利用磁性浮子液位計控制液氨儲罐液位控制方法分析

摘要：液氨是一種重要的化工原料富雅，具有很大的危害性蒲犬，必須對液氨儲罐的液位進(jìn)行控制宜狐。磁翻板液位計結(jié)構(gòu)簡單势告、觀察直觀蛇捌，廣泛應(yīng)用于石油、化工咱台、造紙等領(lǐng)域络拌，其遠(yuǎn)程傳輸?shù)目刂瓶梢圆捎秒娮鑲鞲衅鞣ê筒顗鹤兯推鞣▋煞N方法。文中對這兩種方法進(jìn)行分析回溺，并介紹了應(yīng)用實(shí)例春贸，對選擇和應(yīng)用液氨儲罐液位控制方法提供參考。

引言
        液氨是一種無色透明流動液體遗遵，易燃萍恕、有毒、有強(qiáng)烈刺激性氣味车要，對人體具有較大危害雄坪。與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火屯蹦、高熱能引起燃燒爆炸。液氨的密度隨著溫度的升高而下降绳姨，液氨若遇熱登澜，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險飘庄。因此對液氨儲罐液位的監(jiān)控非常重要脑蠕。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跪削。

1液氨的特性
        液氨是重要的化工原料谴仙，廣泛應(yīng)用于石油、化工碾盐、造紙等領(lǐng)域晃跺。為運(yùn)輸及儲存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨毫玖，儲存于耐壓鋼瓶或儲罐中掀虎。罐裝運(yùn)輸用鋼瓶或槽車以及儲存用的儲罐等應(yīng)符合《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定付枫。允許重量充裝系數(shù)為0．52kg／L烹玉。由于液氨具有腐蝕性且容易揮發(fā)，化學(xué)事故發(fā)生率很高阐滩，因此液氨鋼瓶應(yīng)存放于庫房或有棚的平臺上二打。露天堆放時，應(yīng)以帳篷遮蓋掂榔，防止日光直射继效。儲罐中的液氨液位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控症杏。

2液氨儲罐的液位控制
2．1控制方法
         磁翻板液位計是根據(jù)磁極耦合原理、阿基米德(浮力定律)等原理莲趣，結(jié)合機(jī)械傳動的特性而開發(fā)研制的一種專門用于液位測量的裝置鸳慈。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，觀察直觀喧伞、清晰走芋，不堵塞、不滲漏潘鲫，安裝方便翁逞，維修簡單等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于石油溉仑、化工挖函、造紙、污水處理等工業(yè)領(lǐng)域浊竟。
        為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控怨喘，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號振定，達(dá)到遠(yuǎn)程測量和監(jiān)控的目的必怜。其中，4～20 mA電流信號是比較常用的一種后频。在現(xiàn)場監(jiān)測液位的同時梳庆，將液位的變化通過變送器、傳感器卑惜、線纜及儀表傳到控制室膏执，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。
          電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露久。由于這兩種裝置原理不同更米，因此要根據(jù)所測介質(zhì)的性質(zhì)以及所處的環(huán)境而選擇正確的測量和監(jiān)控方法，才能達(dá)到測量和監(jiān)控的目的毫痕。
2．2遠(yuǎn)傳磁翻板液位計結(jié)構(gòu)及原理
          磁翻板液位計是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用而實(shí)現(xiàn)液位測量及現(xiàn)場顯示的儀器壳快。當(dāng)被測容器中的液位升降時，液位計測量管中的磁性浮子也隨之升降镇草。磁性浮子根據(jù)檢測介質(zhì)的設(shè)定密度制造(如圖1所示)眶痰。浮子的磁位置面與介質(zhì)液面始終平齊。浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞信號到現(xiàn)場指示器梯啤，驅(qū)動紅竖伯、白翻柱翻轉(zhuǎn)180。，當(dāng)液位上升時七婴，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色祟偷，當(dāng)液位下降時，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色打厘，指示器的紅修肠、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的現(xiàn)場指示户盯。
2．2．1 采用電阻傳感器(電阻式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
          由電阻傳感器(如圖2所示)和R／I轉(zhuǎn)換模塊及防護(hù)罩等組成電阻嵌施、干簧管變送器，將三暢磁翻板液位計與液位遠(yuǎn)傳裝置以捆綁的形式固定組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(如圖3所示)莽鸭。該變送器的電阻傳感器以捆綁的形式固定在三暢磁翻板液位計的主導(dǎo)管外側(cè)吗伤，使其處于液位計同一磁耦合系統(tǒng)中。遠(yuǎn)傳磁翻板液位計的磁性浮子隨液位上下移動時硫眨，對應(yīng)液位位置的干簧管受浮子內(nèi)磁場的作用吸合足淆，電阻鏈阻值發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換模塊將變化的電阻信號轉(zhuǎn)換成二線制4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出礁阁，該信號可方便地與數(shù)顯表配套使用巧号，從而達(dá)到顯示、控制姥闭、調(diào)節(jié)和報警的目的丹鸿。

2．2．2采用差壓變送器(差壓式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
          差壓變送器的測量部分常采用差動電容結(jié)構(gòu)(如圖4所示)。
          將磁翻板液位計與差壓變送器泣栈、固定板、正負(fù)壓連接管等組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計弥姻，固定板與主導(dǎo)管下端固定南片。正壓連接管分別與三暢磁翻板液位計下法蘭連接管和差壓變送器正壓口連接，負(fù)壓連接管分別與磁翻板液位計上法蘭連接管和差壓變送器負(fù)壓口連接(如圖5所示)庭敦。根據(jù)液體靜壓與高度成正比的原理疼进，通過敏感元件的壓阻效應(yīng)將靜壓轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性校正秧廉，轉(zhuǎn)換成4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出伞广，達(dá)到顯示、控制疼电、調(diào)節(jié)和報警的目的嚼锄。

3兩種液氨儲罐液位控制方法分析
3．1 電阻式控制和差壓式控制共同點(diǎn)
          就地顯示無須電源，顯示部分和介質(zhì)完全隔離蔽豺，不會因介質(zhì)污染顯示條而使觀測受到影響区丑，根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)開關(guān)點(diǎn)位置，安裝方便。液位變送器二線制4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出沧侥，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測或控制可霎。維護(hù)量小，維修費(fèi)用低宴杀。對高溫和高壓測量比較適用癣朗，特別是三暢磁翻板液位計可用于各種塔、罐旺罢、槽旷余、球形容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測≈骶可以做到高密封荣暮、零泄漏和適應(yīng)高溫、腐蝕性條件下的液位測量罩驻，安全可靠穗酥，全過程測量無盲區(qū)，讀數(shù)直觀惠遏，且測量范圍大砾跃。特別是現(xiàn)場指示部分，由于不與液體介質(zhì)直接接觸节吮，所以對高溫抽高、有毒、有害透绩、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)翘骂，具有優(yōu)越性。

3．2 電阻式控制和差壓式控制區(qū)別
3．2．1 電阻式控制
          磁性浮子隨液位上下移動帚豪，現(xiàn)場是通過磁耦合翻柱翻轉(zhuǎn)碳竟，遠(yuǎn)傳信號是通過干簧管吸合，改變電阻鏈阻值狸臣。對應(yīng)液位位置分別傳遞現(xiàn)場指示信號莹桅、遠(yuǎn)傳信號。如果容器介質(zhì)密度相對設(shè)定密度增大時烛亦，實(shí)際液面低于現(xiàn)場指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面等高同步)诈泼。介質(zhì)密度減小時，實(shí)際液面高于現(xiàn)場指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面等高同步)煤禽。密度差值一定時铐达，指示、遠(yuǎn)傳誤差是定值檬果，與液面高低無關(guān)娶桦。
3．2．2差壓式控制
          遠(yuǎn)傳信號是通過容器內(nèi)介質(zhì)液體底部壓力與介質(zhì)液面壓力的差值確定的(密度的設(shè)定值與浮子相同)。如果容器介質(zhì)密度相對設(shè)定密度增大時，實(shí)際液面低于遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面不等高)衷畦。介質(zhì)密度減小時栗涂，實(shí)際液面高于遠(yuǎn)傳信號液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號液面不等高)。密度差值一定時祈争，遠(yuǎn)傳信號誤差不是定值斤程。差值隨液面由低至高成比例擴(kuò)大。如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住菩混、損壞)忿墅，現(xiàn)場指示失靈、遠(yuǎn)傳信號還可以使用沮峡。壓差變送器失靈疚脐，現(xiàn)場指示還可以使用，不影響監(jiān)控邢疙，起到了雙維監(jiān)控作用棍弄。

3．3應(yīng)用實(shí)例
         某液氨儲罐的實(shí)際使用溫度范圍在-50～20℃之間，其內(nèi)部液氨密度的變化為702.15～610.28 kg／m3疟游，測量高度3 000 mm呼畸。設(shè)定基準(zhǔn)密度為652.02 kg／m3(一10℃時)，磁性浮子總長360mm颁虐，磁鋼位置310mm蛮原。儲罐內(nèi)裝入密度為702．15 kg／m3的液氨，實(shí)際液面在2000 mm處另绩，現(xiàn)場指示2020 mm儒陨，電阻式信號為2020mm，壓差式信號為2154 mm笋籽。實(shí)際液面在500 mm蹦漠，現(xiàn)場指示520 mm，電阻式信號為520 mm干签，壓差式信號為538 mm：試驗(yàn)結(jié)果見表1津辩。

         從表1中可以看出拆撼，差壓式控制對液氨儲罐液位的顯示與現(xiàn)場的三暢磁翻板液位計的顯示數(shù)據(jù)有一定的偏差容劳，這種偏差主要是由于溫度的變化引起液氨密度的變化，致使液位的變化而引起的闸度。
         差壓變送器所測量的結(jié)果是壓力差竭贩，由于儲油罐一般是圓柱形，其截面圓的面積S是不變的莺禁，所以卸與高度Ah成正比留量。在溫度變化時，液氨的密度隨之變化，液氨體積膨脹或縮小楼熄，所以實(shí)際液位升高或降低忆绰。如果需要顯示實(shí)際液位，也可以進(jìn)一步引入介質(zhì)溫度補(bǔ)償予以解決可岂。從表1中可以看出错敢，A／B與C比較接近，因此缕粹，對于液位的溫度補(bǔ)償可以粗略地采用密度的比值來進(jìn)行修正：如果想得到精確修正稚茅，可以采取密度變化曲線擬合的方式加以解決。
         從表1還可以看出平斩，電阻式控制對液位的顯示與現(xiàn)場磁翻板液位計的顯示一致亚享，這是因?yàn)榇判愿∽优c傳感器電阻同時滑動，變化一致绘面，因此顯示也是一致的欺税。從這一點(diǎn)上來說，采用電阻式控制比采用差壓式控制所顯示的液位要精確得多飒货。但是如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住魄衅、損壞)，現(xiàn)場指示塘辅、遠(yuǎn)傳信號同時失靈晃虫，影響監(jiān)控。而差壓變送器法則不會出現(xiàn)這種情況扣墩，測量時具有對比性哲银，如發(fā)現(xiàn)二者讀數(shù)不同，可以早發(fā)現(xiàn)儀表故障及介質(zhì)密度變化呻惕，盡早作出修正荆责。
4結(jié)束語
         液氨儲罐的液位控制采用了磁翻板液位計現(xiàn)場顯示與液位遠(yuǎn)傳裝置組合的形式實(shí)現(xiàn)。由液位遠(yuǎn)傳裝置信號轉(zhuǎn)換成二線制4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號輸出亚脆，該信號可方便地與數(shù)顯表配套使用做院，從而達(dá)到顯示、控制濒持、調(diào)節(jié)和報警的目的键耕，增加了液氨儲罐液位監(jiān)控的可靠性。本文介紹的兩種控制方法各有利弊柑营，但從安全性考慮屈雄，推薦采用磁翻板液位計與差壓變送器結(jié)合的方法對液氨儲罐液位進(jìn)行監(jiān)控。