新型现场仪表在化工装置关键工况中的应用

　　新型现场仪表在化工装置关键工况中的应用
　　
　　1引言
　　
　　在现代生产过程中，自动化就是通过过程检测仪表获取、转换、显示、传送各类信息（物料的温度、压力、流量、组分，静止设备的物位、界面，转动设备振动的振幅、速度、加速度、转速、位移等），再经过程控制系统（DCS、ITCC等）处理后出指令，控制调节阀等。生产过程自动化的目的就是使工艺参数保持在需要的数值上，设备处于*工作状态。就过程检测仪表和调节阀而言，它们好比人的“五官”和“四肢”。如果对控制参数不能有效准确的检测和调节，控制就成为无源之水、无本之木。进入21世纪以来，以雷达液位计和迷宫阀为代表的新型过程检测仪表和调节阀技术发展日趋成熟，应用愈加广泛，尤其是在化工装置上应对和解决各种复杂、恶劣、关键的工况中，取得了显著的效果。
　　
　　2雷达液位计
　　
　　2．1测量原理
　　
　　如图1所示，以缆式导波雷达液位计为例，其测量原理是基于时间行程，即仪表测量从参考点（仪表过程连接处）到液位表面的距离:探头发出高频雷达波并沿缆绳传播，当雷达波遇到液位表面时反射回来被仪表内的接收器接收，由于信号频率在改变，回波与信号发射瞬间相比，其频率稍有不同。该频率差正比于至液面的距离，并且可地计算，由此测得液位高度值。
　　
　　图1雷达液位计http://测量原理示意图
　　
　　2．2结构特点
　　
　　1）与介质密度、温度、压力等因素无关，测量精度高且应用广泛;
　　
　　2）无移动部件，可靠性高且可实现免维护;
　　
　　3）根据设备要求可以选择多种安装方式，灵活适应性强;
　　
　　4）可采用液晶表头、手持智能终端、以及电脑软件等多种方式进行参数组态，调试方便;
　　
　　5）采用软件可以完成对仪表的组态、数据保护、信号分析、文件处理等功能，分析诊断功能强大;
　　
　　6）电子部件均集成在显示表头，可以在线拆卸、互换，维修方便。
　　
　　选型和安装
　　
　　采用E+H公司的缆式智能HART导波雷达液位计（FMP40型），过程接口法兰为DN40，压力等级为PN40，材质为316L，缆绳长23．5m，直径6mm，材质为316，配分离型显示表（安装在储罐地面上，电缆长约30m），测量范围为20m。该雷达液位计安装在氨罐顶部，缆绳顶端安一DN150×2m的短管，并用对中环进行限位约束，底端探头采用螺栓固定在罐体内底部并接地。
　　
　　使用效果
　　
　　该雷达液位计于2006年3月份系统大修期间氨罐清洗时安装并投用，其测量信号引入DCS进行显示和报警，同时还引入ESD进行联锁保护，使用至今测量稳定、正常、可靠、准确，2011年显示表头故障而更换过，基本属于免维护状态。
　　
　　锅炉汽包
　　
　　工况概况
　　
　　实际案例为快锅装置锅炉汽包，设计温度为370℃，设计表压为3．85MPa（气相层）。该汽包过去采用电极式液位开关、浮子开关和差压变送器进行测量、报警和联锁，后取消电极式液位开关，增设杆式导波雷达液位计，采用2oo3逻辑表决方式进行液位低低联锁保护。
　　
　　选型和安装
　　
　　采用Rosemount公司的智能HART杆式导波雷达液位计（3301HTHP型），过程接口法兰为N50，压力等级为ANSI600#，材质为316，导波杆长800mm，直径6mm，材质316，测量范围为500mm。该高温高压型雷达液位计的温度－压力曲线关系如图2所示。该雷达液位计安装在旁通测量筒内，在导波杆尾端用对中环进行限位约束。
　　
　　使用效果
　　
　　该雷达液位计于2007年6月份系统大修期间安装并投用，使用至今测量稳定、正常、可靠、准确，未曾检修。
　　
　　2压缩机表面冷凝
　　
　　器905－C，设计温度为48℃，设计表压为－85kPa（气相层）。该氨罐过去采用气动浮筒式液位计进行测量，由于不能在高真空工况下正常使用，后将其改为雷达液位计，测量信号引入DCS进行显示、报警和联锁。
　　
　　选型和安装
　　
　　采用KOE公司的智能HART缆式导波雷达液位计（FMP40型），过程法兰接口为DN50，压力等级为ANSI150#，材质为316，导波杆长560mm，直径6mm，材质316，测量范围为550mm。该雷达液位计安装在直径为2″的旁通测量筒内，过程接口为1－1/2″，在导波杆尾端用对中环进行限位约束。
　　
　　使用效果
　　
　　该雷达液位计于2008年8月份系统大修期间安装并投用，使用至今测量稳定、正常、可靠、准确，未曾检修。
　　
　　结晶介质
　　
　　工况概况
　　
　　实际案例为尿素装置S403/404液位测量，介质为尿液，设计温度为168℃，设计表压为1.85MPa（气相层）。该氨罐过去采用双法兰液位变送器进行测量，由于结晶严重、测量不准，后改为杆式导波雷达液位计。
　　
　　选型和安装
　　
　　采用E+H公司的智能HART杆式导波雷达液位计（FMP41C型），过程法兰接口为DN50，压力等级为ANSI300#，材质为316L，导波杆长550mm，直径6mm，材质316L，测量范围为1300mm。该雷达液位计安装直径为3″的旁通测量筒内（夹套式蒸汽伴热保温），过程接口为1－1/2″，在导波杆尾端用对中环进行限位约束。
　　
　　使用效果
　　
　　该雷达液位计于2009年5月份系统大修期间安装并投用，2011年因导波杆与显示表头密封问题，出现介质渗漏，导致同轴接头绝缘下降和电子部件腐蚀，后对密封整改后运行正常，使用至今测量稳定、正常、可靠、准确，基本属于免维护状态。
　　
　　3迷宫阀
　　
　　在化工装置中，具有很多高压差、高流速等严峻工况，存在气蚀、闪蒸等因素对调节阀产生巨大破坏，采用如迷宫阀这类的多级降压阀内件结构调节阀，可以有效地解决此类问题，并可获得较大经济效益。