電容式液位計(jì)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)

電容式液位計(jì)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(wàn)t己二酸裝置中,較多關(guān)鍵位置的液位計(jì)在裝置投產(chǎn)不到一年的時(shí)間里，多次出現(xiàn)故障并嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)，針對(duì)液位計(jì)存在的問題，以及介質(zhì)工況溫度高、腐蝕性強(qiáng)、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(jì)替代原磁致伸縮液位計(jì)和雙法蘭液位計(jì)進(jìn)行技術(shù)改造，并在二元酸熔融罐液位進(jìn)行試用，效果較好。之后，將所有存在問題的液位計(jì)成功進(jìn)行了改型。改造之后，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，再未出現(xiàn)因液位計(jì)故障導(dǎo)致的各類問題。

液位測(cè)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(wàn)t己二酸裝置中使用的液位計(jì)，主要有磁致伸縮液位計(jì)、雙法蘭液位計(jì)等。該裝置開車運(yùn)行不到一年的時(shí)間里，某些關(guān)鍵位置的液位計(jì)即出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)、液位計(jì)損壞等情況，故障率陡升，部分溫度高、腐蝕性強(qiáng)及易結(jié)晶等惡劣工況的液位計(jì)相繼出現(xiàn)問題，數(shù)量較多的法蘭式液位計(jì)、差壓變送器膜盒出現(xiàn)了腐蝕損壞情況，且腐蝕嚴(yán)重。

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

1 液位計(jì)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(cè)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(gè)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(jì)LT-241392A為磁致伸縮液位計(jì)，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(cè)量；活性炭液位計(jì)LT-243101和LT-243102為磁致伸縮液位計(jì)，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(cè)量。

為此公司組織技術(shù)力量對(duì)液位計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)，故障頻發(fā)的原因進(jìn)行了分析研究，結(jié)論如下：

a. 介質(zhì)溫度高、腐蝕性強(qiáng)。造成雙法蘭液位變送器膜片腐蝕嚴(yán)重，部分變送器膜片甚至完全脫落，在較短的時(shí)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(jì)浮球頻繁出現(xiàn)卡滯情況，故障率高，無法正常測(cè)量,使用平膜片雙法蘭液位變送器同樣無法正常測(cè)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(jì)的浮球與探桿間，造成浮球卡滯，無法活動(dòng)自如，故障率較高。

2 改進(jìn)措施

針對(duì)液位計(jì)自身的問題，以及現(xiàn)場(chǎng)工況存在的溫度高、腐蝕性強(qiáng)、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(jì)進(jìn)行改型試驗(yàn)。電容式液位計(jì)通過檢測(cè)電容變化測(cè)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(jì)的測(cè)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(cè)介質(zhì)壓力可達(dá)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(jì)采用內(nèi)插方式安裝在設(shè)備頂部，如圖1所示。安裝時(shí)，需保護(hù)電容液位計(jì)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(yuǎn)離攪拌葉片以防損壞探極。

圖1 UYB-50型電容式液位計(jì)安裝示意圖

2.2調(diào)試校準(zhǔn)

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

圖2 UYB-50型電容式液位計(jì)的調(diào)試校準(zhǔn)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(diǎn)傳感器電容，pF；

Cx——傳感器電容，pF；

CFS——液位最高點(diǎn)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(diǎn)和量程標(biāo)定方法

快捷零點(diǎn)和量程的標(biāo)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(shí)進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。當(dāng)液位處于零點(diǎn)時(shí)，按住“SET+∨”鍵并持續(xù)5s，進(jìn)入零點(diǎn)快捷菜單；按“∧”鍵選擇“YES”進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)操作；按“SET”鍵確認(rèn)選擇。

b. 容器設(shè)備內(nèi)液位滿時(shí)進(jìn)行量程標(biāo)定。當(dāng)液位處于滿點(diǎn)時(shí)，按住“SET+∧”鍵持續(xù)5s，進(jìn)入零點(diǎn)快捷菜單，LCD顯示“NO”；按“∧”選擇“YES”進(jìn)行量程校準(zhǔn)操作；按“SET”鍵確認(rèn)選擇。

c. 檢查零點(diǎn)和量程標(biāo)定后的電容值。使用“∨”鍵觀察零點(diǎn)和滿點(diǎn)處傳感器的電容值。

2.2.2在線任意液位位置的標(biāo)定

已知傳感器電容零點(diǎn)，已知任意液位位置，并讀取儀表電容檢測(cè)值，從而計(jì)算出量程電容值；將零點(diǎn)電容值和量程電容值分別手動(dòng)輸入儀表，完成儀表的在線標(biāo)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(biāo)定的情況。

3 實(shí)施效果

改造初期，將二元酸液位計(jì)LT_248321改為電容式液位計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn)，儀表測(cè)量準(zhǔn)確，使用周期長(zhǎng)，安裝調(diào)試方便，可在線進(jìn)行更換并設(shè)置零點(diǎn)、滿點(diǎn)參數(shù)。試用一段時(shí)間后拆檢電容式液位計(jì)，電極和護(hù)套完好，未出現(xiàn)進(jìn)液、腐蝕等情況。

目前已將所有存在問題的近20臺(tái)雙法蘭液位計(jì)和磁致伸縮液位計(jì)進(jìn)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(yùn)行不穩(wěn)定的問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

己二酸裝置液位計(jì)的成功改型，證實(shí)UYB-50型電容式液位計(jì)適用于強(qiáng)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(jì)測(cè)量準(zhǔn)確，不受液體結(jié)晶掛料的影響，探極和護(hù)套結(jié)構(gòu)可靠。在惡劣工況下使用周期長(zhǎng)，液位計(jì)性能可靠，故障率低，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，在線更換方便。相比于進(jìn)口液位計(jì)，UYB-50型電容式液位計(jì)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)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(jì)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)