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淺談儀表對汽包液位的測量及應用

商曉嵩


简 述

       随着现代自动化控制要求的不斷提高,過程操作中溫度、壓力、液位、流量等基本參數的准確和穩定就顯得尤爲重要。其中,液位就是一個非常重要的工藝控制参数。在企业老司机影院过程中,对于液位的要求更是严格。主要是应用到了液位开关、伺服液位计、雷达液位计,玻璃板液位计、磁翻板液位计,磁致伸缩液位计、超声波液位计,外浮筒液位计、浮球液位计、双法兰差压液位计、双室平衡容器; 在焦化装置的焦炭塔上应用到了先进的中子料位计等。这些仪表的应用为工艺控制提供了可靠的參數,使工藝操作更加簡單,提高了老司机影院的合格率和質量,同時進一步保證了裝置的安全生産。在裝置的汽包液位測量上,我單位應用了雙室平衡容器和雙法蘭差壓液位計。


一、雙室平衡容器的應用

1. 1 对汽包液位测量的重要性

       在装置中,汽包的液位是安全老司机影院的重要参数,主要是负责给装置提高蒸汽能源。而蒸汽的质量又关乎设备是否能够正产运转,老司机影院能否稳定运行。在以前自动化程度不高时,汽包的液位测量还只是处在就地观察的程度,主要是使用玻璃液位计进行测量,液位只能就地观察,水位的变化需要有人不时的观测,掌握水位的实时动态,手动控制水位的變化,液位的信號不能傳輸,這就給操作工帶來了極大的工作量和危險性。隨著自動化程度的提高,水位的測量應用了雙室平衡容器,采用引壓管測量法,使平衡容器引壓管與汽包的溫度差基本一致,克服了溫差對飽和水的密度的影響,大大減少了測量的誤差。通過平衡容器的引壓管將差壓傳遞給差壓變送器,經差壓變送器轉換成電信號在檢測屏幕上實時顯示水位的變化,使水位的控制有人工操作變成自動控制,由液位控制進水閥及時的調整水位的變化。


1. 2 双室平衡容器的原理和构造

图一.png

        双室平衡容器,顾名思义,主要是與汽包通过圆管相连接的密闭容器,所以叫平衡容器; 平衡容器的测量原理是根据差压的方式设计,在容器的底部和筒壁都有引压管引出,分别與汽包和差壓變送器相连。它的主要结构如图1 所示。在容器的上部圆管进入容器口处,有一个圆环形漏斗,漏斗的下方圆盘即基准杯,漏斗将整个双室平衡容器分隔成上下两个部分,故称为双室平衡容器。双室平衡容器的液位测量系统主要有平衡容器、引压管、取源阀门、三阀组和差壓變送器以及DCS 组成。平衡容器由凝汽室、基准杯、溢流室和连通器组成。凝汽室是位于平衡容器上部,與汽包上部相连接,主要是接受饱和水产生的蒸汽,在这里,蒸汽会遇到漏斗释放点汽化热,形成饱和凝结水,积聚在基准杯里,而基准杯内凝结水产生的压力通过导压管传递给差壓變送器的負壓側。當基准杯內充滿後會溢出流向溢流室。溢流室連接汽包的下降管,溢流室的凝結水就會進入下降管內流出,不會使得溢流室內滿水。

       在蒸汽形成凝结水时,温度不会相差较大,使得基准杯到溢流室的温度保持一致,也就和汽包的温度能够达到一致。倒T 字形连通器,其水平部分一端接入汽包,另一端接入變送器的正壓側。毋庸置疑,它的主要作用是將汽包中動態的水位産生的壓力傳遞給變送器的正壓側,與負壓側的壓力比較由電流信號換算成汽包中的水位。正是由于這種結構的引壓方式,正壓側和負壓側同時保證了容器內的溫度和汽包基本相近,容器內的飽和水的密度也就十分的接近汽包內的飽和水,使汽包水位測量大大減小了誤差,符合生産工藝的操作要求。

1. 3 液位的差压量程计算

       实际汽包液位的计算主要是针对平衡容器内正负压差压的计算。首先,要确定汽包的正压侧是在连通器的水平引压的位置,连通器水平引出端接差壓變送器的正壓室。其次,確定汽包的負壓側是在基准杯下端引出的引壓管接差壓變送器的负压侧,如图1 中所示。正负压侧一般先连接到仪表的专用三阀组上,便于以后的调试和维护。然后确定汽包的零液位、满液位以及量程。汽包的零液位就是连通器的最低液位,满液位就是连通器的最高液位。计算液位实际上就是计算正负压室的差压,而差压值的绝对值最小时就是满液位,差压值的绝对值最大时就是汽包的零液位。差压的绝对值最大值就是液位的量程范围。结合实际的工作经验,在这里把密度采用汽包投用时温度和压力稳定后的当时饱和水的数值。液位的差压量程就是零液位到满液位之间的水柱高度产生的压力,根据平衡容器上零水位和满水位对应的位置高度差,就可以轻易的计算出液位的差压量程。

1. 4 调试方法及步骤

       平衡容器在投用之前,应先进行调试,确定量程范围及零点。

( 1) 首先开启汽包與容器相连接的排污阀,打开平衡容器與汽包连接的汽相、水相阀门,对容器所有连接的管路进行冲洗,防止管路堵塞,造成测量误差。

( 2) 确定平衡容器的零液位和满液位在容器器壁的实际位置,量出两个位置的垂直高度差。采用高温高压时工艺条件稳定后的饱和水的密度,算出液位的差压量程范围。

( 3) 打开差壓變送器上的兩個排汙閥,其次打開三閥組上的平衡閥,向平衡容器內注水,再慢慢打開兩個正負壓室閥,目的是將導壓管內的汙物和空氣排除掉。

( 4) 检测差壓變送器控制室相連接的信號線纜,確認無誤後准備送電。

( 5) 在确保正负压室充满冷凝水的前提下,关闭平衡阀,打开正负压阀门,同时打开平衡         容器與汽包相连接的汽相和液相阀门。此时,正压室與连接平衡容器的竖直导压管内已注满水,负压室到平衡容器的基准杯上沿处已注满水,也就是液位满量程,變送器輸出值對應20mA。我們可以通過用編程器連接變送器來查看此時的差壓值,通過編程器在變送器上再輸入零液位的差壓值,即將零點做100%量程負遷移,即零點是一負值,對應變送器的输出4mA 电流信号。对于平衡容器的调试主要是考虑正负压室必须要充满水,对變送器進行量程的計算和零點的負遷移。在實際的生産中,要注意觀察液位的變化,如果誤差過大,要及時的對差壓的零點進行校正。

麦德胜中国液位變送器600.png

三、雙法蘭液位計的應用

2. 1 双法兰液位计的原理和构造

       双法兰液位计又名双法兰差壓變送器,可以應用到差壓測量,流量測量和液位測量。它是由差壓變送器、毛细管和带密封隔膜的法兰组件构成,在毛细管内充满了硅油。密封隔膜直接與工艺介质接触,作用在隔膜上的压力通过與之相连的毛细管内的硅油传到差壓變送器的正負壓膜盒上,由變送器处理后转换成标准的电流信号4 ~ 20 mADC,对应液位的变化。

2. 2 双法兰液位變送器的特點

       由双法兰液位计的构造可以看出,法兰通过毛细管连接變送器,毛細管內被灌滿矽油。毛細管相當于導壓管,而且變送器上不再安裝三閥組,無需考慮導壓管的堵塞,使得安裝位置更加灵活,尤其是不再像有引压管那样需要加注隔离液,调试更加简单; 而毛细管内被封存的硅油的密度受环境和介质温度变化的影响很小,测量液位时也無需再考虑温度对密度的影响,提高了液位测量的准确性,也减少了仪表的维护工作。但在双室平衡容器测量液位时,要考虑到饱和水在相应温度和压力下的密度的变化。硅油是被密封隔膜封存在毛细管内,这就避免了高温、腐蚀性等介质與變送器的膜盒直接接觸,大大減少了泄露點,同時也提高了測量精度,可以測量具有腐蝕性、含結晶顆粒、粘度大、易凝固的液體的液位。因此,對密閉容器的液位測量,雙法蘭液位計有著廣泛的應用。但是,也存著一些缺點,如儀表的密封隔膜易損壞,不能直接接觸高溫介質,容易變形等。

2. 3 液位差压零点和量程的计算

       相对于平衡容器,双法兰液位计的量程和零点就比较简单,由于它的结构的不同,安装和调试也随之简化。首先在设计的图纸中,找出汽包安装液位计的上法兰和下法兰水平中心线之间的垂直高度,用硅油的密度算出这段高度产生的压力。把这个压力作为零点值进行100% 负迁移,得一负值就是零液位的差压值。而液位的量程值就是用汽包投用时工艺稳定后对应的饱和水的密度與硅油的密度做减法,算出前面同样高度产生的压力,即饱和水和硅油此时产生的压差作为量程。这样,就确定了双法兰液位计的液位零点和满程。


三、总 结

       在实际的老司机影院中,汽包液位的测量,双室平衡容器和双法兰液位计得到了广泛的应用。双室平衡容器在机构上相对复杂一些,需要了解其内部的结构才能应用到现场进行调试和安装。而对于双法兰液位计,我公司有了多年的使用经验,在汽包液位测量上使用了双法兰液位计,采用高温高压的膜片选型要求,实践证明,能够对汽包液位的测量到达工艺的指标要求,同时减少了对仪表的维护工作,提高了工作效率,保证了装置的稳定运行。



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