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塔式儲(chǔ)存容器的液位測量中磁浮球液位計(jì)的問題解決方法實(shí)踐
一、存在的問題
磁浮球液位計(jì)帶法蘭是塔式儲(chǔ)存容器的常規(guī)液位測量設(shè)備，自我公司常減壓裝置投用以來，由于儀表安裝位置設(shè)計(jì)得不合理，儀表開孔位置距離塔盤太近，僅為50mm，致使減壓塔中部溢流槽液位儀表無法正常使用，測量范圍小。為了滿足工藝要求，進(jìn)行問題原因和解決方法分析與改造實(shí)踐。在本次改造前，浮球及連桿與塔盤的相對位置如圖1所示。由于受安裝位置以及浮球自身結(jié)構(gòu)的制約，當(dāng)塔盤內(nèi)的液位為零時(shí)，浮球的位置為下虛線所指；當(dāng)塔盤液位溢流時(shí)，浮球的位置為上虛線所指。但當(dāng)液位為零時(shí)，此時(shí)浮球的狀態(tài)并不是儀表示值為零所要的位置，而是處于其示值40%的位置。這樣即便是塔盤內(nèi)沒有液體，儀表也有40%的指示。這樣的顯示就會(huì)給工藝帶來假信號，使操作人員產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，影響操作。
二、解決方法的分析
有三種辦法可以解決上述問題。
方法一：改變儀表開孔位置，將現(xiàn)有儀表開孔位置相對塔盤上移。圖1 改造前浮球及連桿與塔盤的相對位置開孔位置上移的距離以浮球在自然狀態(tài)（安裝完畢后浮球與平衡錘產(chǎn)生的扭力相等時(shí)）下與塔盤輕微接觸即可，浮球不對塔盤產(chǎn)生壓力。但在塔器壁上動(dòng)焊開孔是不允許的，可操作性不大。
方法二：下移塔盤，將現(xiàn)有塔盤位置相對于儀表安裝孔下移。
塔盤下移的距離同樣是浮球在自然狀態(tài)下與塔盤輕微接觸即可，浮球不對塔盤產(chǎn)生壓力。塔盤整體下移比在塔壁開孔還要復(fù)雜，工作量*大，危險(xiǎn)性更高，所以只有理論可能，實(shí)際可操作性也不大。
方法三：改變儀表自身結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工藝需求。以上兩種解決辦法都不具備可操作性，就只能從儀表自身來考慮了。我們知道，磁浮球液位計(jì)帶法蘭的供電電源是24V 直流電源，輸出的是4～20mA的電流信號，根據(jù)公式I=U/R可知，電壓不變的情況下電流值與電阻成反比，即電阻值決定電流輸出值。磁浮球液位計(jì)帶法蘭的電阻變化實(shí)際上就是與之相對應(yīng)的浮球位置的變化，浮球位置的變化又取決于浮球活動(dòng)的角度，也就是由浮球連桿的擺動(dòng)角度來決定的。儀表*低只能顯示40%的液位，說明連桿沒有達(dá)到零位所需的角度時(shí)就由于浮球接觸到塔盤而無法再動(dòng)作了。根據(jù)上述綜合分析，我們加大連桿的擺動(dòng)角度，就可加大內(nèi)阻值，使其達(dá)到顯示0%液位時(shí)所的內(nèi)阻值，問題就迎刃而解了。
受此表安裝位置的制約，經(jīng)過綜合考慮， 決定改變浮球連桿的形狀，以求達(dá)到增大浮球連桿的擺動(dòng)角度，進(jìn)而增加儀表量程。
三、具體的改造過程根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際測量，浮球連桿的原長度為480mm，浮球的半徑為150mm，人孔的開孔直徑為500mm，人孔縱深為250mm，人孔與塔盤的高度差為50mm，溢流槽與人孔的距離為530mm。
圖2為改造方法示意圖。浮球連桿的另一端與傳動(dòng)軸連接，位置正好處于人孔的正中間位置，根據(jù)勾股定理，可得線
1的長度約為2502+2502≈353.5(mm)。因?yàn)楦∏虮旧頌榱伺c連桿連接而焊接了一截100mm長的內(nèi)絲套筒（線3所示）。那么由線2所構(gòu)成的三角形的下虛線的長度就可以算出，為溢流槽與人孔的距離減去浮球的直徑再減去內(nèi)絲套筒的長度，即a=530-300-100=130（mm）；左虛線的長度為浮球的半徑減去人孔和塔盤的高度差，即b=150-50=100（mm），根據(jù)勾股定理，線2的長度為a2+b2≈164(mm) ，同時(shí)也可以算出線1與線2的夾角為180°-45°-arctan（b/a）≈97°，線2與線3的夾角為90°+arctan（a/b）≈142°。
圖2 改造后浮球及連桿與塔盤的相對位置通過以上計(jì)算而經(jīng)過改造的連桿形狀可以看出，連桿的動(dòng)作幅度明顯增大，而且是向下的動(dòng)作幅度明顯增大，增大的幅度恰恰就是改造前40%以下測量范圍的部分。在實(shí)際使用前，我們做了簡單的調(diào)零處理，因?yàn)楝F(xiàn)場儀表所接收的電壓信號往往不足24V 直流電源，根據(jù)公式I=U/R算出來的電流信號會(huì)有誤差，調(diào)零實(shí)際就是一種消除誤差的方法。圖2中實(shí)線連桿所處的位置分別為零位和滿量程，輸出為4~20mA電流信號。
四、研究結(jié)果及分析
在本次改造過程分析中，有兩點(diǎn)沒有在分析中考慮進(jìn)去。一是連桿20mm的直徑，在實(shí)際的改造過程中，這20mm是必須要考慮進(jìn)去的，否則焊接時(shí)連桿的長度和夾角就會(huì)有略微偏差。二是如圖2所示，當(dāng)浮球位于零點(diǎn)時(shí)實(shí)際上是不能與身后的溢流槽接觸的，否則在動(dòng)作時(shí)會(huì)與溢流槽產(chǎn)生碰撞或摩擦，難以動(dòng)作，我們在改造過程中將溢流槽略微左移了一段距離。
五、結(jié)論
本次對浮球連桿的改造解決了多年來減壓塔中部液位測量存在盲區(qū)的問題，上述計(jì)算數(shù)值為改造提供了精準(zhǔn)的依據(jù)。改造后的半年時(shí)間里，儀表指示準(zhǔn)確，運(yùn)行正常，說明此次改造是成功的。
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