行业产品

  • 行业产品

西安定华电子有限公司


当前位置:西安定华电子有限公司>技术文章>外测液位计在纯碱企业液氨球罐上的应用

    暂无信息


    暂无信息

经营模式:生产厂家

商铺产品:5条

所在地区:陕西西安市

联系人:周甜 (市场)

技术文章

外测液位计在纯碱企业液氨球罐上的应用

阅读:7578发布时间:2016-12-7

  摘要:我公司2013年投产的纯碱项目采用氨碱法纯碱,氨是主要原料,常态下,氨气为无色气体,有刺激性恶臭,容易被液化,在升温或降低压力时,液氨可急剧蒸发,并吸收大量的热。氨水有一定的腐蚀作用,碳化氨水的腐蚀性更加严重,容易造成管道、阀门等设备的损坏,以致氨泄露。氨能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。氨气爆炸极限16~25%(zui易引燃浓度17%)。在工业领域也有大量的应用。但是随着液氨使用的广泛,部分企业对于液氨的监管不到位,很容易造成许多群死群伤的事故。液氨,为国家的重大危险源之一。
  
  由于液氨的特性,造成液氨球罐的液位测量一直是个难题,起初我们选用的是钢带液位计,浮子和钢带易卡死,使用效果不好;后来又试了压差液位计、磁翻板液位计和伺服液位计,使用效果都不太理想。
  
  一个偶然的机会,我们接触到了西安定华公司的产品——外测液位计,该液位计安装简单,不开孔、不动火、不停车,非接触式测量液位非常安全,加之采用了一系列的技术,自动校准、微振动分析,保证了仪表运行可靠、测量,一举*解决了我们液氨球罐液位测量的难题。外测液位计使用近3年,一直非常稳定的运行着。
  
  关键词:氨碱法、液氨、球罐、液位、测量难、外测液位计、自动校准、微振动分析;安全;环保;
  
  1.引言
  
  青海五彩碱业有限公司是一家年产 110 万吨纯碱的化工企业,公司主要生产工业用重质纯碱(碳酸钠)。重质纯碱在大部分的化工企业中都有广泛的应用行业,素有“化工之母”的称号,在国民经济发展中有着非常重要的作用,其产量和消费量通常被作为衡量一个国家工业发展水平的标志之一。
  
  在自动控制过程中,氨作为主要原料,液氨的存储设备——液氨球罐成为制碱企业内的重要一环。液氨,常态下,氨气为无色气体,有刺激性恶臭,容易被液化,在升温或降低压力时,液氨可急剧蒸发,并吸收大量的热。氨水有一定的腐蚀作用,碳化氨水的腐蚀性更加严重,容易造成管道、阀门等设备的损坏,以致氨泄露。氨能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。氨气爆炸极限 16~25%(zui易引燃浓度 17%)。
  
  根据*安全生产委员会《关于深入开展涉氨制冷企业液氨使用专项治理的通知》(安委[2013]6
  
  号)以及国家安全监管总局《关于公布*重点监管的危险化学品名录的通知》(安监总管三[2011]95
  
  号)和《关于公布重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116 号)要求:对使用重点监管的危险化学品数量构成重大危险源的企业的生产储存装置,应装备自动化控制系统,实现对氨气浓度、温度、压力、液位等重要参数的实时监测。
  
  液氨作为国家的重大危险源之一,液氨液位的实时监测对于化工企业的安全生产是非常重要的。液氨的存储需带压和低温,因此液氨球罐的液位测量长期以来就困扰着制碱企业,常规的液位计使用效果均不够理想。zui初我们安装的钢带液位计,由于罐内液氨的强腐蚀性,用不长时间就会造成浮子和钢带卡死、断裂损坏导致不能使用,维护又需停产、清罐,非常不便,现在已经停用。后来公司又选用了差压变送器进行辅助测量,利用上下压力差的变化测量液位,由于容器下部的压力计无法在罐体取压,只能装在罐底排污管或介质排出口上,易造成堵塞或产生负压,达不到测量液位的目的。之后我们又试用了两种液位计,带远传的磁翻板液位计和伺服液位计,使用效果也不理想。
  
  液氨球罐属于比较特殊(带压低温)的容器,不便进行在罐体上开孔和动火,其他投入式液位测量仪表安装和使用也不方便,因此液氨球罐的液位测量问题一直无法*解决,不能达到令人满意的效果。2014年公司接触到了西安定华ELL-FI外测液位计,听人介绍外测液位计可以实现*非接触测量,液位测量头安装在容器外就能监测罐内液体的液位高度,不受罐内压力、温度以及介质密度的影响。如果真能这样,就能很好地解决公司液氨球罐液位的测量问题,我们决定有机会试试外测液位计。
  
  2.应用状况
  
  机会说来就来,2014年4月,设计院也向我们推荐,说西安定华生产的外测液位计设计在其他单位的已经很多了,使用效果挺不错的,于是我们选用了西安定华的ELL-FI外测液位计(见图一)。在公司三个直径9.2m,容积407m3的液氨球罐上试用安装了三台外测液位计,使用至今,仪表液位跟踪准确,运行可靠。ELL-FI外测液位计实现了隔离测量,在罐外就能实现对罐内液氨液位的监测,而且安装方便安全、调试简单,无需开罐、清罐,不在罐上开孔,不动火,不停车不影响正常生产,得到了现场运行人员以及仪表维护人员的一致认可。

  
  图一:ELL-FI-DE型外测液位计
  
  3、外测液位计和其他几种液位计的工作原理
  
  3.1 外测液位计
  
  ELL-FI外测液位计为智能化的现场变送器式仪表,液位测量头吸附于储罐底部,仪表隔爆主机安装在被测容器附近,以4-20mA/Hart协议/Modbus现场总线/工业以太网方式进行远传输出(见图二)。

  
  图二:外测液位计远传DCS液位显示
  
  3.1.1、外测液位技术的发展历程
  
  “外测液位”的概念在上世纪90 年代由西安定华创始人王定华教授?提出,并发明出ELL外测液位计?。它一种利用声纳测距原理,“微振动分析”技术从容器外测量液位的仪表,无需在罐壁上开孔,不用法兰,不接触罐内的液体和汽体,实现了在线安装、在线维护,是一种*非接触式,真正外测液位的仪表(如图三)。从为世界*出*台外测液位仪表, 至今已经二十多年了,定华公司产品的稳定性、可靠性可以信赖,我们也向其他化工企业了解了他们,他们的服务在业界的口碑也很好。

  
  图三:ELL-FI外测液位计罐外安装示意
  
  3.1.2、基本原理是声纳测距原理、 “微振动分析”技术
  
  3.1.2.1、声纳测距原理
  
  声纳测距原理是ELL外测液位计?外测液位的基础。
  
  由吸附于储罐底部的液位测量头发射声波,穿透罐壁在罐内液体介质内传播,到达液面反射形成回波,回波信号到达罐底,穿透罐壁,再由液位测量头接收返回的声波信号,传回主机,主机根据公式
  
  距离(D)=速度(S)×时间(T)计算,得出液位(如图四)。其中
  
  距离(D):我们要得到的液位高度;
  
  速度(S):声纳波在液体介质内的传播速度,不同的介质内声纳波的传播速度不同;
  
  时间(T):声纳波在液体中形成回波的时间。
  
  图四:ELL外测液位计工作原理
  
  3.1.2.2、“微振动分析”技术
  
  “微振动分析”技术是西安定华的核心技术,是ELL外测液位计准确测量、可靠运行的保证。
  
  由于不同工况的差别,例如:不同的罐型、不同的罐内沉积程度、不同的介质特性等等,会造成吸附于罐壁外的液位测量头接收到的回波信号不仅有液面信号,还有一些其他干扰信号,例如盲区信号、遮挡物信号等等,拥有“微振动分析”技术的ELL外测液位计会自动判断正确的液位信号,并始终跟踪该信号显示准确的液位。
  
  “微振动分析”技术是一种强大的外测声纳信号处理技术。这种*的声纳信号处理技术是基于西安定华公司外测液位计在近千家用户的应用经验,在近万套外测液位计实际使用于数百种工况下的过程中,通过对工业现场数据二十余年的海量积累,深入总结,形成*的判断方法及算法。
  
  3.1.2.3、自动校准功能
  
  ELL外测液位计拥有“自动校准功能”,也是西安定华的 技术之一,是ELL外测液位计在任何时间都能测量的保证。
  
  自动校准原理:当同一种液体的液体成分、密度变化较大时,液体内声波的传播速度也会随之产生变化,由此可能带来测量误差,为了确保仪表的测量精度,可在容器内加装校准器,用校准测量头1测量校准器内液柱的标准长度,标准长度是1m(如图五),由于校准测量头和液位测量头的工作方式相同,我们可通过 速度(S)=距离(D)/时间(T),得到声波在校准器内液体里的传播速度。

  
  图五:ELL-FI-DE型外测液位计校准示意图
  
  由于校准器内液体和容器内液体连通,因此校准器内液体温度、成分和容器内液体一致,声波在其中的传播速度也相同,所以可以得到当前环境下声波在容器内介质里准确的传播速度。仪表会自动选用修正后的声波传播速度进行计算。校准器内液柱长度是标准的1m,校准器这时就相当于一把标尺,校准测量头1不断把通过标尺得到的结果送给CPU,CPU会根据该结果计算出液面的准确高度,这样得出的液面高度就不会受到液体温度和成分变化的影响。
  
  如果容器内无条件加装校准器,可以校准测量头2装在球罐赤道位置,将容器已知的确切直径作为标尺来实现自动校准。
  
  3.1.3、技术优势
  
  声呐是声音导航与测距,是一种利用声波在水下的传播特性,对水下目标进行探测。它是一种液体中的测距技术,在100多年前就被应用了,发展至今“声纳测距”已经是一种非常可靠的技术了。西安定华的技术优势是在不同波强、波长及波频的声波系列中找到了穿透能力zui强、抗*力的那个,经过他们20多年的现场数据积累,并加以分析和改进,目前已广泛应用在石油、化工企业,解决了很多企业的“危化品”液位测量。
  
  3.2、差压液位计
  
  3.2、差压液位计差压液位计就是通过测量高、低压力差,计算出测量容器中的液位压力来进行液位的测量,再由转换部件转换成电流信号传送到控制室的电器元件。差压式液位计主要用于密闭有压容器的液位测量。上、下差力压的液位高度的变化而变化。(如图六)。
  
 
  
  图六:压差液位计
  
  3.3、钢带液位计
  
  浮力原理。它是将一个浮球或浮盘放入被测罐中,浮球或浮盘浮于液体表面,随液面的上下移动而移动,同时带动连接其上的钢带,钢带发生位移,计数器通过记录钢带上的刻度变化来显示液位。(如图七)
  
  变送器是通过钢带上不同液位对应的不同孔、洞(圆孔、方孔和长短不一的长方形孔)组合判断液位高度,并进行远传输出。

  
  图七:钢带液位计
  
  3.4、磁翻板液位计
  
  磁翻板液位计它是利用连通器原理,由主体管、浮球、翻柱显示器和电气部分组成。主体管是容纳浮球的腔体,它通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器,所以腔体内的浮球会随着容器内液面的升降而升降;在腔体的外面装了一个翻柱显示器(由一排铁铬钴永磁片组成,一面白色,一面红色);浮球沉入液体与浮出部分的交界处安装了永磁磁钢,它与浮球随液面升降时,它的磁性透过外壳传递给翻柱显示器的磁片,推动磁片翻转 180°,两色交界处即是液面的高度。(如图八)

  
  图八:磁翻板液位计
  
  3.5、伺服液位计
  
  浮力原理(阿基米德原理)。并采用高精度力传感器和高精度伺服电机系统和测量磁鼓,通过测量浮子所受浮力的增减所引起的钢丝拉力的变化,由控制器发出指令,伺服电机以一定的步幅带动测量磁鼓转动,并带动浮子不断地跟踪液位的变化,同时,计数器记录了伺服电机的转动步数,并自动地计算出测量浮子的位移量,即液位的变化量。(如图九)

  
  图九:伺服液位计
  
  4、几种液位计特点对比
  
  4.1?外测液位计
  
  外测液位计从罐外连续、地测量罐内的液位,*不接触罐内的液体和气体,实现了真正的隔离测量。因此特点有以下几点:
  
  、可靠、安全、环保、方便经济、耐,在线安装、维护无需停产,不在容器上开孔、不动火。
  
  4.1.3、缺点外测液位计有盲区,通常在储罐满量程的 8-10%。
  
  4.2 差压液位计
  
  4.2.1、优点:
  
  a、抗过载和抗冲击能力强,过载可达量程的 5 倍以上;
  
  b、稳定性高;
  
  c、温度漂移小,产品结构*、体积小、重量轻、安装维修简便。
  
  4.2.2、缺点:
  
  a、气相毛细管易堵塞;
  
  b、需实时测出的液体密度;
  
  c、安装时需要停产、清罐,罐子开孔。
  
  4.3 钢带液位计
  
  4.3.1、优点:
  
  结构简单、读数直观
  
  4.3.2、缺点:
  
  a、安装精度要求高;
  
  b、导向钢绳会随液面波动产生磨损,导致损坏;
  
  c、钢带易卡。
  
  4.4、磁翻板液位计
  
  4.4.1、优点
  
  a、适用范围广、安装形式多样;
  
  b、耐振动,能适应液位波动大, 结构简单,安装方便,维护费用低。
  
  4.4.2、、缺点
  
  a、磁簧开关故障会导致出现虚假液位;
  
  b、底部法兰口易被杂质堵塞,导致罐内液面和液位计腔体内液面不一致;
  
  c、安装时须在罐上开法兰孔,增加泄漏隐患;
  
  d、不能在线安装。
  
  4.5、伺服液位计
  
  4.5.1、优点:
  
  不仅可以测量介质液位,同时还具有密度测量功能、油水界面测量功能、介质的平均密度和密度分布测量功能,精度高。
  
  4.5.2、缺点:
  
  a.当测量介质粘稠度较高,存在挂壁及粘黏的特性时,伺服液位计在测量上会存在较大的测量误差,不太适合应用在此类介质的液位测量上。
  
  b.断丝,浮子丢失。
  
  5、安装要求
  
  5.1外测液位计
  
  5.1.1由于安装在罐体外部,不需要破坏罐体结构,仪表使用很安全,既无需在罐上开孔,也不需要现场动火,只需用测量头的强力磁环吸附在罐体上。
  
  5.1.2仪表主机只需要固定在现场的2寸立管即可,安装、拆卸方便,仪表达到ExdⅡBT6、CT6级防爆,WF1级防腐,IP65、IP67级防水,*可以适合液氨球罐的现场工况。
  
  5.2 、差压液位计
  
  提前预留法兰孔,安装需要引压管连接,有一定安全风险。精度较低,需频繁对压力表进行标定。
  
  5.3、钢带液位计
  
  开孔安装,一般用于常压容器,安装要求高,需要专业人员现场安装调试。
  
  5.4、磁翻板液位计
  
  需开法兰孔安装,量程大(大于3米)需要多个磁翻板显示器连接,需多开法兰孔,增加泄露隐患;
  
  5.5、伺服液位计
  
  提前预留法兰孔,安装前需要在罐内装导管,每年需要重新标定一次零点。
  
  6、结束语
  
  从2013年开始使用西安定华外测液位计到现在已经使用了近3年,由于国家规范的要求,“危化品”储罐上需同时安装两种或两种以上不同原理的液位计,所以当时液氨球罐上还装了雷达液位计,一直对比使用(如图十)。几年来的使用效果相比较,外测运行更稳定,测量更,维护量更小。对公司重大危险源--液氨球罐区的稳定安全运行起到了积极的作用。

  
  图十:DCS液位趋势
  
  注:一条趋势线为ELL外测液位计;另一条趋势线为雷达液位计。
  
  参考文献:
  
  (1)石油化工自动控制设计手册 ISBN 7-5025-2696-X
  
  (2)自动化仪表故障处理ISBN 7-5025-4197-7
  
  (3)《外测式液位计使用说明书》,作者:西安定华电子股份有限公司
  
  (4)《外测式液位计选型样本》,作者:西安定华电子股份有限公司
  
  (5)《ELL外测液位计企业标准》,作者:西安定华电子股份有限公司
  
  (6)国家安全监管总局《关于公布*重点监管的危险化学品名录的通知》(安监总管三[2011]95号)
  
  (7) 《关于公布重点监管的危险化工工艺目录的通知》(安监总管三[2009]116号)
  
  (8)《中华人民共和国安全生产法》(中华人民共和国主席令第70号)
  
  (9)《危险化学品安全管理条例》(*令第344号)
  
  (10)《危险化学品生产企业安全生产许可证实施办法》(国家安全监管局令第10号)

仪表网 设计制作,未经允许翻录必究 .      Copyright(C) 2021 https://www.ybzhan.cn,All rights reserved.

以上信息由企业自行提供,信息内容的真实性、准确性和合法性由相关企业负责,仪表网对此不承担任何保证责任。 温馨提示:为规避购买风险,建议您在购买产品前务必确认供应商资质及产品质量。

会员登录

×

请输入账号

请输入密码

=

请输验证码

收藏该商铺

登录 后再收藏

提示

您的留言已提交成功!我们将在第一时间回复您~