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液氨儲罐應用耐酸堿浮球液位計等三種測量儀表的性能比較
液氨是一個很好的溶劑,由于分子的*性和存在氫鍵,液氨在許多物理性質方面同水非常相似。液氨主要用于生產硝酸、尿素和其他化學肥料,還可用作醫藥和農藥的原料。在國防工業中,用于制造火箭、導彈的推進劑。可用作有機化工產品的氨化原料,還可用作冷凍劑。液氨對于儲存與運輸有著較為嚴格的要求，因此對于儲存裝置內的液位要做到有效的監測與控制，杜絕安全隱患，確保液氨儲存、使用的安全。針對化工行業液氨儲罐液位測量儀表的應用情況，對于三種經常會使用到的耐酸堿浮球液位計等常用液位計的原理、選型、安裝、調試過程中應注意的問題以及故障解決為一法進行比較分析，以提高儀表技術人員對液位儀表選型、安裝及維護的水平，選擇性能優良、測量準確、安裝維護為一體、滿足工藝需要的儀表設備。
目前，化工液氨儲罐液位的測量主要有雷達液位計、耐酸堿浮球液位計、雙法鑄差壓液位計及超聲波液位計等。由于液氨本身具有易燃、易爆、有毒的特性，因此，對液氨儲罐液位測量儀表的選型、安裝及調試顯得非常重要。下面對三種液位計的選型應用作以比較分析。
1、液氨儲罐常用液位計檢測原理
1.1纜式導波雷達液位檢測
以LevelflexFMP51為例，該液位計是基于TOF(行程時間)原理的“俯視式”測量系統。對參考點至液氨表面間的距離進行測量。高頻脈沖信號被發射至探頭，并沿探頭傳播。脈沖信號在液氨表面發生反射，反射信號被儀表接收，并被轉換成物位信息。此測量方法即為TDR法(時域反射法)，其測量參考點至液氨表面間距離(D)與脈沖信號的運行時間((t)成比例關系:D=c*t/2，其中，。為光速。如圖1所示。空標高度(E)已知時，液位(L)的計算公式如下:L=E-D。
1.2耐酸堿浮球液位計檢測
以UHZ側裝耐酸堿浮球液位計為例，其設計依據是磁性原理和浮子定律。液位計通過法鑄與液氨儲罐相連，當被測容器中的液位升降時，耐酸堿浮球液位計腔體中的雙色柱狀磁性浮子通過磁場影響隨之升降，此時液位計面板雙色柱狀浮子的交界處即為液氨儲罐內圖1纜式導波雷達液位計測量示意圖的實際液位。
1.3差壓變送器液位檢測
根據流體靜力學原理對液氨儲罐液位進行檢測。如圖2所示。以固定高度H。的液層為例，如果液面高度不變，則H。液層的壓力也不變，當液面升高時，隨著H。液層與液面之間的距離h增大，該液層的壓力也隨之增大。
當差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據流體靜力學原理，有:
P一hpg+P氣（1）
P一P氣（2）
式中:P+～變送器正壓室的壓力;
h～H0。液相取壓日與液面之間的垂直距離;
圖2差壓式液位計測量原理圖
差壓法檢測液位，是將差壓變送器的高壓室(+)接日與H。液層面相連通，低壓室接日(一)與罐頂氣體空間相連通。通過高低壓室膜盒產生形變的程度與“+”、“一”壓室之間的壓力差值(即△P-
P-一P)測得差壓。由式(1)和(2)可知:
△P一P一P=hpg+P氣-P氣=hpg(3)
由式(3)可知，差壓式液位計所感受到的壓差與液面高度h有關，從而消除掉氣體壓力P氣對檢測結果的影響，通常將這種消除干擾因素影響的作用稱為補償作用。
2、液位儀表安裝維護應注意的問題
2.1纜式導波雷達液位計
合理安裝能確保儀表長期可靠而精確的測量。導波雷達液位計在安裝時要避開液氨進日，以免產生虛假反射;傳感器不要安裝在液氨儲罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會增強)，也不能距離液氨儲罐壁很近。容器壁與纜式探頭間的距離，光滑金屬壁:大于50mm(2");纜式探頭末端與容器底間的安裝距離大于150mm(6in);允許安裝短管的直徑鎮150mm(6in)，較大直徑的安裝短管會降低儀表的近距離測量能力;使用懸空安裝的纜式探頭時(探頭末端未固定在容器底部)，在整個測量過程中，纜式探頭與容器內部裝置間的距離不得小于300mm(12")。但是，只要介質的介電常數(DC')不小于1.8，探頭配重塊和容器底部的偶爾接觸不會對測量造成影響。氨水:介電常數(DC(er))>7o但纜式探頭的偏置量/零點受安裝位置的影響，可能會增大士12mm。在調試過程中，輸人修正(“物位修正”參數)可以對附加偏置量或零點進行修正。
2.2耐酸堿浮球液位計
1)必須按要求安裝，便于觀測和檢修;周圍不能有導磁物質接近，否則將無法正常工作;伴熱溫度要根據介質情況而確定。
2)液氨儲罐液位測量氣液相開孔連接跨度大，因此液位計的安裝需要加裝中間連接法鑄，同時需做好固定支撐。
3)儀表調試時必須用磁鋼校正器在面板上先將雙色(一般為紅白兩色)磁柱設置成白色，然后打開氣相截止閥，*后打開液相截止閥，觀察液位是否正常。當液位上升時磁柱由白色變為紅色，液位下降時磁柱由紅色變為白色。
4)不定期的清洗腔體，以免使磁浮子不能正常工作。
2.3差壓變送器
差壓變送器的安裝對其高度有一定的要求，通常不應高于被測容器液位取壓接日的下接日標高。安裝位置應易于維護，便于觀察，且靠近取壓部件的位置。若選用雙法鑄式差壓變送器測量液位，變送器安裝位置只受毛細管長度的限制。毛細管的彎曲半徑應大于50mm，且應對毛細管采取保護和絕熱措施。
如果液氨儲罐安裝的位置比較高，將差壓變送器“+”壓室接日與容器下法鑄中心處于同一標高安裝，有可能不便于安裝、維護和觀察，應把差壓變送器安裝位置向下移，移至便于安裝、觀測和維護的高度。由于安裝標高的改變，△P＝（P＋一P-)將影響到差壓式儀表的輸出值。此時，若液面至容器下法鑄(即液相取壓日)高度h=。時，△P0即存在正遷移，需調整正遷移機構;當h=0時， PGO即存在負遷移，需調整負遷移機構。使差壓式儀表的示值為零示值或零示值所對應的的標準輸出值((4mADC)。
差壓液位計應垂直安裝，保持“+”、“一”壓室標高一致。
液氨為低沸點介質，在環境溫度下*易汽化，為了輸出信號和示值的穩定性，*好選用雙法鑄差壓變送器進行測量。
3、液位儀表使用效果的比較
我公司200mj液氨球罐上裝有一臺SK-DTZ5V4-I,DPYY-YO雙法.r_差壓液位計(量程:-62.04^-20.79kPa)、一臺耐酸堿浮球液位計和一臺玻璃板式液位計。耐酸堿浮球液位計由于其腔體未能定期檢修使磁柱顏色不變，因而無法檢測;另一臺雙法鑄差壓液位計運行穩定，但測量值同玻璃板式液位計顯示有誤差。2014年4月儀表人員抽樣比測記錄數據，見表1所示。
因老式玻璃板式液位計沒有詳細刻度，該數據為粗略目視值。另外，2012年新建20萬t/a合成氨系統2000mj液氨球罐上安裝有一臺LevelflexFMP51纜式導波雷達液位計(位號:LT1201A)和一臺耐酸堿浮球液位計，該信號均引人DC'.S顯示。在開始安裝調試過程中發現雷達液位計與耐酸堿浮球液位計顯示不一致，經檢查發現導波雷達液位計取樣管原始高度不正確，經重新調整并對其相關參數進行設定后測量顯示一致。長期穩定運行，給工藝控制提供了準確數據，滿足了工藝要求，有效地保障了設備和人身安全。2014年4月儀表人員抽樣比測記錄數據，見表2所示。
纜式導波雷達液位計在一年多的運行過程中，與耐酸堿浮球液位計測量比較完全一致，性能穩定，沒有出現任何故障，是理想的液氨儲罐液位測量儀表。儀表通過4一20mADC'電流信號隔離輸出，送至中央控制室DCS顯示。
通過以上案例分析，幾種液位檢測儀表在液氨儲罐上的應用各有不同的使用效果，現將其性能指標歸納如下，供設計選型及儀表維護人員參考
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