淺析超聲波料位計在PTA生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

孫士偉 張洪新 徐壽永（烏魯木齊石化公司化纖廠儀表車間 新疆 烏魯木齊 830019）

一、前言

PTA裝置自九五七開車以來，生產(chǎn)PTA粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存儲要求各方面條件高。一直以來，PTA裝置的各大料倉都存在著無法真實準(zhǔn)確的取得其料位的難題。氧化裝置在生產(chǎn)過程中總的來說可以分為氧化，精制和氣送三大部分組成，每一部分都有料倉，需要對其進行穩(wěn)定可靠的料位測量。

二、超聲波料位計測量結(jié)構(gòu)及性能

超聲波物位計的工作原理是由換能器（探頭）發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測介質(zhì)表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波液位計利用聲吶原理，采用非接觸測量方法，可測量高溫、高壓等密閉容器內(nèi)液位高度]。利用“三傳感器法”測量超聲脈沖的往返時間，從而直接獲取液位高度，而與超聲波在液體介質(zhì)中的傳播速度無關(guān)。該測量系統(tǒng)可對多點液位進行分時測量，具有存貯、打印輸出、越位報警和通訊等各種功能，是一種非常理想的智能型產(chǎn)品。

超聲波物位計在整個生產(chǎn)過程中起了非常大的作用。在烏石化公司PTA生產(chǎn)裝置使用較大的罐或者其他存儲設(shè)備時，首選測量儀器就是超聲波物位計，因為超聲波物位計測量范圍廣，不與介質(zhì)接觸，受介質(zhì)影響較小。它是利用聲波的回差技術(shù)進行測量，受外界干擾較小。所以一個好的料倉測量儀表直接關(guān)系著產(chǎn)品最終的產(chǎn)量及保護設(shè)備的完好及長周期運行的重要指標(biāo)。

三、安裝

我廠PTA裝置大料倉在使用超聲波料位計時，在安裝方面我們注意：最高料位不得進入測量盲區(qū)；儀表距罐壁必須保持一定的距離；儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與液面垂直。由于儀表的專業(yè)技術(shù)要求，每一臺儀表在安裝方面都是考驗儀表工的技術(shù)功底。我們用超聲波物位計測量料倉的料位，在安裝方面做了很多的工作。換能器發(fā)射超聲波脈沖時，都有一定的發(fā)射開角。

從換能器下緣到被測介質(zhì)表面之間，由發(fā)射的超聲波波束所輻射的區(qū)域內(nèi)，不得有障礙物，因此安裝時應(yīng)盡可能避開罐內(nèi)設(shè)施，如：人梯、限位開關(guān)、加熱設(shè)備、支架等。 另外須注意超聲波波束不得與加料料流相交。安裝儀表時還要注意安息角，投料口，死角，橋的影響，所以這些地方都不可以安裝儀表。儀表距罐壁必須保持一定的距離；儀表的安裝盡可能使換能器的發(fā)射方向與介面垂直。

四、超聲波物位計的硬件設(shè)計

超聲波物位計硬件設(shè)計原理圖

工作流程：在我們的這個PTA生產(chǎn)裝置中，超聲波物位計最終信號傳遞到DCS。也就是FDU 90一次表探頭經(jīng)聲波發(fā)射測量信號，并把測量信號傳遞給現(xiàn)場超聲波測量儀，現(xiàn)場超聲波測量儀轉(zhuǎn)換成4-20m A電流信號，然后傳送到DCS，由DCS進行信號識別并顯示當(dāng)前測量值，操作工根據(jù)這個測量值來進行控制產(chǎn)品的產(chǎn)量。

五、優(yōu)點及誤差與干擾分析

聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。PTA生產(chǎn)裝置中受溫度影響較大，如果測距精度要求很高，則應(yīng)該通過溫度補償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波往返時間，即可求得距離，也就是物位。在系統(tǒng)加入溫度傳感器來檢測環(huán)境溫度，可進行溫度補償。為了增強系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)在軟硬件上采用抗干擾措施。

在實際測量時物位周圍會存在一些其他的或強或弱的信號來干擾超聲波，為了降低或者消除外界干擾，在原有超聲波設(shè)計的抗干擾基礎(chǔ)上，我們采用屏蔽的措施來控制外界信號對超聲波的影響，從而提高測量的穩(wěn)定性。

六、應(yīng)用中的理解及分析

本次對超聲波物位計的淺析，論述了超聲波物位計在PTA裝置中的使用條件及在應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題和解決方法。超聲波物位計在整個PTA生產(chǎn)流程中起到了十分重要的作用。另外，一個裝置使用超聲波物位計可以大大減少儀表工作維護量，這在生產(chǎn)的另一方面又節(jié)約了人力和物力。

超聲波物位計在安裝及應(yīng)用過程中需注意幾點：一是作為安裝使用人員必須知道其工作原理，認(rèn)真閱讀說明書，這樣才能在最短的時間，最有效、準(zhǔn)確的安裝和使用。二是要根據(jù)自身的介質(zhì)特性，合理做好對超聲波物位計的維護，例如增加工藝風(fēng)或者儀表風(fēng)對探頭表面時刻吹掃，需要注意的是氣量不能太大，要根據(jù)實際的測量來調(diào)整。三是北方冬天比較寒冷，最好對超聲波儀表進行保溫處理，這樣才能不影響儀表測量精度。

結(jié)束語

本次論文闡述了超聲波物位計在PTA工業(yè)生產(chǎn)中起到的明顯作用，分析了超聲波物位計測量原理及在PTA裝置中產(chǎn)生的干擾條件及誤差分析，為以后的PTA等化工裝置在使用超聲波物位計測量料倉物位打下了基礎(chǔ)。