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物位測量儀表在鹽化工行業(yè)中的應(yīng)用及選型
2019-08-30
【計為儀表 專注物位測量】隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展及工業(yè)化進程的加快，物位測量技術(shù)得到了空前的發(fā)展。精準的物位測量技術(shù)和物位測量儀表在工業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，它可以減少物料損耗、高效節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率、減少安全事故。物位測量是工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)基本設(shè)計內(nèi)容之一，其設(shè)計依據(jù)是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的要求，正確地選擇物位儀表，確定合理的控制方案，在節(jié)約資金的條件下，來獲得一個良好的物位測量系統(tǒng)。隨著鹽化工行業(yè)的迅速發(fā)展，鹽化生產(chǎn)裝置的物位測量顯得尤為重要。本文主要從鹽化生產(chǎn)的需求出發(fā)，談?wù)勅绾螢辂}化生產(chǎn)裝置選擇合適的物位測量儀表。
一、物料測量儀表的分類
1．直接式液位測量儀表
主要形式有玻璃管式液位計、玻璃板式液位計，是連通器式儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、價廉、直觀，適于現(xiàn)場使用，不便于遠傳和調(diào)節(jié)的特點。
2．差壓式液位測量儀表
主要包括壓力式液位計、吹氣法壓力式液位計、差壓式液位（或界面）計三種形式。
（1）壓力式液位計。壓力式液位計采用靜壓測量原理，其穩(wěn)定性好，髙可靠性，使用壽命長。安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟耐用。
（2）吹氣法壓力式液位計。吹氣法壓力式液位計是在敞口容器中插人一根吹氣管，空氣經(jīng)浮子流量計和恒流閥和吹氣管路吹人被測液體中，吹氣流量由浮子流量計指示，流量大小由浮子流量計上的流量調(diào)節(jié)閥設(shè)定，恒定流量的氣體從插入液體的吹氣管下端口逸出，鼓泡并通過液體排入大氣。當吹氣管下端有微量氣泡排出時，由差壓變送器指示的壓力值即可反映出液位高度。主要適用于常壓或開口容器，可測量有腐蝕介質(zhì)，但測量范圍有限，精度取決于變送器精度和穩(wěn)壓裝置的性能。全機械結(jié)構(gòu)，密封性好，故障率低維護量較小
（3）差壓式液位計。差壓式液位計有氣相和液相兩個取壓口。氣相取壓點處壓力為設(shè)備內(nèi)氣相壓力;液相取壓點處壓力除受氣相壓力作用外，還受液柱靜壓力的作用，液相和氣相壓力之差，就是液柱所產(chǎn)生的靜壓力。它是由于密度變化直接影響到測量結(jié)果，適用于密度比較穩(wěn)定的過程。
3．浮力式液位測量儀表
主要包括恒浮力式液位計、變浮力式液位計。其特點是測量精度不高，維護工作量較少，能實現(xiàn)遠傳和自動調(diào)節(jié)。
（1）恒浮力式液位計。恒浮力式液位計是依靠浮標或浮子浮在液體中隨液面變化而升降，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格較低，適于各種貯罐的測量。
（2）變浮力式液位計。變浮力式亦稱沉筒式液位計，當液面不同時，沉筒浸泡于液體內(nèi)的體積不同，因而所受浮力不同而產(chǎn)生位移，通過機械傳動轉(zhuǎn)換為角位移來測量液位。
4．電氣式液位測量儀表
主要包括電接點式液位計磁致伸縮液位計、電容式液位計。
（1）電接點式液位計。電接點水位計根據(jù)水與汽電阻率不同而設(shè)計，測量筒的電極在水中對筒體的阻抗小在汽中對筒體的阻抗大。隨著水位的變化，電極在水中的數(shù)量產(chǎn)生變化。具有以下三個特點:具有閃光、聲音報警功能;具有4～20mA或0～10mA的模擬信號輸出，可接DCS系統(tǒng)，設(shè)有保護聯(lián)鎖輸出功能;具有自供電功能斷電后可繼續(xù)工作4h。
（2）磁致伸縮液位計。磁致伸縮液位計是由變送器的電子部分產(chǎn)生應(yīng)變脈沖，應(yīng)變脈沖沿波導(dǎo)管返回并被電子單元所接收，通過精確測量詢問脈沖和返回脈沖之間的時間間隔，可獲得高精度、高重復(fù)性的液位值，具有精度高的特點。
（3）電容式液位計。電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低，具有較高的靈敏度。
5．超聲波式液位測量儀表
超聲波物位計工作原理是由超聲波換能器發(fā)出高頻脈沖聲波遇到被測物位表面被反射，折回反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號，聲波的傳播時間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。具有提高儀器可靠性解決物位不平整測量不準確的難題，并大大加強抗干擾能力，可在變電站發(fā)射塔附近穩(wěn)定工作。
雷達液位計屬于通用型雷達液位計，它基于時間行程原理的測量儀表。適用于對液體、漿料及顆粒料的物位進行非接觸式連續(xù)測量，適用于溫度、壓力變化大，有惰性氣體及揮發(fā)存在的場合。
7．放射性液位計
放射性液位計是基于“射線吸收原理”。主要適用于高溫高壓、腐蝕性強、毒性大、煙霧大等一般儀表儀表不能或難以使用的復(fù)雜、惡劣工況下料位的測量。
二、鹽化行業(yè)物位測量儀表的選型
1．物位測量儀表的使用分布情況
（1）側(cè)裝式磁翻板液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠、溴素廠、化工廠，安裝在無結(jié)晶料液罐上。
（2）頂裝式磁翻板液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠、溴素廠、化工廠，安裝在無結(jié)晶，儀表接口在罐體上方或入地下的料液罐上。
（3）單法蘭液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠精制鹽廠、化工廠，安裝在料液罐上、室外鹵水罐上。
（4）雙法蘭液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠真空料液罐上、精制鹽廠的蒸發(fā)罐上、化工廠的氯化鉀蒸發(fā)罐上等。
（5）投入式液位計。主要應(yīng)用于精細化工廠廢水池處。
（6）雷達液位計。主要應(yīng)用于精細化工廠有攪拌的料液儲罐上，化工廠的魚籽鹽結(jié)品器上。
（7）浮球液位變送器。主要應(yīng)用于精細化工廠液溴儲罐及稀酸料液罐上，溴素廠及化工廠的液溴儲罐上。
（8）磁致伸縮液位計。主要應(yīng)用于精制鹽廠冷凝水平衡桶上。
2．物位儀表的使用經(jīng)驗
（1）介質(zhì)為無結(jié)晶、無沉淀的料液罐體(如鹵水罐、稀酸罐、清水罐、平衡桶等)首選磁翻板液位計，可實現(xiàn)現(xiàn)場與遠傳兩地顯示，根據(jù)罐體的液位計安裝方式分為側(cè)裝和頂裝兩種，按照材質(zhì)分為304、316PP、304襯四氟幾種。液位計材質(zhì)的選擇主要根據(jù)測量介質(zhì)決定，當測量介質(zhì)為鹵水、稀酸等有腐蝕性液體時，選用PP(工程塑料)材質(zhì)或304襯四氟，當測量介質(zhì)為無腐蝕液體時，可選用304材質(zhì)。
（2）介質(zhì)為結(jié)晶、沉淀、罐底有攪拌裝置的料液罐體，首選雷達液位計或超聲波液位計。現(xiàn)已使用近30臺雷達液位計，材質(zhì)根據(jù)測量介質(zhì)分為選用316L或304襯PTFE，非接觸時安裝，有較高精準度。
（3）料液罐內(nèi)介質(zhì)為液體上面有較強硬性泡沫，可選用差壓液位變送器。另外，差壓液位變送器也多安裝在蒸發(fā)罐上（如12萬Ua真空制鹽項目、15萬t/a真空制鹽項目），飽和鹵水在蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)，當達到25°Be左右時，鹽即可析出，這時鹽粒會堵在差壓變送器液相的膜片上，為此在這類裝置上，液相上選用凸面法蘭即可。
（4）液溴容易揮發(fā)，有極強烈的毒害性與腐蝕性，在液溴儲罐上，選用浮球液位變送器，浮球液位變送器是全部襯四氟的，連接法蘭也是全襯四氟的，這樣就能較好地切斷液溴對液位計的腐蝕。
（5）直接式物位測量儀表，可直接測量現(xiàn)場觀察，用于就地液位指示，多用于核準自動液位的零位和高位。在多數(shù)危化品罐體鍋爐上均安裝直接式物位測量儀表，如玻璃管液位計。
一、物料測量儀表的分類
1．直接式液位測量儀表
主要形式有玻璃管式液位計、玻璃板式液位計，是連通器式儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、價廉、直觀，適于現(xiàn)場使用，不便于遠傳和調(diào)節(jié)的特點。
2．差壓式液位測量儀表
主要包括壓力式液位計、吹氣法壓力式液位計、差壓式液位（或界面）計三種形式。
（1）壓力式液位計。壓力式液位計采用靜壓測量原理，其穩(wěn)定性好，髙可靠性，使用壽命長。安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟耐用。
（2）吹氣法壓力式液位計。吹氣法壓力式液位計是在敞口容器中插人一根吹氣管，空氣經(jīng)浮子流量計和恒流閥和吹氣管路吹人被測液體中，吹氣流量由浮子流量計指示，流量大小由浮子流量計上的流量調(diào)節(jié)閥設(shè)定，恒定流量的氣體從插入液體的吹氣管下端口逸出，鼓泡并通過液體排入大氣。當吹氣管下端有微量氣泡排出時，由差壓變送器指示的壓力值即可反映出液位高度。主要適用于常壓或開口容器，可測量有腐蝕介質(zhì)，但測量范圍有限，精度取決于變送器精度和穩(wěn)壓裝置的性能。全機械結(jié)構(gòu)，密封性好，故障率低維護量較小
（3）差壓式液位計。差壓式液位計有氣相和液相兩個取壓口。氣相取壓點處壓力為設(shè)備內(nèi)氣相壓力;液相取壓點處壓力除受氣相壓力作用外，還受液柱靜壓力的作用，液相和氣相壓力之差，就是液柱所產(chǎn)生的靜壓力。它是由于密度變化直接影響到測量結(jié)果，適用于密度比較穩(wěn)定的過程。
3．浮力式液位測量儀表
主要包括恒浮力式液位計、變浮力式液位計。其特點是測量精度不高，維護工作量較少，能實現(xiàn)遠傳和自動調(diào)節(jié)。
（1）恒浮力式液位計。恒浮力式液位計是依靠浮標或浮子浮在液體中隨液面變化而升降，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格較低，適于各種貯罐的測量。
（2）變浮力式液位計。變浮力式亦稱沉筒式液位計，當液面不同時，沉筒浸泡于液體內(nèi)的體積不同，因而所受浮力不同而產(chǎn)生位移，通過機械傳動轉(zhuǎn)換為角位移來測量液位。
4．電氣式液位測量儀表
主要包括電接點式液位計磁致伸縮液位計、電容式液位計。
（1）電接點式液位計。電接點水位計根據(jù)水與汽電阻率不同而設(shè)計，測量筒的電極在水中對筒體的阻抗小在汽中對筒體的阻抗大。隨著水位的變化，電極在水中的數(shù)量產(chǎn)生變化。具有以下三個特點:具有閃光、聲音報警功能;具有4～20mA或0～10mA的模擬信號輸出，可接DCS系統(tǒng)，設(shè)有保護聯(lián)鎖輸出功能;具有自供電功能斷電后可繼續(xù)工作4h。
（2）磁致伸縮液位計。磁致伸縮液位計是由變送器的電子部分產(chǎn)生應(yīng)變脈沖，應(yīng)變脈沖沿波導(dǎo)管返回并被電子單元所接收，通過精確測量詢問脈沖和返回脈沖之間的時間間隔，可獲得高精度、高重復(fù)性的液位值，具有精度高的特點。
（3）電容式液位計。電容式液位計是采用測量電容的變化來測量液面的高低，具有較高的靈敏度。
5．超聲波式液位測量儀表
超聲波物位計工作原理是由超聲波換能器發(fā)出高頻脈沖聲波遇到被測物位表面被反射，折回反射回波被換能器接收轉(zhuǎn)換成電信號，聲波的傳播時間與聲波的發(fā)出到物體表面的距離成正比。具有提高儀器可靠性解決物位不平整測量不準確的難題，并大大加強抗干擾能力，可在變電站發(fā)射塔附近穩(wěn)定工作。
計為雷達物位計
6．雷達液位計雷達液位計屬于通用型雷達液位計，它基于時間行程原理的測量儀表。適用于對液體、漿料及顆粒料的物位進行非接觸式連續(xù)測量，適用于溫度、壓力變化大，有惰性氣體及揮發(fā)存在的場合。
7．放射性液位計
放射性液位計是基于“射線吸收原理”。主要適用于高溫高壓、腐蝕性強、毒性大、煙霧大等一般儀表儀表不能或難以使用的復(fù)雜、惡劣工況下料位的測量。
二、鹽化行業(yè)物位測量儀表的選型
1．物位測量儀表的使用分布情況
（1）側(cè)裝式磁翻板液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠、溴素廠、化工廠，安裝在無結(jié)晶料液罐上。
（2）頂裝式磁翻板液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠、溴素廠、化工廠，安裝在無結(jié)晶，儀表接口在罐體上方或入地下的料液罐上。
（3）單法蘭液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠精制鹽廠、化工廠，安裝在料液罐上、室外鹵水罐上。
（4）雙法蘭液位計。主要應(yīng)用在精細化工廠真空料液罐上、精制鹽廠的蒸發(fā)罐上、化工廠的氯化鉀蒸發(fā)罐上等。
（5）投入式液位計。主要應(yīng)用于精細化工廠廢水池處。
（6）雷達液位計。主要應(yīng)用于精細化工廠有攪拌的料液儲罐上，化工廠的魚籽鹽結(jié)品器上。
（7）浮球液位變送器。主要應(yīng)用于精細化工廠液溴儲罐及稀酸料液罐上，溴素廠及化工廠的液溴儲罐上。
（8）磁致伸縮液位計。主要應(yīng)用于精制鹽廠冷凝水平衡桶上。
2．物位儀表的使用經(jīng)驗
（1）介質(zhì)為無結(jié)晶、無沉淀的料液罐體(如鹵水罐、稀酸罐、清水罐、平衡桶等)首選磁翻板液位計，可實現(xiàn)現(xiàn)場與遠傳兩地顯示，根據(jù)罐體的液位計安裝方式分為側(cè)裝和頂裝兩種，按照材質(zhì)分為304、316PP、304襯四氟幾種。液位計材質(zhì)的選擇主要根據(jù)測量介質(zhì)決定，當測量介質(zhì)為鹵水、稀酸等有腐蝕性液體時，選用PP(工程塑料)材質(zhì)或304襯四氟，當測量介質(zhì)為無腐蝕液體時，可選用304材質(zhì)。
（2）介質(zhì)為結(jié)晶、沉淀、罐底有攪拌裝置的料液罐體，首選雷達液位計或超聲波液位計。現(xiàn)已使用近30臺雷達液位計，材質(zhì)根據(jù)測量介質(zhì)分為選用316L或304襯PTFE，非接觸時安裝，有較高精準度。
（3）料液罐內(nèi)介質(zhì)為液體上面有較強硬性泡沫，可選用差壓液位變送器。另外，差壓液位變送器也多安裝在蒸發(fā)罐上（如12萬Ua真空制鹽項目、15萬t/a真空制鹽項目），飽和鹵水在蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)，當達到25°Be左右時，鹽即可析出，這時鹽粒會堵在差壓變送器液相的膜片上，為此在這類裝置上，液相上選用凸面法蘭即可。
（4）液溴容易揮發(fā)，有極強烈的毒害性與腐蝕性，在液溴儲罐上，選用浮球液位變送器，浮球液位變送器是全部襯四氟的，連接法蘭也是全襯四氟的，這樣就能較好地切斷液溴對液位計的腐蝕。
（5）直接式物位測量儀表，可直接測量現(xiàn)場觀察，用于就地液位指示，多用于核準自動液位的零位和高位。在多數(shù)危化品罐體鍋爐上均安裝直接式物位測量儀表，如玻璃管液位計。
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