韓陽

[摘 ? ?要]在化工企業(yè)中，液位測量是化工生產(chǎn)操作過程中重要技術(shù)之一，也是聚乙烯裝置儀表測控的組成部分。目前，液位測量儀種類較多，各種液位測量儀具有不同的特點和應(yīng)用優(yōu)勢，能夠適用于不同的工藝條件和環(huán)境，實際應(yīng)用的成效也各不相同。相關(guān)技術(shù)人員需要根據(jù)生產(chǎn)工藝條件及環(huán)境，對測量儀表進行合理選擇，從而實現(xiàn)對整個裝置液位情況的精準(zhǔn)判斷。就聚乙烯裝置常用液位測量儀表的工作原理、應(yīng)用優(yōu)勢以及選型要點等進行分析，為儀表選型應(yīng)用提供參考。

[關(guān)鍵詞]聚乙烯裝置;液位儀表;選型要點

[中圖分類號]X783 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]In chemical enterprises， liquid level measurement is one of the important technologies in the chemical production operation process， and is also an integral part of the instrumentation measurement and control of polyethylene devices. At present， there are many kinds of liquid level measuring instruments， which have different characteristics and application advantages and can be applied to different process conditions and environments， and the actual application effectiveness also varies， so the relevant technical personnel need to make reasonable selection of measuring instruments according to the production work art conditions and environment， so as to achieve accurate judgment of the liquid level situation of the whole device. This paper analyzes the working principle， application advantages and selection points of commonly used level measuring instruments for polyethylene devices， and provides reference for instrument selection and application.

[Keywords]polyethylene plant; level instrumentation; selection point

聚乙烯裝置液位測量結(jié)果的準(zhǔn)確性在化工生產(chǎn)中至關(guān)重要，因此為了確保液位測量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，需要對常用液位儀表的工作原理和特點進行分析，結(jié)合各種測量儀表的特點對其選型注意事項進行總結(jié)，從而能夠更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境、控制需求以及工藝條件等。

1 磁浮子液位計選型應(yīng)用分析

1.1 工作原理

此液位測量儀主要利用放置于非磁性金屬管中的磁性浮子，通過管中液位的變化，對管內(nèi)液位進行測量，也稱為磁翻板液位計。在非磁性金屬管外部，對利用多個雙色磁性浮子翻板通過上下排列所組成的一個指示單元進行安裝，隨介質(zhì)液位的變化，磁性浮子會呈現(xiàn)下降或上升，同時磁翻板因其移動時磁性浮球的吸引力作用而使其出現(xiàn)180°翻轉(zhuǎn)，同時磁翻板能夠借助于顏色的改變對介質(zhì)液位進行反映。在實際的應(yīng)用中，每塊磁翻板高度通常被設(shè)置為10 mm，所以儀表測量精度控制在±10 mm之內(nèi)。

1.2 儀表特點及優(yōu)勢

此液位測量儀表采用金屬結(jié)構(gòu)，密封性及機械強度較高，使用過程中不容易出現(xiàn)泄漏和破裂等問題。翻柱或圓形翻板的指示顏色鮮艷，指示清晰，與其他透明玻璃或平板液位流量計相較之下，更有利于觀察讀數(shù)，不容易出現(xiàn)模糊不清以及被污的情況。此類測量儀表的材料可以選用的范圍比較廣，主要以普通不銹鋼作為其標(biāo)準(zhǔn)材料，同時也可以采用選擇PTFE、PVC、哈氏合金、鈦合金等專用材料，另外還可以考慮采用玻璃襯里及PVC襯里，可應(yīng)用于高溫、高壓工況，同時還可測量腐蝕性介質(zhì)。

1.3 選型要點

此類液位測量儀表適用于存在有毒或者低壓等環(huán)境中的介質(zhì)以及存在低溫、高壓等環(huán)境中的場合，但不適用于存在測量外部介質(zhì)密度之間的誤差小于150 kg/m3、測量內(nèi)部液位介質(zhì)密度之間的誤差小于400 kg/m3、介質(zhì)溫度之間的誤差大于350 ℃以及介質(zhì)黏度之間的誤差大于600 mPa·s等環(huán)境中的場合。

磁浮子液位計的法蘭中心線在上下步進時的高度以100 mm為佳，同時上下一個法蘭中心線之間的高度也不宜超過5000 mm。目前不少制造廠還可按照客戶實際需求，對測量范圍以10 mm的整數(shù)倍數(shù)的液位計進行生產(chǎn)，因此在進行選型采購時可進一步對儀表類型進行確認(rèn)。

磁浮子液位計的測量范圍≤3 000 mm時，其中連接法蘭的尺寸宜控制在DN50，磁浮子液位計的測量范圍>3 000 mm時，其中連接法蘭的尺寸宜控制在DN80。另外，法蘭在使用時的壓力級別需要保證與設(shè)備及其配管有關(guān)的規(guī)定完全符合。

磁浮子液位計需要通過設(shè)置一個排污與放空的接口，以及一個成套的排污閥和放空的堵頭，并且還可以運用球閥或者閘門作為排污閥。

2 差壓式液位變送器選型應(yīng)用分析

2.1 特點及應(yīng)用優(yōu)勢

此液位測量儀在聚乙烯設(shè)備和裝置的測量中應(yīng)用范圍廣泛，作為一種信號遠(yuǎn)傳型的液位測量儀表，它具有較廣泛的應(yīng)用范圍，能夠適用于各種高黏度、低壓、高溫以及弱酸性腐蝕等應(yīng)用場合，主要是利用測量容器內(nèi)的液柱所產(chǎn)生的靜壓對液位高度進行計算;根據(jù)測量量程不同，對相應(yīng)型號的變送器進行了選擇，具有較大的測量范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)全量程無盲區(qū)存在;此類型的液位計量儀在設(shè)備上具有很好的穩(wěn)定性和測試可靠性，以及長時間使用壽命，有效地降低了其維修成本;此類型的液位測量儀器可實現(xiàn)智能自動檢測診斷及遙控數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程集成和整定，并且它們具有較高的測量精度，其中測量精度最高可以直接達到±0.07% f.s，甚至還可以直接達到±0.035% f.s;其特點是它可以實現(xiàn)輸出脈沖信號、標(biāo)準(zhǔn)4 ～20 mA電流信號和多種協(xié)議現(xiàn)場總線通信信號等，能夠?qū)崿F(xiàn)信號輸出的多樣化。

2.2 選型要點

此類液位測量儀不宜應(yīng)用于測量程度低于5 kPa的應(yīng)用，測量中介質(zhì)濃度的變化應(yīng)大于實際設(shè)計值5%。針對易燃易爆、腐蝕性、有毒性、較黏稠、富含懸浮物等顆粒，以及氣相環(huán)境溫度下容易冷凝、難氣化等各種液體的測量，可以考慮采用薄膜片或者密封型，其中主要包括了單法蘭或雙法蘭兩種類型，前者主要適用于一般常壓容器，后者則是采用毛細(xì)管進行一定的壓力傳導(dǎo)，應(yīng)該確保兩根毛細(xì)管的長度相同。插入式膜片密封差壓液位變送器特別適用于容易沉積、難結(jié)晶、易發(fā)生結(jié)焦、高黏度、難以聚合的液體。對于特殊的環(huán)境條件下，液相極很容易發(fā)生氣化，而且液相極很容易發(fā)生冷凝，并且由于容器中存在著一些高溫、低壓的應(yīng)用，如運用普通類型的儀器來測量其中的液位，就需要按照實際工況進行隔離器、冷凝器、平衡容器等的設(shè)置。

此液位測量儀表實際應(yīng)用時需要對量程遷移加強重視，具備帶量程遷移功能，因此需要對遷移量進行設(shè)計考慮，特別是針對密度較大的介質(zhì)時，需要根據(jù)適宜的遷移量對變送器量程進行合理選擇。

在安裝普通差壓液位變送器的工作中，其整個過程的連接都需要充分利用一種導(dǎo)壓式的管裝，相對較為復(fù)雜，同時也需要加強對連接管道上的氣體放空口和排污嘴的設(shè)計，或采用3個閥組、5個閥組等來進行配套，甚至有的情況還需要加強對變送器和一個導(dǎo)壓式管道的伴熱。當(dāng)采用薄膜片作為密封時，可以使上述復(fù)雜狀況有效簡化，并且安裝維護便捷。因此當(dāng)該類設(shè)備條件應(yīng)用時，宜對膜片密封型差壓液位變送器進行最佳優(yōu)先選擇。

3 音叉液位開關(guān)選型應(yīng)用分析

3.1 工作原理

此液位測量儀表作為聚乙烯裝置中廣泛應(yīng)用的常規(guī)液位測量儀表，主要由浮筒扭力管傳感器及智能浮筒變送器構(gòu)成。浮筒位置會隨著界面高度、被測液體液位或密度的變化而發(fā)生變化，同時此變化能夠傳遞至扭力管組件，導(dǎo)致其出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，扭力管旋轉(zhuǎn)作用會傳遞至智能浮筒變送器的杠桿組件，導(dǎo)致杠桿上的磁體發(fā)生移動，從而使磁場發(fā)生改變，利用霍爾效應(yīng)傳感器能夠?qū)Υ艌鲂盘栕兓M行檢測，并將其轉(zhuǎn)換成為電信號，以及疊加HART數(shù)字信號的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，再對信號進行輸出。

3.2 選型要點

此液位測量儀表測量范圍應(yīng)不大于2 000 mm，以及負(fù)壓、真空以及液體宜氣化的場合;針對清潔液體，可采用外浮筒式，同時利用DN50的法蘭進行側(cè)—側(cè)的法蘭連接，同時采用可旋轉(zhuǎn)表頭，有利于維護和觀察;內(nèi)浮筒式適用于易凝結(jié)、強腐蝕性、易結(jié)晶、有毒性的介質(zhì)，并在被測液體擾動較大場合加以運用時，需要對防擾動管進行加裝;此液位測量儀表適用溫度范圍較寬，其中被測介質(zhì)溫度低于0 ℃時，需要增加延伸管，如最高溫度大于200 ℃時應(yīng)加裝散熱片，并根據(jù)介質(zhì)溫度對適宜的傳感器元件材料進行選擇;采用外浮筒式需要設(shè)置尺寸為DN15的排污閥;浮筒液位計帶內(nèi)置溫度傳感器能夠根據(jù)介質(zhì)密度變化實現(xiàn)溫度變化的自動補償，使測量準(zhǔn)確性有效提高;此液位測量儀表不適用于密度變化較大的場合，并且如量程低于350 mm時，會導(dǎo)致上下法蘭極容易發(fā)生碰撞，因此也不適用;針對環(huán)境溫度下易凝固的介質(zhì)，需要對測量儀表及設(shè)備進行伴熱;如EOEG裝置中存在液位測量范圍在350～2 000 mm的負(fù)壓設(shè)備，可采用外浮筒式。

4 雷達液位計選型應(yīng)用分析

4.1 工作原理

作為基于電磁波技術(shù)的非接觸式液位測量儀表，此液位測量儀表由電磁波發(fā)射、信號處理器、接收裝置、顯示單元、天線等部分構(gòu)成。其工作原理主要利用天線對高頻振蕩器所產(chǎn)生的電磁波進行發(fā)射，并對經(jīng)物料表面反射后的電磁波進行接收，再利用信號處理器對發(fā)射波及回波的時差或者頻率差進行處理和分析，并對物料高度進行計算。

4.2 特點和優(yōu)勢

此液位測量儀表因采用非接觸式測量，不容易受到被測介質(zhì)的化學(xué)、物理化學(xué)性質(zhì)影響，具有較為廣泛的應(yīng)用范圍;同時其發(fā)射的電磁波能夠?qū)崿F(xiàn)真空傳輸，不需要借助任何傳輸介質(zhì)，因此適用于真空工況;具有可靠性良好、測量范圍廣、維護簡單、使用壽命長、無機械可動部件、盲區(qū)范圍小等應(yīng)用優(yōu)勢。

5 放射性物位計應(yīng)用分析

作為非接觸式連續(xù)測量計，此測量液位儀表適用于高壓、高溫、易結(jié)晶、高黏度、易結(jié)焦、易爆炸、強腐蝕、低溫或有毒性粉料、粒料等固體料位及液位等測量。如其他物位儀表無法使用時，可采用此測量液位儀表。另外應(yīng)根據(jù)安全性要求以及測量標(biāo)準(zhǔn)等對放射源的強度進行選擇，確?，F(xiàn)場射線劑量當(dāng)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)防護要求。目前此測量液位儀表在聚乙烯、聚丙烯等裝置中粒料料位的測量中得到廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)束語

目前聚乙烯裝置中存在較為多樣、復(fù)雜的液位測量工況，同時液位儀表種類也較多，在聚乙烯裝置液位測量應(yīng)用中，需要根據(jù)實際測量場合的測量要求和具體工況，對各種液位儀表的適用性和自身特點加強分析，對測量精準(zhǔn)、安全可靠、經(jīng)濟性好、安裝維護便捷的儀表進行選擇，從而使裝置液位測量需要得以有效滿足。

參考文獻

[1] 韓劍.對聚乙烯裝置常用液位測量儀表選型問題的探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（5）：214-214.

[2] 李定川.化工裝置常用流量計原理及選型應(yīng)用綜述[J].智慧工廠，2016（3）：78-84.

[3] 郭培占.淺談儀表的選型及應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2016（5）：22-23.

[4] 石油化工自動控制設(shè)計手冊（第3版）[M].北京：化學(xué)丁業(yè)出版社，2000.