楊曉烽（化工部長沙設(shè)計研究院，湖南長沙 410116）

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鉀肥行業(yè)蒸發(fā)器液位檢測方法簡介

楊曉烽
（化工部長沙設(shè)計研究院，湖南長沙 410116）

摘 要：綜合介紹幾種鉀肥行業(yè)蒸發(fā)器液位檢測方法，對其原理以及優(yōu)缺點作了分析比較。認為以視頻監(jiān)控將蒸發(fā)器內(nèi)部可視化，不僅可以即時顯示液面高度，還可以觀察到蒸發(fā)器內(nèi)部汽液結(jié)構(gòu)，該法新型、高效、直觀、成本低廉，相當(dāng)具有發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：真空制鹽；蒸發(fā)器；液位；檢測方法；可視化

在鉀肥行業(yè)的蒸發(fā)工藝中，蒸發(fā)罐液面的檢測是一個非常重要的環(huán)節(jié)。一般來說，如果液面過低，則會增加循環(huán)泵電機負荷，造成液壓不夠，引起物料在加熱室內(nèi)沸騰，加劇鹽垢的生成，使加熱室堵塞，妨礙正常生產(chǎn)；反之，如果液面過高，將會減弱液體循環(huán)，從而使得蒸發(fā)生產(chǎn)能力降低，還會造成物料翻罐，影響冷凝水水質(zhì)，進而加劇對設(shè)備的腐蝕。因此，蒸發(fā)器液面的檢測為很多鹽礦所重視，故作為設(shè)計單位而言，就更應(yīng)當(dāng)認真分析考慮不同方法的優(yōu)缺點，以便優(yōu)化選擇，為廠方提供更好的方案。

現(xiàn)對幾種蒸發(fā)器液位檢測方法的原理及其優(yōu)缺點分析比較如下：

1 傳統(tǒng)檢測方法

傳統(tǒng)的液位檢測方法有視鏡法，差壓檢測液位法，浮力式液位檢測等。

1.1 視鏡法

傳統(tǒng)的液位檢測中，最簡單的就是視鏡法，即通過視鏡觀察完成對蒸發(fā)器的操作液位的監(jiān)測。該法雖簡單，但在蒸發(fā)罐運行期間，由于結(jié)晶、結(jié)垢導(dǎo)致導(dǎo)致無法觀察和判斷液位；而且，視鏡長期在高溫、甚至高壓的鹽溶液中浸泡，有可能受到腐蝕而危及安全生產(chǎn)，因此，往往需要定期停車，對其進行檢修、清洗，使得生產(chǎn)間斷，效率下降。此外，對于大型蒸發(fā)器而言，需設(shè)計不同高度的視鏡，導(dǎo)致可靠性降低的同時對人員觀察也帶來諸多不便。

1.2 差壓檢測液位法

壓差檢測液位是簡單的連通器原理：液位發(fā)生改變時，液體的靜壓也相應(yīng)的發(fā)生改變，壓差△p、高度H、密度ρ的之間的關(guān)系式：

在真空制鹽工藝中，由于鹽的結(jié)晶析出，極有可能導(dǎo)致該法連通管堵塞而無法檢測液位，而且，隨著蒸發(fā)的進行，介質(zhì)濃度、密度相應(yīng)發(fā)生改變，也必然造成檢測的液位失準(zhǔn)。但是由于該法結(jié)構(gòu)簡單、實用，依然受到廣泛應(yīng)用。

1.3 浮力式液位檢測

根據(jù)阿基米德原理，浸在液體里的物體受到向上的浮力大小等于物體排開液體所受重力：

浮力式液位檢測方法是將檢測桿懸掛在力敏頭上形成的傳感裝置，使檢測桿懸吊于容器中，通過電路或儀表測量浮力信息，即可根據(jù)浮力定律換算出被測液位高度。

在真空制鹽所用的蒸發(fā)器中，由于液體大量汽化，鼓泡嚴(yán)重，故而會造成浮力波動大，以浮力檢測液位必然存在較大的誤差，因而制鹽工藝一般不予采用。

2 新型檢測方法

相對于傳統(tǒng)的檢測方法而言，還有超聲波測液位法、雷達測液位法、同位素連續(xù)測液位法、電容、電阻檢測液位法、測溫檢測液位法、視頻可視化液位檢測法等較為新型、高級的檢測方法。

2.1 超聲波測液位法

超聲波具有方向性好、穿透能力強、碰到雜質(zhì)或界面后反射顯著等特點。超聲波測液位法就是根據(jù)這些特點，并利用了回聲測距的工作原理。整個過程包括超聲波的“發(fā)射”→“傳導(dǎo)”→“反射”→“接收及檢測”。在一定條件下，超聲波的傳導(dǎo)速度V為定值，所以通過檢測超聲波往返的時間T，即可計算出液位的高度H。

一般來說，超聲波的傳播與介質(zhì)的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率及介電常數(shù)等無關(guān)，因此適用于有毒、腐蝕性強、粘度高的介質(zhì)的液位檢測。但在蒸發(fā)過程中，往往存在溫度、壓力的變化，且伴隨著氣泡、固體結(jié)晶顆粒的存在，都會影響到超聲波的聲速和反射，導(dǎo)致誤差，甚至造成無法檢測。因而，該法并不適用于真空制鹽蒸發(fā)器的液位檢測。

2.2 雷達檢測液位法

雷達是一種電磁波，與超聲波測液位法類似，可以利用電磁波在空間的傳播特性來測量液位的高低：

其中，C為雷達波的傳播速度，一般取光速。

曾經(jīng)許多雷達液位儀表制造商認為，對該儀表惟一的挑戰(zhàn)是成本。但事實上，隨著它的應(yīng)用推廣，暴露出的缺點也越來越多，如被測介質(zhì)的液位波動、沸騰鼓泡等都會影響雷達波的反射，從而使得檢測產(chǎn)生很大的誤差，進一步限制了其使用。

2.3 同位素連續(xù)測液位法

當(dāng)同位素放射源產(chǎn)生的γ射線在穿透物質(zhì)層時，一部分射

線會被吸收，另一部分則能穿透物質(zhì)，且透過量與物質(zhì)層的厚度之間存在一定的變化規(guī)律。因此，可利用該規(guī)律測取介質(zhì)的液位。

該法通用性強、準(zhǔn)確、量程很寬。但儀表不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且射線對人體有害，所以，杜宇需要經(jīng)常操作和檢修的蒸發(fā)器而言，也不太滿足安全生產(chǎn)的要求。

2.4 電容、電阻檢測液位法

由于被測介質(zhì)的電容、電阻值與其液位相關(guān)，所以，只需測取其電容、電阻的變化值，就可以得到介質(zhì)的液位。不過，在由于真空制鹽工藝中，蒸發(fā)器中極易結(jié)晶結(jié)垢，必然導(dǎo)致電容、電阻值不能真實的反應(yīng)出液位的變化，甚至失去檢測的意思，所以該法也不適宜在真空制鹽蒸發(fā)器上使用。

2.5 測溫檢測液位法

蒸發(fā)過程是將水從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)不斷排除、而介質(zhì)濃度不斷提升的過程。拉烏爾定律表明，當(dāng)飽和蒸汽壓一定時，由于介質(zhì)濃度的提升將導(dǎo)致沸點升高，所以蒸發(fā)介質(zhì)的溫度始終比其飽和蒸汽的溫度高，也就意味著在氣液兩相的界面會存在一個溫度突變。所以通過檢測溫度，找到這個溫度的突變點即可。該法檢測準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單，但測點多、存在不準(zhǔn)確、不直觀等問題而使得其使用受到了一定的限制。

2.6 視頻監(jiān)控及液位測量

前面所述的各種液位檢測方法中，基本上都是通過測定其他參數(shù)而間接檢測出液位，因此往往存在不直觀、誤差大等問題。隨著現(xiàn)代光學(xué)與光電子技術(shù)的進步，視頻監(jiān)控及液位測量技術(shù)也得到了更大程度的發(fā)展，利用視頻圖像來測量液位的微小變化成為可能。該法廣泛應(yīng)用于機械制造、汽車維修，管道檢修、發(fā)電廠、飛機維修、鑄造單位、石油化工等領(lǐng)域。

對于石油化工行業(yè)而言，該法廣泛用于精煉廠的儲存罐、熱交換器、球罐車，管道設(shè)施，特檢所及壓力容器生產(chǎn)單位的容器、鋼瓶、管路等內(nèi)部缺陷探測檢查。在工業(yè)冷凝器管，壓縮機、熱交換器管內(nèi)部檢查、焊縫的檢查、管壁沉積、制藥、食品不銹鋼管路的腐蝕和裂縫情況、過熱檢查和是否有漏孔檢查、電鍍管、環(huán)形焊縫檢查得到普遍的應(yīng)用。視頻監(jiān)控自帶的圖像處理系統(tǒng)和記錄儀可以隨時有效的對檢查缺陷記錄、存儲、處理，保證影像資料存檔。

目前，已有部分廠家在真空制鹽蒸發(fā)器中成功利用了該法監(jiān)控和測量液位，通過視頻可以將蒸發(fā)器內(nèi)部可視化，即時無延遲的通過監(jiān)視器觀察液面高度，以及蒸發(fā)器內(nèi)部汽液結(jié)構(gòu)，這些都是其他方法所無法比擬的。同時，結(jié)合一種改良的差壓液位檢測方法更進一步達到控制液位的目的。而且，應(yīng)用該法，除了可以監(jiān)測液面高度，還可以利用視頻顯示，檢查蒸發(fā)器內(nèi)部的結(jié)晶、腐蝕、銹斑、裂紋、鐵屑異物、對接焊縫等質(zhì)量缺陷問題，能夠有效的提高工作人員檢查出各種設(shè)備問題的效率。

因此，該法完全可以很好的應(yīng)用于蒸發(fā)器的液位檢測，是一種即時，方便，可靠，可視，而且多用途的檢測方法。

3 結(jié)語

新型的視頻監(jiān)控及液位測量技術(shù)，不僅能將蒸發(fā)器內(nèi)部可視化、即時的顯示液面高度，還可以觀察到蒸發(fā)器內(nèi)部汽液結(jié)構(gòu)、檢查蒸發(fā)器內(nèi)部的結(jié)晶、腐蝕、銹斑、裂紋、鐵屑異物、對接焊縫等質(zhì)量缺陷問題。該法新型、高效、直觀、多用途、成本低廉，是相當(dāng)具有發(fā)展前景的液位檢測方法。

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Brief Introduction of the Liquid Level Detection Methods of the Potash Industry

Yang Xiao-feng

Abstract：Several kinds of liquid level detection methods of potash fertilizer industry are introduced，and the principle，advantages and disadvantages are analyzed and compared.By using the video surveillance method，not only the liquid height can be real-time displayed，also the liquid structure of the evaporator vapor can be observed inside.The video surveillance method is efficient，intuitive and low cost，has a good development prospect.

Key words：vacuum salt；evaporator；liquid level；detection method；visualization

中圖分類號：TQ442.14

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1003–6490（2016）02–0007–02

收稿日期：2016–02–02

作者簡介：楊曉峰（1984—），女，湖南常德人，工程師，主要從事化工設(shè)計工作。