液氨儲(chǔ)罐液位磁翻板液位計(jì)控制的方案簡(jiǎn)述
為了解決硫銨車間液氨儲(chǔ)罐液位連鎖控制液位不準(zhǔn)、不穩(wěn)定問題，通過對(duì)磁翻板液位計(jì)、差壓式液位變送器、型外測(cè)液位計(jì)種不同原理的液位計(jì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況的對(duì)比，z后采用了外測(cè)液位計(jì)測(cè)量液氨儲(chǔ)罐液位的方法，有效解決了液氨儲(chǔ)罐液位測(cè)量不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定的問題，z終實(shí)現(xiàn)了液氨儲(chǔ)罐液位的連鎖控制，為企業(yè)提高了生產(chǎn)效率和安全管理水平。
概述：
某化工廠主要生產(chǎn)偶氮類分散染料濾餅，現(xiàn)有合成生產(chǎn)線11條，日產(chǎn)量30t/d,2012年始新建硫錢車間，該車間主要的生產(chǎn)原料為液氨、硫酸。液氨是一種常用的非水溶劑和制冷劑，也是除了水以外z常用的無(wú)機(jī)溶劑，但由于它的揮發(fā)性和腐蝕性，液氨在儲(chǔ)存時(shí)發(fā)生事故的幾率也相當(dāng)高。本公司對(duì)液氨的使用量平均約為60t/d，共有3只液氨儲(chǔ)罐，容積為108時(shí)，高3.5m，長(zhǎng)約12m的臥式碳鋼罐體。
硫鐵車間對(duì)液氨的使用量大，進(jìn)出液頻繁。原儲(chǔ)罐上安裝的差壓式液位變送器與磁翻板液位計(jì)的液位數(shù)據(jù)波動(dòng)頻繁，誤差很大，無(wú)法對(duì)于罐內(nèi)的液氨的液位進(jìn)行有效控制，存在嚴(yán)重的安全隱患，為確保液氨儲(chǔ)存、使用的安全，消除安全隱患，因此本公司在每只儲(chǔ)罐上各增設(shè)一套新型液位計(jì)。
1.現(xiàn)場(chǎng)基本工況
1.1流程與設(shè)備描述
如圖1所示，儲(chǔ)罐的液氨進(jìn)出方式為進(jìn)底出，先由液氨運(yùn)輸車將液氨卸人卸料池內(nèi)，再?gòu)男读铣貎?nèi)將液氨打人儲(chǔ)罐內(nèi)，罐高4200mm，罐內(nèi)的警戒液位定為3800mm,，通常工藝儲(chǔ)罐的外部涂有防腐漆，沒有保溫層，因此，罐內(nèi)存在液氨的氣象，為防止罐內(nèi)壓力受外界溫度影響過大，罐體周圍配有噴淋器，當(dāng)夏季高溫時(shí)打開噴淋器降低儲(chǔ)罐內(nèi)液氨的溫度。
每只儲(chǔ)罐分別安有磁翻板液位計(jì)(LIA15101B,LIA15102B,LI15103B)，如圖2所示。雙法蘭式差壓液位變送器(LIA15101A、LIA15102A、LI15103A)，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)液位高度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，如圖3所示。
1.2液位計(jì)測(cè)量描述
磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性藕合作用研制而成，當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的yong久磁鋼通過磁禍合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)1800，液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示i}}。兩個(gè)相鄰的指示板軸向間距離為lOmm，因此，液位指示分辨率為1lOmm。本公司所用的i1M/C/N/160(250)/SL型磁翻板液位計(jì)，且配有遠(yuǎn)傳液位變送器，采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4一20m:A傳至DCS上位機(jī)丁
其次，還選用羅斯蒙3051CD2A型差壓式液位變送器與磁翻板液位計(jì)進(jìn)行測(cè)量比較:差壓式液位變送器利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作。將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。容器上部空間為干燥氣體，其壓力為P，則
P1=P+Hρg
P=P2
由公式:
△P=P1-P2=Hρg
式中H液位高度。
ρ介質(zhì)密度。
g一重力加速度。
P1，P2分別為差壓式液位變送器正、負(fù)壓室的壓力。
通過被測(cè)液氨的已知密度，差壓式液位變送器測(cè)得的旁壓與液位高度成正比，把測(cè)量液位高度轉(zhuǎn)換為測(cè)量差壓I21
在生產(chǎn)使用中，由于現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，罐體無(wú)保溫層，因此罐體內(nèi)的液氨受外界環(huán)境溫度影響很大。罐內(nèi)液氨存在三種物理現(xiàn)象:罐的部為氣相，罐底部為液相，中間部分存在氣液混合相。冬季環(huán)境溫度相對(duì)罐內(nèi)液氨的溫度影響較小，罐內(nèi)液氨的氣化狀態(tài)較小穩(wěn)定，液位也相對(duì)穩(wěn)定，而夏季的環(huán)境溫度很高，罐內(nèi)氣化現(xiàn)象明顯，壓力波動(dòng)較大，所測(cè)得的液位誤差大。磁翻板液位計(jì)也出現(xiàn)同樣的問題，罐體內(nèi)的氣液混合相增大使磁翻板的磁性浮子在2一Scm間波動(dòng)。這兩種液位計(jì)在測(cè)量過程中，受外界溫度的影響，所測(cè)液位數(shù)據(jù)誤差大。直接影響車間液氨的安全管理水平，尤其在往罐體里輸送液氨時(shí)，對(duì)于液位的監(jiān)測(cè)失去了準(zhǔn)確的參考性，無(wú)法進(jìn)行聯(lián)鎖控制，給生產(chǎn)留下了嚴(yán)重的、不容忽視的安全隱患。
1.3新型物位測(cè)量?jī)x表的選用
由于差壓式液位變送器、磁翻板液位計(jì)的測(cè)量失準(zhǔn)、不穩(wěn)定，為保證車間正常的工藝生產(chǎn)，公司考慮增設(shè)其它液位測(cè)量?jī)x表，對(duì)新的物位測(cè)量?jī)x表選型以及應(yīng)用，必須符合以下幾點(diǎn):
1)液氨儲(chǔ)罐區(qū)為防爆區(qū)域，盡可能不動(dòng)火安裝。
2)液氨儲(chǔ)罐內(nèi)有存有液氨，置換過程慢、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。盡可能不影響車間正常生產(chǎn)。
3)液氨儲(chǔ)罐屬于三類壓力容器，改造手續(xù)復(fù)雜嚴(yán)格，盡可能不改變罐體原有結(jié)構(gòu)。
4)精度高、可以滿足連鎖要求。測(cè)量誤差不得大于:士0.5%-
通過向設(shè)計(jì)院了解.經(jīng)過慎重論證z終選擇了由西安定華電子有限公司生產(chǎn)的ELL型外測(cè)液位計(jì)，如圖4所示，此類型外測(cè)液位計(jì)*符合現(xiàn)場(chǎng)工況要求，尤其是在防爆區(qū)域禁止動(dòng)火，禁止罐體開口、不影響生產(chǎn)的前提下可安裝測(cè)量。
2外測(cè)液位計(jì)的實(shí)際應(yīng)用
2.1生產(chǎn)應(yīng)用中的比較
經(jīng)過近一年時(shí)間的使用，以及DCS中液位歷史趨勢(shì)圖、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出液流量數(shù)據(jù)，明顯可以判斷出外測(cè)液位計(jì)在液氨儲(chǔ)罐液位測(cè)量過程中具有高可靠性、高精度等點(diǎn)。
如圖5所示。圖5中綠色曲線表示ELL外測(cè)液位計(jì)液位曲線，藍(lán)色曲線表示磁翻板液位計(jì)液位曲線，粉色曲線表示差壓式液位變送器液位曲線，通過對(duì)液位零點(diǎn)遷移同意后，由圖4、圖5可以看出在同樣外界環(huán)境影響的的情況下12]，綠色曲線相對(duì)于紫色、藍(lán)色曲線要穩(wěn)定，說明外測(cè)液位計(jì)受外界溫度、壓力變化影響較小;紫色曲線、藍(lán)色曲線都存在較大幅度的跳變現(xiàn)象，說明磁翻板液位計(jì)和差壓式液位變送器受到外界溫度、壓力變化影響較大。
根據(jù)儲(chǔ)罐容積表可以查出已知液位高度下所對(duì)應(yīng)的容積，反之也可以通過儲(chǔ)罐容積反算出液位高度:表Z分別記錄了3種儀表的進(jìn)液數(shù)據(jù)，通過對(duì)這五組數(shù)據(jù)的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，液氨儲(chǔ)罐進(jìn)料過程中以罐表高度為參照，差壓式液位變送器誤差z大，嚴(yán)重不符合現(xiàn)場(chǎng)工藝情況，在實(shí)際應(yīng)用中不作為實(shí)際測(cè)量液位進(jìn)行對(duì)比:.外測(cè)液位計(jì)與罐表液位數(shù)據(jù)z為接近，其測(cè)量精度獲得了車間工藝部門的認(rèn)可
2.2工藝生產(chǎn)的優(yōu)化
車間工藝生產(chǎn)中，液氨由儲(chǔ)罐內(nèi)輸送到使用反應(yīng)釜
表i相同工況下液位數(shù)據(jù)對(duì)比表
Table1Inthesamecondition,thedataofLiquidlevelcomparisontable中，這個(gè)過程由DCS遠(yuǎn)程連鎖控制，當(dāng)罐內(nèi)液位小于某一設(shè)定值時(shí)，停止液氨泵(P1210與P12105$)。在未安裝ELL外測(cè)液位計(jì)以前，此連鎖程序由磁翻板液位計(jì)所測(cè)的液位為控制數(shù)值，但是，由于磁翻板液位計(jì)測(cè)量的波動(dòng)頻率較大，使此連鎖控制頻出問題，影響工藝生產(chǎn)的正常運(yùn)行，存在嚴(yán)重的生產(chǎn)安全隱患，迫使公司停止使用此控制程序，改為手動(dòng)操作輸送泵的啟停，增加操作人員工作強(qiáng)度，帶來不便。
通過對(duì)ELL外測(cè)液位計(jì)的長(zhǎng)時(shí)間使用，其測(cè)量的穩(wěn)定性、安全性以及準(zhǔn)確度得到車間領(lǐng)導(dǎo)與工藝技術(shù)人員的認(rèn)可，重新啟用上述連鎖程序Uzi，而此控制程序的液位監(jiān)測(cè)對(duì)象由原來的磁翻板液位改為外測(cè)液位計(jì)(LI15101C與LI15102C)，如圖6所示。
2.3外測(cè)液位計(jì)使用效果
先，外測(cè)液位計(jì)顯示直觀易懂，到以毫米為單位，尤其在DCS顯示畫面中便于讀取數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用中，更習(xí)慣于以長(zhǎng)度單位來計(jì)量液位，如圖7所示。
其次，此外側(cè)液位計(jì)有校準(zhǔn)測(cè)量頭，校準(zhǔn)測(cè)量頭安裝于罐體側(cè)壁處，當(dāng)液位達(dá)到此校準(zhǔn)頭高度時(shí)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)，儀表系統(tǒng)得到一個(gè)系數(shù)，通過此系數(shù)修正測(cè)量數(shù)值，減小誤差，更加減輕了公司內(nèi)儀表工的維護(hù)量，這點(diǎn)是z為殊也是值得信任之處。
再次，外測(cè)液位計(jì)的測(cè)量穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、可靠性，消除了液氨在存儲(chǔ)與使用過程中的安全隱患;紹興市安全生產(chǎn)監(jiān)管局、紹興市種設(shè)備管理機(jī)構(gòu)分別來本公司指導(dǎo)對(duì)于高?；ぴ系膬?chǔ)存與使用情況，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行液位對(duì)比，都給予此外測(cè)液位計(jì)的大加贊賞，*符合《中國(guó)化工企業(yè)液氨使用安全管理規(guī)定》中指出的“針對(duì)液氨儲(chǔ)存至少要有兩個(gè)采用不同測(cè)量原理的液位計(jì)來監(jiān)測(cè)物位”。
z后，有效地改善工藝生產(chǎn)控制，控制過程生產(chǎn)對(duì)液氨投人使用量，使成品硫酸錢的度更高、更好。建立安全生產(chǎn)長(zhǎng)效機(jī)制，提高了液氨儲(chǔ)存本質(zhì)安全水平。
2.4外測(cè)液位計(jì)的推廣性
通過此液位計(jì)實(shí)際的測(cè)量應(yīng)用，儀表部門與工藝技術(shù)部考慮到液氨制冰車間，可將此類液位計(jì)進(jìn)行推廣，液氨制冰車間共分為新、老兩區(qū)，車間內(nèi)分別有液氨過程使用罐與100m'液氨儲(chǔ)存罐若干套，由于這兩種罐體都采用老式液位監(jiān)測(cè)方法—連通器結(jié)霜法，每只罐體側(cè)部都配有DN10的管道，從管道結(jié)霜的高度來分析此時(shí)罐體內(nèi)液氨物位;沒有任何電子設(shè)備來測(cè)量用以進(jìn)行液位對(duì)比。為了提高公司流程自動(dòng)化控制與生產(chǎn)安全可靠性，會(huì)列人公司項(xiàng)目單內(nèi)進(jìn)行實(shí)施，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制高水平的*大型企業(yè)二
3結(jié)束語(yǔ)
本文基于實(shí)際的生產(chǎn)過程，通過對(duì)磁翻板液位計(jì)、差壓式液位變送器、外測(cè)液位計(jì)3種不同原理的儀表使用效果進(jìn)行比較.充分證明了外測(cè)液位計(jì)相對(duì)其他兩種液位計(jì)更適合在液氨儲(chǔ)罐上使用:*，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是z高自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體現(xiàn)形式。2009年西安定華電子發(fā)明的外測(cè)液位計(jì)進(jìn)人行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一自控安裝圖冊(cè)(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HGiT21581-2010)，成為國(guó)內(nèi)各大化工、石化設(shè)計(jì)院在、VCM、液氨、丙烯、液化石油氣等液體儲(chǔ)罐液位測(cè)量的儀表，也被眾多用戶認(rèn)定為在重大危險(xiǎn)源液位測(cè)量?jī)x表。
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