超聲波液位計具有如下特點:
1、電路設計從電源部分起就選用高質量的電源模塊,元器件選擇進口高穩(wěn)定可靠的器件,完全可以替代同類型國外進口儀表。
2、專利的聲波智能技術軟件可進行智能化回波分析,無需任何調試及其它的特殊步驟,此技術具有動態(tài)思維、動態(tài)分析的功能。
3、金湖天信儀表有限公司擁有的聲波智能專利技術,使超聲波液位計的精度大大提高,液位精度達到0.3%,能夠抗各種干擾波。
4、超聲波液位計是一種非接觸式儀表,不跟液體直接接觸,因此故障率低。儀表提供多種安裝方式,用戶完全可以通過本手冊進行儀表標定。
5、儀表的所有輸入、輸出線均具有防雷、防短路的保護功能。
液位測量儀表種類繁多,測量方法也多種多樣, 液位測量儀表包括:直接式液位測量儀表、差壓式液位測量儀表、浮力式液位測量儀表、電氣式液位測量儀表、超聲波式液位測量儀表、雷達液位計、放射性液位計等, 筆者以某乙二醇甲醇儲罐工序為例,介紹內浮頂甲醇儲罐上液位計的選型。
該項目采用合成氣制乙二醇的工藝技術,其中甲醇液體在乙二醇的整個生產過程中起著非常重要的作用, 一方面,它是乙二醇合成反應的重要中間原料。另一方面,它是合成氣凈化的重要洗滌原料(低溫甲醇洗), 故此,對甲醇儲罐的液位測量不可或缺,它決定著整個成品生產的控制管理。
1 甲醇儲罐工況
甲醇儲罐內介質為精甲醇液體,甲醇又稱“木醇”或“木精”,是一種無色、有酒精氣味、易揮發(fā)的液體, 為了減少儲罐內甲醇液體的揮發(fā)損失,將其罐體設計為帶內浮頂?shù)牧⑹絻轠1] , GB 50341—2014[2] «立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規(guī)范»明確指出:“內浮頂在全行程上應能無阻礙地正常運行,在升降和靜止時應處于水平漂浮狀態(tài),”由于內浮頂漂浮在液面上,對液位的測量有一定的特殊性,因此選擇一款能適應于內浮頂儲罐的液位計顯得很重要。內浮頂儲罐工藝參數(shù):操作溫度為40 ℃,操作壓力為1. 5 kPa(g),操作密度為775kg/ m3,液位范圍為1 000 ~10 200 mm。
2 儲罐上常用的液位測量儀表
HG/ T 20507—2014[3] «物位儀表»明確指出:“液位和界面測量宜選用差壓式儀表,當不滿足要求時,可選用電容式、射頻導納式、雷達式、電阻式(電接觸式)、聲波式、浮筒式儀表、浮子式儀表(浮子式儀表包括伺服式、鋼帶式、磁致伸縮式、磁性浮子式、杠桿式)、靜壓式、核輻射式、外測式等儀表”。 鑒于被測對象的特殊性,筆者主要介紹差壓式液位計、雷達式液位計、鋼帶式液位計以及伺服式液位計在該特定場合的選型設計及各儀表的優(yōu)缺點。
2.1 內浮頂儲罐差壓法液位測量優(yōu)缺點如下:①優(yōu)點:測量原理簡單,安裝方便,投資小,后期維護量小。②缺點:需對設備進行上、下接口的開孔以安裝儀表。對于甲醇介質,儀表與介質接觸部分材料選擇普通的316 材質即可。
2. 2 雷達液位計測量內浮頂儲罐液位
2. 2. 1 測量原理
雷達液位計是利用超高頻電磁波經(jīng)天線向被探測容器的液面發(fā)射,當電磁波碰到液面后反射回來,儀表檢測發(fā)射波及回波的時差,從而計算出液面高度。 2. 2. 2 選型思考雷達液位計測量內浮頂儲罐液位,目前常用的有兩種方法:①不設置導向管的液位測量。②設置導向管的液位測量。 兩種方法均須進行假液位修正。
對于第1 種方法,雷達液位計直接安裝在罐頂,通過發(fā)射電磁波打在內浮頂儲罐內浮盤上表面,雷達液位計接收浮盤上表面反射的回波來計算漂浮在液面上的浮盤的高度。 該種方法的優(yōu)缺點如下。
( 1)優(yōu)點:安裝簡單、省時、省力、省錢。
(2)缺點:①由于電磁波是從內浮盤返回接收,實際測量的是浮盤的高度而非液面的高度,需要知道浮盤的厚度從而減掉浮盤厚度以獲得液面的高度。②內浮盤表面不平整或有角度會使雷達波反射偏離接收區(qū)域,引起測量誤差,為避免此方面的干擾,現(xiàn)場需考慮在浮盤表面加設合適的反射裝置,反射裝置的反射強度及防腐蝕問題應滿足儀表的要求,一般來說可選用不銹鋼材質。③由于無導向管的設計,儲罐內甲醇會不可避免地揮發(fā),蒸汽會對雷達液位計發(fā)射的電磁波產生干擾。 另一方面,揮發(fā)的甲醇蒸汽會在雷達液位計喇叭口天線處形成冷凝液,對測量產生影響,需要定期對喇叭口天線進行維護。
對于第2 種方法,通過由罐頂至罐底設置導向管貫穿內浮盤,雷達液位計選擇帶導波管的液位計,導波管置于導向管內,發(fā)射的電磁波可以直接打在液面上由導波管傳回接收裝置,從而測得液面的高度。 為使雷達液位計獲得單一的液面返的電磁波,避免罐底返回電磁波的干擾,需在導向管底部加設一個45°的反射板,去掉罐底反射回來的信號。 該種方法的優(yōu)缺點如下。
(1)優(yōu)點:①可以測得液面高度,避免方法1 的3 個缺點。②采用帶導波管的導波雷達,可以避免甲醇介質低介電常數(shù)[7] 對測量的影響。③導波雷達的設置能將外界的干擾降到*低。
(2)缺點:①安裝相對復雜,投資成本高。②內浮盤開孔后應考慮導向管外壁與浮盤開孔處的密封。 有一種密封方法是采用彈性材料密封結構,在丁腈橡膠密封袋中填充梯形截面積的聚氨酯軟泡沫塑料,依靠泡沫塑料的壓縮變形來實現(xiàn)密封。 密封材料中還設固定鉤板,其目的是為了固定密封膠袋位置,防止泡沫塑料在浮盤下降時往上翻。 在實際應用項目中,設計人員需向內浮盤設計供貨廠家提出密封要求,廠家根據(jù)實際情況選擇成熟、可靠的密封技術。
對于方法2,與介質接觸部分的導向管、雷達導波管材料可選擇316 材質。
3 幾種液位計的集中比較
綜上所述,針對內浮頂甲醇儲罐液位計的選型,筆者分別闡述了幾種液位計在該特定場合的設計選型情況。 為獲得對幾種液位計的認識,對其進行了比較,
超聲波液位計常見問題
1.攪拌對超聲波液位計影響:
現(xiàn)場容器常常有攪拌,液體波動比較大,影響超聲波液位計的測量;該種情況下可以適當降低攪拌器的轉速、或將探頭偏離攪拌中心;還可以安裝靜管,從而有效消除因攪拌器攪拌對液位測量產生的影響。
2.泡沫對超聲波液位計影響:
在用超聲波液位計來測量液位的過程中,經(jīng)常會遇到泡沫的干擾。泡沫按照屬性可以分為:干、濕、中性、重型四種。
干泡沫和濕泡沫能將超聲波反射回來,故用超聲波液位計來測量無影響;中性泡沫則會吸收和擴散部分超聲波,因而會減弱超聲波的反射,導致回波不穩(wěn)定。因此當介質表面為稠而厚的泡沫時,超聲波液位計的測量誤差會較大,甚至無法測量。
在干擾嚴重的工況下,美國FLOWLINE超聲波液位計可以通過加裝靜管的辦法來屏蔽泡沫的干擾。這是北京康納森公司的獨家專利技術。
3.蒸汽、霧氣對超聲波液位計影響:
當工作環(huán)境溫度很高時,液體介質容易產生蒸汽或霧氣,由于蒸汽比空氣要輕,所以上浮到罐頂部,形成了一層對超聲波脈沖有吸收和散射作用的蒸汽層。通過加裝靜管,可以減少或削弱蒸汽層對測量的影響。
4.盲區(qū)對SF-P超聲波液位計影響:
超聲波液位計的盲區(qū),就如同人的眼睛一樣,盲區(qū)是當物體離眼睛非常近的時候,反而看不清楚,這一段距離叫作盲區(qū)。
SF-P超聲波液位計的盲區(qū),根據(jù)量程的不同而不同。量程小,則盲區(qū)小,量程大,則盲區(qū)大。所以要求測量的最高液位不得高于超聲波液位計的盲區(qū)。
5.壓力和溫度對超聲波液位計影響:
首先,聲速在真空下無法傳播,而超聲波的本質是一種聲波,且屬于機械波,故它也不能在真空中傳播。
其次,是溫度,雖然超聲波液位計的參數(shù)匯總有最大壓力值,但是隨著溫度的升高,該最大壓力值會相應減小,所以在選型的時候要注意此參數(shù)。
另外對于在戶外安裝的液位計,可以采用加裝遮陽罩等措施來減弱溫度因素的影響。
專利靜管技術安裝注意事項:SF-P超聲波液位計都采用了Echo-Pipe技術,允許探頭安裝在2"-4"的金屬或者非金屬導管中,而不受導管內壁反射波的干擾,適合在有攪拌,泡沫,水蒸汽和周圍有障礙物所產生雜波的環(huán)境中應用。
在安裝導管時注意以下事項:
1選擇合適的導管直徑。
2要求導管內部光滑,無焊接縫。
3在盲區(qū)內開小孔,確保管內外壓力平衡。
4導管下端要浸沒在最低測量液面下。
5導管下端要開45°斜口,保持液體正常流動。
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