磁翻闆液位計在液氨儲罐液位測量中(zhōng)的應用方法分(fēn)析

    概述　　
      液氨的形成通常是将氣态的氨氣通過加壓或冷卻得到液态氨，以方便于儲存于運輸。它是一(yī)種無色透明流動液體(tǐ)，易燃、有毒、有強烈刺激性氣味，低濃度氨對粘膜有刺激作用，高濃度氨可造成組織溶解壞死，對人體(tǐ)具有較大(dà)危害。與空氣混合能形成爆炸性混合物(wù)，在遇到明火(huǒ)、高熱能時可以引起燃燒爆炸。液氨的密度随着溫度的升高而下(xià)降，液氨若遇熱，容器内壓增大(dà)，有開(kāi)裂和爆炸的危險。
      作爲一(yī)種重要的化工(gōng)原料，若不加以妥善的儲存與保管，将會産生(shēng)很大(dà)的危害性，液氨在工(gōng)業上應用廣泛，具有腐蝕性且容易揮發，所以其化學事故發生(shēng)率很高。因此必須對液氨儲罐的液位進行控制。因此對液氨儲罐液位的監控非常重要。磁翻闆液位計結構簡單、觀察直觀，廣泛應用于石油、化工(gōng)、造紙(zhǐ)等領域，其遠程傳輸的控制可以采用電(diàn)阻傳感器法和差壓變送器法兩種方法。文中(zhōng)對這兩種方法進行分(fēn)析，并介紹了應用實例，對選擇和應用液氨儲罐液位控制方法提供參考。
　一(yī)、液氨的特性
　　液氨是重要的化工(gōng)原料，廣泛應用于石油、化工(gōng)、造紙(zhǐ)等領域。爲運輸及儲存便利，通常将氣态的氨氣通過加壓或冷卻得到液态氨，儲存于耐壓鋼瓶或儲罐中(zhōng)。罐裝運輸用鋼瓶或槽車(chē)以及儲存用的儲罐等應符合汽瓶安全監察規程》、《固定式壓力容器安全技術監察規程》等有關規定。允許重量充裝系數爲o.52kg/L。由于液氨具有腐蝕性且容易揮發，化學事故發生(shēng)率很高，因此液氨鋼瓶應存放(fàng)于庫房或有棚的平台上。露天堆放(fàng)時，應以帳篷遮蓋，防止日光直射。儲罐中(zhōng)的液氨液位應進行嚴格監控。
　二、液氨儲罐的液位控制
　　1、控制方法
　　磁翻闆液位計是根據磁極藕合原理、阿基米德(浮力定律)等原理，結合機械傳動的特性而開(kāi)發研制的一(yī)種專門用于液位測量的裝置。該裝置具有結構簡單，觀察直觀、清晰，不堵塞、不滲漏，安裝方便，維修簡單等特點，目前廣泛應用于石油、化工(gōng)、造紙(zhǐ)、污水處理等工(gōng)業領域。
　　爲了實現遠程監控，根據相關标準及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電(diàn)信号，達到遠程測量和監控的口的。其中(zhōng)，4~20mA電(diàn)流信号是比較常用的一(yī)種。在現場監測液位的同時，将液位的變化通過變送器、傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實現遠程監測和控制。
　　電(diàn)阻傳感器和差壓變送器是目前液位測量和控制的常用裝置。由于這兩種裝置原理不同，因此要根據所測介質的性質以及所處的環境而選擇正确的測量和監控方法，才能達到測量和監控的目的。
　　2、遠傳磁翻闆液位計結構及原理
　　磁翻闆液位計是根據浮力原理和磁性藕合作用而實現液位測量及現場顯示的儀器。當被測容器中(zhōng)的液位升降時，液位計測量管中(zhōng)的磁性浮子也随之升降。磁性浮子根據檢測介質的設定密度制造。浮子的磁位置面與介質液面始終平齊。浮子内的永久磁鋼通過磁藕合傳遞信号到現場指示器，驅動紅、白(bái)翻柱翻轉180°，當液位上升時，翻柱由白(bái)色轉爲紅色，當液位下(xià)降時，翻柱由紅色轉爲白(bái)色，指示器的紅、白(bái)界位處爲容器内介質液位的實際高度，從而實現液位的現場指示。
     2.1采用電(diàn)阻傳感器(電(diàn)阻式)進行遠程液位控制

　　由電(diàn)阻傳感器和R/I轉換模塊及防護罩等組成電(diàn)阻、幹簧管變送器，将磁翻闆液位計與液位遠傳裝置以捆綁的形式固定組合構成了遠傳磁翻闆液位計。該變送器的電(diàn)阻傳感器以捆綁的形式固定在磁翻闆液位計的主導管外(wài)側，使其處于液位計同一(yī)磁藕合系統中(zhōng)。遠傳磁翻闆液位計的磁性浮子随液位上下(xià)移動時，對應液位位置的幹簧管受浮子内磁場的作用吸合，電(diàn)阻鏈阻值發生(shēng)變化，通過轉換模塊将變化的電(diàn)阻信号轉換成二線制4~20mADC标準信号輸出，該信号可方便地與數顯表配套使用，從而達到顯示、控制、調節和報警的目的。
     2.2采用差壓變送器(差壓式)進行遠程液位控制　　　　           

   将磁翻闆液位計與差壓變送器、固定闆、正負壓連接管等組合構成了遠傳磁翻闆液位計，固定闆與主導管下(xià)端固定。正壓連接管分(fēn)别與磁翻闆液位計下(xià)法蘭連接管和差壓變送器正壓口連接，負壓連接管分(fēn)别與磁翻闆液位計上法蘭連接管和差壓變送器負壓口連接(如圖5所示)。根據液體(tǐ)靜壓與高度成正比的原理，通過敏感元件的壓阻效應将靜壓轉換成電(diàn)信号，經過溫度補償和線性校正，轉換成4~20mADC标準電(diàn)流信号輸出，達到顯示、控制、調節和報警的目的。
   三、兩種液氨儲罐液位控制方法分(fēn)析
   1、電(diàn)阻式控制和差壓式控制共同點
　　就地顯示無須電(diàn)源，顯示部分(fēn)和介質完全隔離(lí)，不會因介質污染顯示條而使觀測受到影響，根據用戶需要調節開(kāi)關點位置，安裝方便。液位變送器二線制4~20mADC标準信号輸出，可實現遠距離(lí)監測或控制。維護量小(xiǎo)，維修費(fèi)用低。
　　對高溫和高壓測量比較适用，特别是磁翻闆液位計可用于各種塔、罐、槽、球形容器和鍋爐等設備的介質液位檢測。可以做到高密封、零洩漏和适應高溫、腐蝕性條件下(xià)的液位測量，安全可靠，全過程測量無盲區，讀數直觀，且測量範圍大(dà)。特别是現場指示部分(fēn)，由于不與液體(tǐ)介質直接接觸，所以對高溫、有毒、有害、強腐蝕性介質，具有優越性。
   2、電(diàn)阻式控制和差壓式控制區别
   （1）、電(diàn)阻式控制
　　磁性浮子随液位上下(xià)移動，現場是通過磁藕合翻柱翻轉，遠傳信号是通過幹簧管吸合，改變電(diàn)阻鏈阻值。對應液位位置分(fēn)别傳遞現場指示信号、遠傳信号。如果容器介質密度相對設定密度增大(dà)時，實際液面低于現場指示液面和遠傳信号液面(指示液面和遠傳信号液面等高同步)。介質密度減小(xiǎo)時，實際液面高于現場指示液面和遠傳信号液面(指示液面和遠傳信号液面等高同步)。密度差值一(yī)定時，指示、遠傳誤差是定值，與液面高低無關。
   （2）、差壓式控制
　　遠傳信号是通過容器内介質液體(tǐ)底部壓力與介質液面壓力的差值确定的(密度的設定值與浮子相同)。如果容器介質密度相對設定密度增大(dà)時，實際液面低于遠傳信号液面(指示液面和遠傳信号液面不等高)。介質密度減小(xiǎo)時，實際液面高于遠傳信号液面(指示液面和遠傳信号液面不等高)。密度差值一(yī)定時，遠傳信号誤差不是定值。差值随液面由低至高成比例擴大(dà)。如果磁性浮子發生(shēng)故障(浮子卡住、損壞)，現場指示失靈、遠傳信号還可以使用。壓差變送器失靈，現場指示還可以使用，不影響監控，起到了雙維監控作用。
   （3）、應用實例
　　某液氨儲罐的實際使用溫度範圍在-50~20℃之間，其内部液氨密度的變化爲702.15一(yī)610.28kg/m3m，測量高度3000mm。設定基準密度爲652.02kg/m3m(一(yī)100C時)，磁性浮子總長360mm,磁鋼位置310mm。儲罐内裝人密度爲702.15kg/畝的液氨，實際液面在2000mm處，現場指示2020mm，電(diàn)阻式信号爲2020mm，壓差式信号爲2154mm。實際液面在500mm，現場指示520mm，電(diàn)阻式信号爲520mm，壓差式信号爲538mm。試驗結果見表1。
　　從表2中(zhōng)可以看出，差壓式控制對液氨儲罐液位的顯示與現場的磁翻闆液位計的顯示數據有一(yī)定的偏差，這種偏差主要是由于溫度的變化引起液氨密度的變化，緻使液位的變化而引起的。
　　差壓變送器所測量的結果是壓力差，由于儲油罐一(yī)般是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的，所以△P與高度△h成正比。在溫度變化時，液氨的密度随之變化，液氨體(tǐ)積膨脹或縮小(xiǎo)，所以實際液位升高或降低。如果需要顯示實際液位，也可以進一(yī)步引人介質溫度補償予以解決。從表1中(zhōng)可以看出，AlB與C比較接近，因此，對于液位的溫度補償可以粗略地采用密度的比值來進行修正。如果想得到精确修正，可以采取密度變化曲線拟合的方式加以解決。
　　從表1還可以看出，電(diàn)阻式控制對液位的顯示與現場磁翻闆液位計的顯示一(yī)緻，這是因爲磁性浮子與傳感器電(diàn)阻同時滑動，變化一(yī)緻，因此顯示也是一(yī)緻的。從這一(yī)點上來說，采用電(diàn)阻式控制比采用差壓式控制所顯示的液位要精确得多。但是如果磁性浮子發生(shēng)故障(浮子卡住、損壞)，現場指示、遠傳信号同時失靈，影響監控。而差壓變送器法則不會出現這種情況，測量時具有對比性，如發現二者讀數不同，可以早發現儀表故障及介質密度變化，盡早作出修正。
   四、結語
　　液氨儲罐的液位控制采用了磁翻闆液位計現場顯示與液位遠傳裝置組合的形式實現。由液位遠傳裝置信号轉換成二線制4~20mADC标準信号輸出，該信号可方便地與數顯表配套使用，從而達到顯示、控制、調節和報警的口的，增加了液氨儲罐液位監控的可靠性。本文介紹的兩種控制方法各有利弊，但從安全性考慮，推薦采用磁翻闆液位計與差壓變送器結合的方法對液氨儲罐液位進行監控。