干銨工序凝水罐液位計(jì)換型改進(jìn)與應(yīng)用

姜 彬，王華岳

（1.大化集團(tuán)大連化工股份有限公司，遼寧 大連 116308；2.大連市第三人民醫(yī)院，遼寧 大連 116023）

我公司新建聯(lián)堿600kt／a裝置的干銨工序凝水罐液位計(jì)，原設(shè)計(jì)采用和安裝6臺(tái)凱泰克AT100磁致伸縮液面計(jì)，自2009年底投入使用以來(lái)，暴露出測(cè)量不準(zhǔn)確、死區(qū)范圍過(guò)小、穩(wěn)定性差、抗干擾差、易損壞、維護(hù)成本高、日常檢修和安裝不便利等問(wèn)題，影響干銨工藝操作的正常運(yùn)行。因此我們根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模與運(yùn)行特點(diǎn)，改用智能型浮筒式液面計(jì)，取得很好的效果。

1 凝水罐的液位調(diào)節(jié)作用

由圖1可知，干銨整個(gè)工藝系統(tǒng)由加熱器、凝水罐、遠(yuǎn)傳液面計(jì)、液面調(diào)節(jié)閥、閃發(fā)器、干銨爐、凝水回收裝置及管路組成的。

凝水罐是密閉壓力容器，專(zhuān)門(mén)回收干銨工序加熱器加熱后的蒸汽冷凝液。凝水罐中形成的冷凝液流到閃發(fā)器，再由凝水泵把凝水打到其它工序或者送回電廠二次加熱。利用凝水換熱或者進(jìn)行降溫送給煅燒重灰水合器、精銨分離機(jī)充當(dāng)洗水用。凝水罐的液位是由儀表自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制，通過(guò)操作者設(shè)定液面的高低，來(lái)控制下一級(jí)閃發(fā)器的出氣管網(wǎng)壓力和凝水出水量，把凝水罐的液面控制好了，系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力就能保證平衡，凝水泵的出水量就能穩(wěn)定的輸送，保證凝水泵入口壓力，使其不產(chǎn)生空化和氣蝕現(xiàn)象，減輕泵葉輪的磨損，同時(shí)也能很好控制加熱器的加熱溫度和進(jìn)蒸汽流量。在實(shí)際生產(chǎn)中，進(jìn)加熱器1.4MPa蒸汽控制閥完全打開(kāi)后，全是通過(guò)調(diào)節(jié)凝水罐液位來(lái)控制進(jìn)干銨爐的熱風(fēng)溫度，所以液面控制的好壞直接影響工藝指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量、安全運(yùn)行、能源節(jié)約和聯(lián)堿生產(chǎn)平衡。

蒸汽冷凝液是氣液混合物，具有閃發(fā)性強(qiáng)、溫度高、壓力大、液面波動(dòng)大、各種干擾多、氣液傳動(dòng)大的特點(diǎn)。

2 AT100磁致伸縮液面計(jì)應(yīng)用情況

2.1 工作原理

AT100磁致伸縮液位計(jì)是采用磁致伸縮原理設(shè)計(jì)而成的。其工作原理是：在一非磁性傳感管內(nèi)裝有一根磁致伸縮線，在磁致伸縮線一端裝有一個(gè)具有專(zhuān)利的壓磁傳感器，該壓磁傳感器每秒發(fā)出10個(gè)電流脈沖信號(hào)給磁致伸縮線，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，該電流脈沖同磁性浮子的磁場(chǎng)產(chǎn)生相互作用，在磁致伸縮線上產(chǎn)生一個(gè)扭應(yīng)力波，這個(gè)扭應(yīng)力波以已知的速度從浮子的位置沿磁致伸縮線向兩端傳送。直到壓磁傳感器收到這個(gè)扭應(yīng)力信號(hào)為止，具有專(zhuān)利的壓磁傳感器可測(cè)量出起始脈沖和返回扭應(yīng)力波間的時(shí)間間隔，根據(jù)時(shí)間間隔大小來(lái)判斷浮子的位置，由于浮子總是懸浮在液面上，且磁浮子位置隨液面的變化而變化，即時(shí)間間隔大小也就是液面的高低，然后通過(guò)全智能化電子裝置將時(shí)間間隔大小信號(hào)轉(zhuǎn)換與被測(cè)液位成比例的4～20mA信號(hào)進(jìn)行輸出。

2.2 存在的問(wèn)題

通過(guò)一年多的實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，AT100磁致伸縮液面計(jì)零點(diǎn)死區(qū)范圍過(guò)窄、過(guò)于靈敏、對(duì)測(cè)量環(huán)境要求太高、實(shí)用性差；由于冷凝液溫度高，液面計(jì)里的浮子常常熱脹冷縮，浮子一進(jìn)入零點(diǎn)死區(qū)就顯示最大液面值或者最小值，常常誤導(dǎo)工藝操作；日常測(cè)量過(guò)程也不穩(wěn)定，由于廠區(qū)存在各種不明的電磁信號(hào)，這些電磁信號(hào)干擾了壓磁傳感器發(fā)出的電脈沖信號(hào)和返回的扭應(yīng)力波信號(hào)，所以導(dǎo)致時(shí)時(shí)出現(xiàn)測(cè)量液面最大或者最??；磁致伸縮線易斷裂，傳感管外皮較薄也極易折斷和變形；而傳感管與外浮筒的固定是采用卡套螺紋式，所以經(jīng)常泄露蒸汽，日常更換和檢修很費(fèi)勁，故障范圍大，難判斷，備品配件價(jià)格較高，使用壽命很短。液位故障導(dǎo)致使用過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)關(guān)波動(dòng)大，加熱溫度忽高忽低，使?jié)衤然@的受熱不均勻，導(dǎo)致干銨爐結(jié)疤嚴(yán)重或者坐死爐膛，損壞攪拌和爐體設(shè)備，浪費(fèi)蒸汽能源，引起凝水閃發(fā)系統(tǒng)壓力超壓等工藝事故。

3 智能型浮筒式液面計(jì)

3.1 工作原理

智能型浮筒式液位計(jì)由浮筒室、浮筒、杠桿、扭管組件、支承室組件、進(jìn)口變送器等組成。基本原理是當(dāng)被測(cè)液體的液位、密度或界面高低有所變化時(shí)，浮筒浮力相應(yīng)改變，同時(shí)杠桿繞支撐點(diǎn)上下做圓周運(yùn)動(dòng)，使扭力管也隨著旋轉(zhuǎn)，芯軸也作相應(yīng)的角度變化，旋轉(zhuǎn)角度大約在4°，再通過(guò)變送器將角度信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA信號(hào)遠(yuǎn)距離送到DCS控制室，實(shí)現(xiàn)工藝流程的自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制。

3.2 特點(diǎn)

智能型浮筒式液位計(jì)是廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、發(fā)電、制藥等行業(yè)的各種液體貯罐、分離罐、加熱器、水箱等容器監(jiān)測(cè)液位的儀表。液位計(jì)筒體、浮筒等材料均選用1Cr18Ni9Ti以上不銹鋼，具有較高的防腐性能，應(yīng)用廣泛。是監(jiān)測(cè)高溫高壓、易燃、易爆、劇毒等不準(zhǔn)泄漏流體比較先進(jìn)的液位儀表。是適合容器內(nèi)液體介質(zhì)的液位、界面的測(cè)量。

遠(yuǎn)傳變送器里使用靈敏的霍爾元件，能檢測(cè)很小的轉(zhuǎn)角信號(hào)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8萬(wàn)小時(shí)以上，內(nèi)設(shè)電磁干擾濾除器，顯示過(guò)程變量、過(guò)程溫度、百分?jǐn)?shù)范圍及扭力管旋轉(zhuǎn)角度。

我們選用EL3010系列外浮筒側(cè)側(cè)安裝，且是耐高溫型，用在蒸汽冷凝液液面測(cè)量范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和維護(hù)方便、防爆、價(jià)格低廉。在使用上無(wú)需擔(dān)心像使用遠(yuǎn)傳磁浮子液面計(jì)中經(jīng)常發(fā)生的密封面泄漏、干簧管損壞和掛垢問(wèn)題，也不像磁致伸縮液面計(jì)經(jīng)常受電磁干擾和易損壞。浮筒液室里面的部件都是由不銹鋼制成，純機(jī)械連接結(jié)構(gòu)，無(wú)需擔(dān)心生銹和腐蝕問(wèn)題。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)電子部件遠(yuǎn)離測(cè)量介質(zhì)，不易受高溫影響和損壞，所以在維修和保養(yǎng)方面無(wú)需太多時(shí)間和費(fèi)用。

3.3 缺點(diǎn)

液體比重變化引起嚴(yán)重輸出誤差，液體在扭矩管焊接處容易滲透泄露，物料聚焦在扭矩管或浮子上導(dǎo)致讀數(shù)偏低或滯后。我們測(cè)量的是蒸汽冷凝液，正常工作時(shí)密度變化不大，介質(zhì)比較干凈，扭矩管均為好的不銹鋼，機(jī)械構(gòu)造和焊接質(zhì)量好，所以在使用上可以避開(kāi)智能型浮筒式液位計(jì)的缺點(diǎn)，保證測(cè)量精度。

3.4 工藝技術(shù)條件要求

測(cè)量范圍：300～3 000mm（特殊可定做）

精確度：±0.5%FS

壓力等級(jí)：4.0MPa、6.3MPa、16.0MPa、32.0 MPa或其它壓力等級(jí)

介質(zhì)密度：進(jìn)口表頭0.1～1.5g／cm3，必須為密度變化小的測(cè)量介質(zhì)

介質(zhì)溫度：－196～400℃

安裝形式：側(cè)側(cè)法蘭式安裝，需要伴熱可以選擇蒸汽夾套

4 換型改進(jìn)后的使用效果

經(jīng)過(guò)換型改進(jìn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝，智能型浮筒式液位計(jì)實(shí)際投入使用后發(fā)現(xiàn)測(cè)量準(zhǔn)確，液面計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，性能優(yōu)越，安裝簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)方便，表現(xiàn)出較好的實(shí)用性，能真實(shí)反應(yīng)凝水罐的液面，抗各種干擾性能好并且沒(méi)有死區(qū)，解決了以前液面計(jì)使用中存在的很多問(wèn)題。其環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，故障率低，并且出現(xiàn)故障容易查定，維修成本極低，原理簡(jiǎn)單易懂，儀表維護(hù)人員極易理解和掌握，各種配件簡(jiǎn)單、易于更換、性?xún)r(jià)比高，其價(jià)格也不算太高。對(duì)于高溫、高壓的密閉容器，且介質(zhì)是蒸汽冷凝液，智能型浮筒式液位計(jì)是一種最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠性液面計(jì)。它給化工作業(yè)帶來(lái)極大方便，有效地指導(dǎo)生產(chǎn)操作，能通過(guò)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)凝水罐的液面，監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程，穩(wěn)定了生產(chǎn)系統(tǒng)，減少能源浪費(fèi)，有效的控制加熱蒸汽流量和凝水利用，滿(mǎn)足企業(yè)的能源控制和管理的需要，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 王森，朱炳興.儀表工［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992

［2］ 上海凡宜科技電子有限公司［R］.智能型浮筒式液位計(jì)