隨著現(xiàn)代自動(dòng)化控制要求的不斷提高, 過程操作中溫度、壓力、液位、流量等基本參數(shù)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定就顯得尤為重要。其中, 液位就是一個(gè)非常重要的工藝控制參數(shù)。在我們公司, 對(duì)于液位的要求更是嚴(yán)格。主要是應(yīng)用到了液位開關(guān)、伺服液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì), 玻璃板液位計(jì)、磁翻板液位計(jì), 磁致伸縮液位計(jì)、超聲波液位計(jì), 外浮筒液位計(jì)、浮球液位計(jì)、雙法蘭差壓液位計(jì)、雙室平衡容器;在焦化裝置的焦炭塔上應(yīng)用到了先進(jìn)的中子料位計(jì)等。這些儀表的應(yīng)用為工藝控制提供了可靠的參數(shù), 使工藝操作更加簡(jiǎn)單, 提高了產(chǎn)品的合格率和質(zhì)量, 同時(shí)進(jìn)一步保證了裝置的安全生產(chǎn)。在裝置的汽包液位測(cè)量上, 我單位應(yīng)用了雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計(jì)。

  在裝置中, 汽包的液位是安全生產(chǎn)的重要參數(shù), 主要是負(fù)責(zé)給裝置提高蒸汽能源。而蒸汽的質(zhì)量又關(guān)乎設(shè)備是否能夠正產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn), 生產(chǎn)能否穩(wěn)定運(yùn)行。在以前自動(dòng)化程度不高時(shí), 汽包的液位測(cè)量還只是處在就地觀察的程度, 主要是使用玻璃液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量, 液位只能就地觀察, 水位的變化需要有人不時(shí)的觀測(cè), 掌握水位的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài), 手動(dòng)控制水位的變化, 液位的信號(hào)不能傳輸, 這就給操作工帶來了極大的工作量和危險(xiǎn)性。隨著自動(dòng)化程度的提高, 水位的測(cè)量應(yīng)用了雙室平衡容器, 采用引壓管測(cè)量法, 使平衡容器引壓管與汽包的溫度差基本一致, 克服了溫差對(duì)飽和水的密度的影響, 大大減少了測(cè)量的誤差。通過平衡容器的引壓管將差壓傳遞給差壓變送器, 經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)在檢測(cè)屏幕上實(shí)時(shí)顯示水位的變化, 使水位的控制有人工操作變成自動(dòng)控制, 由液位控制進(jìn)水閥及時(shí)的調(diào)整水位的變化。

  雙室平衡容器, 顧名思義, 主要是與汽包通過圓管相連接的密閉容器, 所以叫平衡容器;平衡容器的測(cè)量原理是根據(jù)差壓的方式設(shè)計(jì), 在容器的底部和筒壁都有引壓管引出, 分別與汽包和差壓變送器相連。它的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。在容器的上部圓管進(jìn)入容器口處, 有一個(gè)圓環(huán)形漏斗, 漏斗的下方圓盤即基準(zhǔn)杯, 漏斗將整個(gè)雙室平衡容器分隔成上下兩個(gè)部分, 故稱為雙室平衡容器。雙室平衡容器的液位測(cè)量系統(tǒng)主要有平衡容器、引壓管、取源閥門、三閥組和差壓變送器以及DCS組成。平衡容器由凝汽室、基準(zhǔn)杯、溢流室和連通器組成。

  凝汽室是位于平衡容器上部, 與汽包上部相連接, 主要是接受飽和水產(chǎn)生的蒸汽, 在這里, 蒸汽會(huì)遇到漏斗釋放點(diǎn)汽化熱, 形成飽和凝結(jié)水, 積聚在基準(zhǔn)杯里, 而基準(zhǔn)杯內(nèi)凝結(jié)水產(chǎn)生的壓力通過導(dǎo)壓管傳遞給差壓變送器的負(fù)壓側(cè)。當(dāng)基準(zhǔn)杯內(nèi)充滿后會(huì)溢出流向溢流室。溢流室連接汽包的下降管, 溢流室的凝結(jié)水就會(huì)進(jìn)入下降管內(nèi)流出, 不會(huì)使得溢流室內(nèi)滿水。在蒸汽形成凝結(jié)水時(shí), 溫度不會(huì)相差較大, 使得基準(zhǔn)杯到溢流室的溫度保持一致, 也就和汽包的溫度能夠達(dá)到一致。倒T字形連通器, 其水平部分一端接入汽包, 另一端接入變送器的正壓側(cè)。毋庸置疑, 它的主要作用是將汽包中動(dòng)態(tài)的水位產(chǎn)生的壓力傳遞給變送器的正壓側(cè), 與負(fù)壓側(cè)的壓力比較由電流信號(hào)換算成汽包中的水位。正是由于這種結(jié)構(gòu)的引壓方式, 正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè)同時(shí)保證了容器內(nèi)的溫度和汽包基本相近, 容器內(nèi)的飽和水的密度也就十分的接近汽包內(nèi)的飽和水, 使汽包水位測(cè)量大大減小了誤差, 符合生產(chǎn)工藝的操作要求。

  實(shí)際汽包液位的計(jì)算主要是針對(duì)平衡容器內(nèi)正負(fù)壓差壓的計(jì)算。首先, 要確定汽包的正壓側(cè)是在連通器的水平引壓的位置, 連通器水平引出端接差壓變送器的正壓室。其次, 確定汽包的負(fù)壓側(cè)是在基準(zhǔn)杯下端引出的引壓管接差壓變送器的負(fù)壓側(cè), 如圖1中所示。正負(fù)壓側(cè)一般先連接到儀表的專用三閥組上, 便于以后的調(diào)試和維護(hù)。然后確定汽包的零液位、滿液位以及量程。汽包的零液位就是連通器的較低液位, 滿液位就是連通器的***高液位。計(jì)算液位實(shí)際上就是計(jì)算正負(fù)壓室的差壓, 而差壓值的值***小時(shí)就是滿液位, 差壓值的值***大時(shí)就是汽包的零液位。差壓的值***大值就是液位的量程范圍。結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn), 在這里把密度采用汽包投用時(shí)溫度和壓力穩(wěn)定后的當(dāng)時(shí)飽和水的數(shù)值。液位的差壓量程就是零液位到滿液位之間的水柱高度產(chǎn)生的壓力, 根據(jù)平衡容器上零水位和滿水位對(duì)應(yīng)的位置高度差, 就可以輕易的計(jì)算出液位的差壓量程。

  平衡容器在投用之前, 應(yīng)先進(jìn)行調(diào)試, 確定量程范圍及零點(diǎn)。

(1) 首先開啟汽包與容器相連接的排污閥, 打開平衡容器與汽包連接的汽相、水相閥門, 對(duì)容器所有連接的管路進(jìn)行沖洗, 防止管路堵塞, 造成測(cè)量誤差。

(2) 確定平衡容器的零液位和滿液位在容器器壁的實(shí)際位置, 量出兩個(gè)位置的垂直高度差。采用高溫高壓時(shí)工藝條件穩(wěn)定后的飽和水的密度, 算出液位的差壓量程范圍。

(3) 打開差壓變送器上的兩個(gè)排污閥, 其次打開三閥組上的平衡閥, 向平衡容器內(nèi)注水, 再慢慢打開兩個(gè)正負(fù)壓室閥, 目的是將導(dǎo)壓管內(nèi)的污物和空氣排除掉。

(4) 檢測(cè)差壓變送器與控制室相連接的信號(hào)線纜, 確認(rèn)無誤后準(zhǔn)備送電。

(5) 在確保正負(fù)壓室充滿冷凝水的前提下, 關(guān)閉平衡閥, 打開正負(fù)壓閥門, 同時(shí)打開平衡容器與汽包相連接的汽相和液相閥門。此時(shí), 正壓室與連接平衡容器的豎直導(dǎo)壓管內(nèi)已注滿水, 負(fù)壓室到平衡容器的基準(zhǔn)杯上沿處已注滿水, 也就是液位滿量程, 變送器輸出值對(duì)應(yīng)20m A。我們可以通過用編程器連接變送器來查看此時(shí)的差壓值, 通過編程器在變送器上再輸入零液位的差壓值, 即將零點(diǎn)做100%量程負(fù)遷移, 即零點(diǎn)是一負(fù)值, 對(duì)應(yīng)變送器的輸出4m A電流信號(hào)。

  對(duì)于平衡容器的調(diào)試主要是考慮正負(fù)壓室必須要充滿水, 對(duì)變送器進(jìn)行量程的計(jì)算和零點(diǎn)的負(fù)遷移。在實(shí)際的生產(chǎn)中, 要注意觀察液位的變化, 如果誤差過大, 要及時(shí)的對(duì)差壓的零點(diǎn)進(jìn)行校正。

  雙法蘭液位計(jì)又名雙法蘭差壓變送器, 可以應(yīng)用到差壓測(cè)量, 流量測(cè)量和液位測(cè)量。它是由差壓變送器、毛細(xì)管和帶密封隔膜的法蘭組件構(gòu)成, 在毛細(xì)管內(nèi)充滿了硅油。密封隔膜直接與工藝介質(zhì)接觸, 作用在隔膜上的壓力通過與之相連的毛細(xì)管內(nèi)的硅油傳到差壓變送器的正負(fù)壓膜盒上, 由變送器處理后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)4~20 m ADC, 對(duì)應(yīng)液位的變化。

  由雙法蘭液位計(jì)的構(gòu)造可以看出, 法蘭通過毛細(xì)管連接變送器, 毛細(xì)管內(nèi)被灌滿硅油。毛細(xì)管相當(dāng)于導(dǎo)壓管, 而且變送器上不再安裝三閥組, 無需考慮導(dǎo)壓管的堵塞, 使得安裝位置更加靈活, 尤其是不再像有引壓管那樣需要加注隔離液, 調(diào)試更加簡(jiǎn)單;而毛細(xì)管內(nèi)被封存的硅油的密度受環(huán)境和介質(zhì)溫度變化的影響很小, 測(cè)量液位時(shí)也無需再考慮溫度對(duì)密度的影響, 提高了液位測(cè)量的準(zhǔn)確性, 也減少了儀表的維護(hù)工作。但在雙室平衡容器測(cè)量液位時(shí), 要考慮到飽和水在相應(yīng)溫度和壓力下的密度的變化。硅油是被密封隔膜封存在毛細(xì)管內(nèi), 這就避免了高溫、腐蝕性等介質(zhì)與變送器的膜盒直接接觸, 大大減少了泄露點(diǎn), 同時(shí)也提高了測(cè)量精度, 可以測(cè)量具有腐蝕性、含結(jié)晶顆粒、粘度大、易凝固的液體的液位。因此, 對(duì)密閉容器的液位測(cè)量, 雙法蘭液位計(jì)有著廣泛的應(yīng)用。但是, 也存著一些缺點(diǎn), 如儀表的密封隔膜易損壞, 不能直接接觸高溫介質(zhì), 容易變形等。

  相對(duì)于平衡容器, 雙法蘭液位計(jì)的量程和零點(diǎn)就比較簡(jiǎn)單, 由于它的結(jié)構(gòu)的不同, 安裝和調(diào)試也隨之簡(jiǎn)化。首先在設(shè)計(jì)的圖紙中, 找出汽包安裝液位計(jì)的上法蘭和下法蘭水平中心線之間的垂直高度, 用硅油的密度算出這段高度產(chǎn)生的壓力。把這個(gè)壓力作為零點(diǎn)值進(jìn)行100%負(fù)遷移, 得一負(fù)值就是零液位的差壓值。而液位的量程值就是用汽包投用時(shí)工藝穩(wěn)定后對(duì)應(yīng)的飽和水的密度與硅油的密度做減法, 算出前面同樣高度產(chǎn)生的壓力, 即飽和水和硅油此時(shí)產(chǎn)生的壓差作為量程。這樣, 就確定了雙法蘭液位計(jì)的液位零點(diǎn)和滿程。

  在實(shí)際的生產(chǎn)中, 汽包液位的測(cè)量, 雙室平衡容器和雙法蘭液位計(jì)得到了廣泛的應(yīng)用。雙室平衡容器在機(jī)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜一些, 需要了解其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)才能應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試和安裝。而對(duì)于雙法蘭液位計(jì), 我公司有了多年的使用經(jīng)驗(yàn), 在汽包液位測(cè)量上使用了雙法蘭液位計(jì), 采用高溫高壓的膜片選型要求, 實(shí)踐證明, 能夠?qū)ζ何坏臏y(cè)量到達(dá)工藝的指標(biāo)要求, 同時(shí)減少了對(duì)儀表的維護(hù)工作, 提高了工作效率, 保證了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。