劉煥發(fā) 李全新

(山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253024)

電容式液位計在己二酸裝置上的應(yīng)用

劉煥發(fā) 李全新

(山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253024)

山東某公司年產(chǎn)16萬t己二酸裝置中,較多關(guān)鍵位置的液位計在裝置投產(chǎn)不到一年的時間里，多次出現(xiàn)故障并嚴重影響正常生產(chǎn)，針對液位計存在的問題，以及介質(zhì)工況溫度高、腐蝕性強、易結(jié)晶掛料及顆粒物溶液等狀況，采用UYB-50型電容式液位計替代原磁致伸縮液位計和雙法蘭液位計進行技術(shù)改造，并在二元酸熔融罐液位進行試用，效果較好。之后，將所有存在問題的液位計成功進行了改型。改造之后，裝置運行穩(wěn)定，再未出現(xiàn)因液位計故障導(dǎo)致的各類問題。

液位測量 己二酸裝置 腐蝕 卡滯 結(jié)晶 改造

山東某公司年產(chǎn)16萬t己二酸裝置中使用的液位計，主要有磁致伸縮液位計、雙法蘭液位計等。該裝置開車運行不到一年的時間里，某些關(guān)鍵位置的液位計即出現(xiàn)測量不準、液位計損壞等情況，故障率陡升，部分溫度高、腐蝕性強及易結(jié)晶等惡劣工況的液位計相繼出現(xiàn)問題，數(shù)量較多的法蘭式液位計、差壓變送器膜盒出現(xiàn)了腐蝕損壞情況，且腐蝕嚴重。

在分析了液位計故障的原因之后，采用UYB-50型電容式液位計替代磁致伸縮液位計和雙法蘭液位計，改造初期，選擇二元酸熔融罐液位進行試用，效果較好。繼而將所有存在問題的液位計進行改型。

1 液位計故障現(xiàn)象與原因分析

裝置中二元酸液位LT_248321為插入式法蘭變送器，儀表測量膜片材料為316L，介質(zhì)為熔融二元酸，溫度175℃，開車期間儀表即損壞，使用周期不超過一個月，膜盒出現(xiàn)針孔式腐蝕，更換鉭材質(zhì)平膜片變送器后，未出現(xiàn)腐蝕，但結(jié)晶造成儀表仍無法正常使用；二元酸液位LT_248103為插入式法蘭變送器，儀表材料為316L，介質(zhì)為二元酸和蒸汽，125℃，裝置開車初期即損壞，使用周期不超過一年，膜盒膜片腐蝕脫落；平衡罐液位計LT-241392A為磁致伸縮液位計，工況溫度90℃，介質(zhì)為己二酸、硝酸及水等，介質(zhì)易結(jié)晶，造成磁致伸縮浮球頻繁出現(xiàn)卡滯，故障率高，無法正常測量；活性炭液位計LT-243101和LT-243102為磁致伸縮液位計，工況溫度20℃，介質(zhì)為活性炭水溶液，介質(zhì)為帶顆粒物溶液，磁致伸縮浮球頻繁出現(xiàn)卡滯，故障率高，無法正常測量。

為此公司組織技術(shù)力量對液位計測量不準，故障頻發(fā)的原因進行了分析研究，結(jié)論如下：

a. 介質(zhì)溫度高、腐蝕性強。造成雙法蘭液位變送器膜片腐蝕嚴重，部分變送器膜片甚至完全脫落，在較短的時間內(nèi)即腐蝕損壞，部分儀表試車期間短短幾天膜片即損壞。

b. 易結(jié)晶掛料。易結(jié)晶問題造成磁致伸縮液位計浮球頻繁出現(xiàn)卡滯情況，故障率高，無法正常測量,使用平膜片雙法蘭液位變送器同樣無法正常測量。

c. 顆粒物溶液。溶液內(nèi)的顆粒物積存于磁致伸縮液位計的浮球與探桿間，造成浮球卡滯，無法活動自如，故障率較高。

2 改進措施

針對液位計自身的問題，以及現(xiàn)場工況存在的溫度高、腐蝕性強、易結(jié)晶掛料及顆粒物溶液等介質(zhì)狀況，研究決定采用UYB-50型電容式液位計進行改型試驗。電容式液位計通過檢測電容變化測量液位，其電容傳感器是根據(jù)圓筒形電容器原理工作的[1]。UYB-50型電容式液位計的測量電極由內(nèi)極和外套組成，內(nèi)極材料為316L，外極材料為PFA，被測介質(zhì)壓力可達320bar(1bar=100kPa)，介質(zhì)溫度-200～250℃，耐酸堿度高，可應(yīng)用于各種惡劣苛刻的工況環(huán)境。

2.1安裝

UYB-50型電容式液位計采用內(nèi)插方式安裝在設(shè)備頂部，如圖1所示。安裝時，需保護電容液位計探極外表包覆的特氟龍涂層不被碰壞劃傷，并緊固上下法蘭使上下法蘭處于電氣接通狀態(tài)(接觸電阻為0Ω)，如果容器有攪拌應(yīng)使傳感器探極遠離攪拌葉片以防損壞探極。

圖1 UYB-50型電容式液位計安裝示意圖

2.2調(diào)試校準

UYB-50型電容式液位計的調(diào)試校準原理如圖2所示，即根據(jù)工藝情況確定液位的零點和滿點，并使用零點和量程設(shè)置功能計算并設(shè)置零點電容C0和滿點電容CFS。

圖2 UYB-50型電容式液位計的調(diào)試校準原理

根據(jù)圖2，可得如下算式：

h%=(Cx-C0)/(CFS-C0)×100%

h=h%×H

I0=4+H%×16

式中C0——液位最低點傳感器電容，pF；

Cx——傳感器電容，pF；

CFS——液位最高點傳感器電容，pF；

h——液位高度，m；

h%——百分液位；

H——量程，m；

I0——輸出電流，mA。

2.2.1快捷零點和量程標定方法

快捷零點和量程的標定方法分為3種情況，具體如下：

a. 容器設(shè)備內(nèi)液位為空時進行零點標定。當液位處于零點時，按住“SET+∨”鍵并持續(xù)5s，進入零點快捷菜單；按“∧”鍵選擇“YES”進行零點校準操作；按“SET”鍵確認選擇。

b. 容器設(shè)備內(nèi)液位滿時進行量程標定。當液位處于滿點時，按住“SET+∧”鍵持續(xù)5s，進入零點快捷菜單，LCD顯示“NO”；按“∧”選擇“YES”進行量程校準操作；按“SET”鍵確認選擇。

c. 檢查零點和量程標定后的電容值。使用“∨”鍵觀察零點和滿點處傳感器的電容值。

2.2.2在線任意液位位置的標定

已知傳感器電容零點，已知任意液位位置，并讀取儀表電容檢測值，從而計算出量程電容值；將零點電容值和量程電容值分別手動輸入儀表，完成儀表的在線標定。

此方法適用于在線更換儀表，適用于在線裝置無法升降液位并完成量程標定的情況。

3 實施效果

改造初期，將二元酸液位計LT_248321改為電容式液位計并進行試驗，儀表測量準確，使用周期長，安裝調(diào)試方便，可在線進行更換并設(shè)置零點、滿點參數(shù)。試用一段時間后拆檢電容式液位計，電極和護套完好，未出現(xiàn)進液、腐蝕等情況。

目前已將所有存在問題的近20臺雙法蘭液位計和磁致伸縮液位計進行了更換改型，徹底解決了己二酸裝置液位儀表故障率高、運行不穩(wěn)定的問題。

4 結(jié)束語

己二酸裝置液位計的成功改型，證實UYB-50型電容式液位計適用于強酸堿腐蝕、易結(jié)晶掛料及熔融等惡劣工況。改造之后，UYB-50型電容式液位計測量準確，不受液體結(jié)晶掛料的影響，探極和護套結(jié)構(gòu)可靠。在惡劣工況下使用周期長，液位計性能可靠，故障率低，安裝調(diào)試簡單，在線更換方便。相比于進口液位計，UYB-50型電容式液位計的價格優(yōu)勢明顯，性能可靠，目前已在公司多套裝置中推廣使用。

[1] 陳鑫.射頻導(dǎo)納液位計原理及在尿素裝置的應(yīng)用[J].大氮肥,2001,24(4):264～266.

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1000-3932(2016)05-0542-03

2016-03-17(修改稿)