔取壓，選用智能差壓變送器(*大測量范圍0～10kPa，耐壓力1．6 a，輸出DC 4～20mA，帶顯示表)檢測差壓。標定時，取工作用油壓力0～750ram油柱(為保證p值不變)作為輸入，并使表頭指示為0％～100％(線性關(guān)系)即可。差壓變送器輸出信號接入現(xiàn)場PLC模塊箱PANAL20的模擬量輸入通道，與軋線計算機聯(lián)網(wǎng)(見圖5)。
4．2 修改計算機程序
編程實現(xiàn)計算機畫面實時顯示油位(0％ ～100％)和油位高、低的報警功能。我們用差壓法測量貯罐油位，如圖6所示，開氣閥時，油位回落較快；關(guān)氣閥時，油位上升緩慢(每小時7％)。可以將工作油位高位設(shè)在65％，油位從該點升至*限高位(80％)，用時估計為2h。工作油位低位在55％～60％處，預(yù)警時間將提前20s以上，工作控制油位整體提高也利于潤滑設(shè)備的安全。因此，設(shè)定油位低于60％作為關(guān)閉氣閥條件，高于65％作為打開氣閥條件，用雙位式調(diào)節(jié)法代替原來的延時選通位式調(diào)節(jié)，控制油位在一定范圍內(nèi)。保留了原有油位故障處理程序。
圖6 貯罐油位控制曲線圖
五、本文總結(jié)
對貯罐油位改用差壓法檢測后，測量值滯后性小(考慮到氣閥開／cjj時的差壓波動影響，可適當增加阻尼，damp值取2～4s)。智能差壓變送器準確度高(0．5級，粗苯防爆液位計1．5級)，穩(wěn)定性好，調(diào)整靈活(用實際工作油進行標定，不需要專門測定油的密度p)，安裝也比較方便，可保留粗苯防爆液位計。計算機編程部分工作量也不大，實施該項目費用在7 000元以內(nèi)。此方法可用于其他水箱和油箱等檢測、控制方式的改進。
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