電容式液位變送器在合成高壓液位測控中的作用

1 系統(tǒng)的原狀

十余年前，按照傳統(tǒng)的通用設計和常規(guī)選型，我廠曾裝設過合成氨分、冷交的液位測控系統(tǒng)。液位計選用了上海自動化儀表五廠的氣動高壓浮筒液位調節(jié)變送器UTQ-113，調節(jié)閥采用ZMBS-320KDg6C=0.1，配以氣動調節(jié)記錄儀及副線板，組成合成工段氨分、冷交高壓測控系統(tǒng)。為了便于維護檢修。每套系統(tǒng)總共用7只Dg10的高壓閥、兩個標準三通、1個彎頭、15對高壓法蘭、48條高壓螺栓、90個高壓螺母及5Mφ 24×6高壓管。為了延長高壓調節(jié)閥的使用壽命，保證調節(jié)效果，采用2只高壓調節(jié)閥串聯(lián)方案。整個系統(tǒng)繁瑣，安裝量大，現(xiàn)場雜亂，而且每套系統(tǒng)投資也在15000元以上（幾年前的價格）。然而，這兩套系統(tǒng)安裝以后，因液位檢測反應不準，一直未能正常投用。

2 原因分析

我廠合成氨生產中的氨分離器、冷交換器等高壓容器中的液位檢測，按常規(guī)方式采用連通管形式（浮筒式液位計等）設計安裝的液位檢測裝置無法正常工作的現(xiàn)象，據(jù)調查在小化肥廠普遍存在。

造成這種現(xiàn)象的原因是：氨分、冷交等高壓氣液分離器并不是簡單的空筒容器，工作壓力高達32MPa，其中都裝有結構形式不同的分離內件，而這些高壓容器的外筒采用多層卷板焊接，不允許在筒體上開孔。因此作為液位檢測儀表安裝的氣相、液相預留接口，均開在整體鍛造的高壓容器上、下封頭上，即氣相接口在上封頭，液相接口在下封頭。

眾所周知，高壓介質流經(jīng)設備后，因設備阻力的影響，在設備進出口將出現(xiàn)壓差。該壓差的大小與設備結構、流通截面、介質流量等因素有關，并隨介質流量變化而變化，以我廠氨分離器為例，介質進入容器后流經(jīng)分離內件，進行氣液分離，液氨積存在氨分底部作為產品排出，氣體則從容器上端的出口引出氨分進入后一級裝置。而我廠的氨分、冷交的液位檢測接口（液相、氣相）正好位于分離段的兩側，分離段產生的壓差也正好作用于液位計氣液相接口之上。據(jù)測量，分離段的壓差在滿負荷時可高達幾米至十幾米水柱。隨氨分、冷交設備結構及介質進口位置及在分離段內的流向不同，可能出現(xiàn)兩種情況；一種是分離段壓差值的正壓側作用于液位上方而負壓側作用于液位計氣相接口上，此時，由液位計氣相、液相引出的是容器中實際液位與分離段所產生的壓差的正向疊加量。一般浮筒液位變送儀表的測量范圍僅在1米之內，因此，只要容器底部稍有一點液體，在壓差作用下很快充滿外接液位計（浮筒）的連通管內，使液位計顯示滿液位。除非容器中液位徹底排空，否則不論其中液位如何變化，外接浮筒液位計總是顯示滿量程。另一種情況是內件的壓差正壓側作用于液位計氣相接口、負壓側作用于容器中液位上方，內件壓差與液位量值反向疊加。因受內件壓差作用，不論容器中液位如何變化，即使液位已充滿容器甚至帶液，液位計顯示總為零。

我廠原裝氨分、冷交氣動浮筒液位測量系統(tǒng)之所以不準,仍屬于前者類型。

3 改進措施

為盡快實現(xiàn)節(jié)能降耗，我廠決心重新改造合成氨分、冷交液位檢測自控系統(tǒng)。采用《化肥工業(yè)》、《小氮肥》編輯部重視與推廣的UYB-320C內裝式電容式高壓液位變送器，從氨分、冷交的液相孔直接插入設備中檢測其液位，用等離子雙光柱數(shù)字顯示儀（帶上、下限報警）顯示液位變化，液位上、下限報警和調節(jié)閥位由簡易電子調節(jié)器進行自調。因原有的氣動高壓調節(jié)閥裝上后從未使用，為節(jié)約投資，擬暫時仍用其進行調節(jié)。

我廠利用小修，不到半天時間，兩套液位計全部裝好。開車后調試使用，液位檢測部分很快正常工作，投入運行，實現(xiàn)有液位指示下的放氨操作。隨后對自控系統(tǒng)進行調試，發(fā)現(xiàn)原有的氣動調節(jié)閥ZMBS內漏嚴重，雖然冷交串聯(lián)安裝的兩只閥門處于全部關閉的狀態(tài)，其流通能力也選得很小，但液位仍然很難提起來，說明調節(jié)閥已難適應高壓液位自控的需要。即使這樣，跑氣量已較手動放氨時明顯減少，循環(huán)氣中CH4 含量也隨之上升。我廠又迅速購進兩臺新型專用自動放氨閥，進行更換，分別用于氨分、冷交系統(tǒng)實現(xiàn)自動放氨，使液位自控很快轉入正常、終于在短時間內解決了我廠這一生產關鍵，實現(xiàn)了合成氨分、冷交高壓液位測量自動控制。

4 實施效果

我廠以內裝式電容高壓液位變送器為主的合成氨分、冷交液位測控系統(tǒng)自1993年9月正式投運至今有2年余，實踐證明，該項目實施效果明顯，產生效益顯著，據(jù)統(tǒng)計，年直接創(chuàng)益80萬元。

（1）高壓液位檢測自控系統(tǒng)投用后，效果顯著（見表）。循環(huán)氣中的CH4含量明顯提高，我廠是重油氣化，已由安裝液位計前的4%~6%提高到11%~14%，有效地減少了合成系統(tǒng)有效氣體放空、泄漏。

表 高壓液位檢測自控系統(tǒng)投運前后
合成崗位循環(huán)氣CH4含量對照表 單位（%）

（2）該系統(tǒng)氨分、冷交液位測量準確，實現(xiàn)了在有液位檢測的條件下的自動放氨或人工手動放氨，淘汰了無液位顯示條件下的人工手動放氨，有效地實現(xiàn)安全生產。

（3）液位自控系統(tǒng)的投用，使操作工擺脫了頻繁的手動調節(jié)，大大減輕了工人勞動強度，穩(wěn)定操作，合成塔觸媒溫度穩(wěn)定，近乎一條直線。

（4）該液位計安裝極為方便，結構十分輕巧，總重不到2Kg，用一只法蘭、3條螺栓、3個螺母即可。該液位計測控系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定，我廠投運2年來，基本沒有維修過。

本項目的實施得到內蒙古土左旗大地工控公司李德中高工的指導與幫助，在此表示衷心感謝。

液位計相關文章:磁翻板液位計原理