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頂裝磁翻板液位計應用過程中遇到的失效現象分析
頂裝磁翻板液位計作為工業生產中*常用來測量液位的儀表之一,其優點在于適用規模廣、裝置形式多樣,適合任何介質的液位、界面的丈測量,被測液體與指示布局徹底阻隔,密封性能好,防走漏、習慣高壓、高溫、腐蝕條件下的液位測量,可靠性高、成本低、顯示直觀、安裝方便等。但由于使用環境和方式的差異,使得頂裝磁翻板液位計在使用過程中出現不同現象的失效,導致生產無法正常進行或對安全生產造成威脅。本文主要通過對頂裝磁翻板液位計自身的特性進行介紹,并對現場應用過程中遇到的失效現象進行分析。
頂裝磁翻板液位計是利用了連通器原理、浮力原理和磁性偶合原理巧妙結合起來用于顯示或檢測液位高度變化的裝置。*先通過連通器原理使得罐體內部液位高度和磁翻板主體內部高度一致,然后通過浮力原理確保浮球中磁鋼位置與液面平齊,*后通過磁性偶合原理帶動面板上翻柱轉動使其顏色變化,以此來指示罐體內部液位的高度。為了擴大頂裝磁翻板液位計的使用范圍和方便生產檢測,還可以根據相關標準添加附加裝置,用以輸出多種不同的信號。其中又以4~20mA電流輸出為*常用信號。在現場檢測液位的同時還可以將電流信號輸送至控制室或者警報裝置,實現對液位的遠程和自動監控。隨著市場需求的不斷變化,頂裝磁翻板液位計也在不斷更新。目前大部分廠家生產的頂裝磁翻板液位計都能廣泛用于石油加工、市政、食品加工、水處理、化工、制藥、電力、造紙、冶金等領域中的液位監測。對于部分高溫、腐蝕工況也可使用。但是某一些頂裝磁翻板液位計由于設計不合理或者安裝使用中操作不當造成的頂裝磁翻板液位計無法正常使用,甚至對安全生產帶來危險。因此如何避免這類事件再次發生就成為了安全生產中的*要大事。
頂裝磁翻板液位計主要利用了浮力和磁性偶合來完成指示過程。當液位上升時,浮球在浮力作用下由下往上運動,翻柱受到浮球中磁感應力的作用翻轉180°,顏色由白色變為紅色,面板上紅白翻柱的分界位置即為罐體中實際液位高度(如圖1),當液位下降時浮球由上往下運動,帶動翻柱翻轉,顏色由紅色變為白色。
其中:G為浮球重力,m為浮球質量,F為浮球所受浮力,ρ為液體密度,v為浮球排開液體體積,g為重力加速度。
在正常使用時,浮球受到的重力必須等于在水中受到的浮力,當受壓變形以后體積v減小導致受到的浮力減小,浮球就會下沉。當浮球全部沉入水中時,它受到的浮力也*大,此時如果G=F,則實際液位會高于顯示液位;若G>F,則浮球會在重力作用下繼續下沉,直至浮筒底部。
頂裝磁翻板液位計的使用環境多為室外,部分地區環境溫度過低也是導致磁翻板失效的原因之一。例如某些工況中要求罐體內的被測液體溫度必須保持恒定,此時就需要在頂裝磁翻板液位計上添加外部恒溫裝置(如電加熱型,水或蒸汽循環型),若因加熱裝置問題或者夾套使用壓力過大導致循環水或蒸汽泄露,也會造成其失效。北方地區的冬季使用時若因為材質受到低溫環境影響,導致整個面板防水性能變差,一旦水蒸汽或雨水等滲入面板就會導致翻柱凍結或者面板玻璃表面結霜,操作人員無法正確判斷此時罐內液體正確的位置。因此玻璃管面板成為解決此問題的一種有效方法,通過在玻璃管內部固定好翻柱后再抽真空或充入惰性氣體,*后將玻璃管封口。該方式能夠完全解決面板防水防霜問題,但是其缺點在于成本較高,且操作工藝復雜、易破損。
在化工環境中使用時經常會遇到各種帶有腐蝕性的液體,因此防腐蝕問題也是頂裝磁翻板液位計所必須考慮的。現如今使用的防腐性頂裝磁翻板液位計多為金屬管內部和浮球表面襯聚四氟乙烯(PTFE)利用聚四氟乙烯把被測液體和金屬管隔開來達到防腐目的。聚四氟乙烯具有良好的機械韌性,在加工時不易機械受損。具有良好的耐腐蝕性,對于大多數化學藥品和溶劑,表現出惰性、能耐強酸強堿、水和各種有機溶劑。并且具有耐氣候、高潤滑、不粘附、無毒害等優點。金屬管內襯聚四氟乙烯不但可以保證頂裝磁翻板液位計整體的強度不受影響,也能起到很好的防腐效果,因此該類頂裝磁翻板液位計在防腐領域受到廣泛應用。雖然聚四氟乙烯的熔點較高,能在250Ⅲ工況中使用,但是因為其本身的膨脹系數比較大,且隨著溫度變化而發生不規律變化,若長期在高溫環境下使用會導致其在管道內壁發生形變,甚至會將浮球卡死在管道內壁,因此必須嚴格按照頂裝磁翻板液位計設計參數的范圍使用。還有某些特殊情況或許是考慮到現場環境對金屬管有限制或者產品成本的考慮,整體采用非金屬材質制作。這類磁翻板使用時更應該采取一定的保護措施,防止其受力不均或其他原因造成失效和安全事故。
在某些現場使用時,用戶要求將磁翻板的測量結果轉化為電流信號接入中控室,方便監測和控制,因此就需要配帶液位變送器。其利用了浮球磁性將變送器內部的元器件(如干簧管)吸合,改變整個變送器電路的電流,從而達到將機械信號轉換為電流信號的目的。在整個使用過程中,當變送器安裝好以后需要對其位置進行微調,并且在使用過程中保證其位置不得發生變動,因為一旦位置發生變動,就會導致其輸出錯誤的電流信號,尤其是對于罐體帶有震動的工況,更應該有固定保護措施。在使用或運輸過程中若有強烈碰撞導致內部元器件損壞,也是導致液位變送器失效的主要原因之一。
液位測量做為工業生產中的一個重要的環節,頂裝磁翻板液位計作為常用的手段之一,越來越受到廣大用戶的信賴,因此在使用過程中必須保證其安全可靠。作為生產廠家,在結構設計合理、產品原料合格、制作工藝先進,保證產品質量的前提下才能考慮降低成本;作為用戶,在使用過程中也要嚴格按廠家提供的說明書操作,把確保安全生產做為*一要務。
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