磁翻板液位計等液位儀表在石油磺酸鹽罐區液位測量中的選型與應用

       石化工業中涉及到的產品有很多種類，石油磺酸鹽就是其中一種，它是由石油及其餾份為原料，用磺化劑磺化，再用堿中和而制成的產品。由于石油磺酸鹽的原料多用混合物，所以產品的組成較為復雜，質量隨原料組成及工藝條件而變化。其原料可用原油、拔頭原油、原油餾份和原油加工半成品油。在其生產過程中要用到許多槽罐進行原料及產成品的運輸與儲存。生產工藝介質物性比較特殊，測量工況比較復雜，有的介質不僅易燃易爆并且有毒。配套儲罐液位監測設備的選型有其特殊性，既要保證測量效果，又要大限度控制成本以及安全生產的需要，這就必須對各類儲罐及其介質進行研究與分析，在液位測量設備的選型與應用方面進行深入研究。本文是通過長期的生產罐區的自動化控制系統建設的經驗，在罐區液位各類測量問題和技改方案中找尋相關規律，提出各種介質、各類罐體的適宜的液位計選型原則，涉及到的液位測量儀表包括磁翻板液位計、雷達液位計等不同的測量設備，對提高罐區的自控水平具有一定借鑒作用。
 


一、罐區常用液位測量方法及設備簡介
　　1.1磁翻板液位計（直讀）
　　磁翻板液位計是根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成的，罐區液位測量中往往作為一種側裝直讀式液位計來使用。磁翻板由很多磁性的紅白翻柱組成，與測量筒內的浮子有磁性耦合作用而進行翻轉，紅白交界處為容器內部液位的實際高度，從而實現液位清晰的指示。優點是顯示直觀，但物料粘度比較大或者雜質多的話容易造成浮子卡住，對于比較高的罐體來說也不適宜，成本很高而且安裝維護不方便。
　　1.2 磁致伸縮液位計
　　磁致伸縮液位計是另外一種罐頂安裝的浮力式液位計，該種液位計具有精度高、環境適應性強、安裝方便等特點。因此，**應用于石油、化工等液位測量領域，成為液位測量中的精品。
　　　1.3 壓力式液位計
　　壓力式液位計采用靜壓測量原理，當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力的同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓Po與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的Po，使傳感器測得壓力為：ρgH，通過測取壓力P，可以得到液位深度。
　　1.4鋼帶液位計
　　鋼帶液位計是一種傳統的液位計，該液位計適宜測量石油、水及其它液體，**應用于石油產品儲罐測量、計量，工業用水及污水監測以及化學工業（酸、堿、鹽液）中。它是利用力學平衡原理設計制作的，當液位改變時，將液位檢測裝置（浮盤）根據液位的情況帶動鋼帶移動，通過鋼帶的拉伸及機械傳動不斷達到新的平衡，再讀取碼帶、輸出標準電信號來顯示液位的情況。
　　1.5 雷達液位計
　　雷達液位計利用雷達電磁波測量液位是近幾年國內外都很關注的技術。由于液位計不接觸介質，又無可動部件，故障率低，而且精度也很高，是一種對用戶很有吸引力的液位計。
雷達液位計大的特點是在惡劣條件下功效顯著。無論是有毒介質，還是腐蝕性介質，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀介質，它都可以進行測量。
 
二、石油磺酸鹽罐區液位檢測設備早期存在問題匯總
　　石油磺酸鹽生產工藝介質主要有原油、二氯乙烷、氨水、中和液、酸性油、基液、磺酸鹽成品等，很多物料物性復雜，有的物料易燃易爆易揮發，罐體設計內浮頂，有的溫度高粘度高，罐內有蒸汽、液面有泡沫，還有的密度不穩定很多儲罐功能不斷切換。勝利油田中勝國內化工集團有限公司原有罐區液位監控系統技術比較落后，液位監控系統的設計以及液位計的選型沒有結合實際工況，測量非常不穩定，液位計損壞頻率非常高，有些還采用上罐檢尺手段檢測液位，尤其合成調配工藝沒有準確的液位測量作為調配依據，工人勞動強度也大。針對原有罐區存在的問題，2010年上半年，對車間東西罐區的液位測量系統進行了重新設計和建設，并在此后的幾年內，不斷對現場的液位計的使用效果進行追蹤，找出原有一次測量儀表存在的問題，根據每個罐的工況進行液位計的調整和更換。大致上講，原有的罐區液位計的測量問題主要集中在以下幾個方面：
　　1、液相磺化車間罐區早期采用珠峰罐區監測系統，現場儀表多為鋼帶變送器，目前由于鋼帶變送器多年老化，大多變送器已經損壞或鋼帶斷裂，僅存的幾臺鋼帶也經常出現浮盤卡滯、讀數錯誤、線路中斷等問題，維護量非常大。目前，老式鋼帶液位計已經全部廢除，被其他液位測量形式所替代。
　　2、用壓力變送器測量液位，適用性很強、測量穩定、而且故障率低、非常經濟。但是由于有些罐內介質密度不穩定，容易產生很大的測量偏差。在一些介質密度不穩定、罐儲介質罐儲功能經常發生變化、介質容易分層、物料過于粘稠、底部雜志比較多的儲罐上，出現問題非常多。
3、雷達液位計雖然測量精度高，維護方便，但是使用過程中也出現一些問題，主要集中在兩個方面：一種情況發生在在內浮頂儲罐的液位測量中，由于內浮頂本身的結構要求浮盤本身有一定支撐高度，所以在低液位時，容易產生一段盲區。
 
三、不同品牌的雷達液位計在石油磺酸鹽產品罐區實際應用過程中比對及分析
　　2010年上半年，對車間東西罐區的液位測量系統進行了重新設計和建設，現場的液位計也做了部分更換，其中雷達液位計得到了**的應用。由于雷達液位計安裝方便，測量**，總體使用效果很好，但沒有多長時間便在合成罐區基液罐、產品罐以及調配罐的使用中暴露問題，主要現象是在某些時間段出現突然的測量不穩定，液位模擬信號大范圍跳動，這個問題困擾了很長時間，后來通過長時間的實地觀察和回波信號的測試追蹤，終于找到了其中的原因，并且發現了不同品牌的雷達液位計在這種工況下測量性能上的具體差異，找出了佳的測量設備。
為了解決這個問題，我們從雷達液位計自身參數上做了一些調整，感覺收效甚微，但是我們又用其他品牌的雷達液位計在同樣的工況下做了橫向測試，發現不同品牌型號的雷達液位計在這種有泡沫的液面上應用，同樣是比較主流的高頻率非接觸式雷達液位計，分辨能力是大不相同的。除了了羅斯蒙特5402雷達液位計，我們還嘗試了E+H公司FMR240雷達液位計和德國VEGA公司的PS63型雷達液位計，通過觀察和一段時間的替代應用，在這種具有泡層的工況中，FMR240的測量穩定性要略好于羅斯蒙特的5402，但實際效果也不能滿足需求，測量效果好的要數德國VEGA公司的PS63型雷達液位計，在惡劣的工況下，雖然真實液位回波信號也有衰減，但是識別度很高，完全可以做到連續穩定測量。以上兩圖是PS63型雷達液位計在T130和T132兩個罐上的回波曲線圖，其中T132是產品調配罐，工況為惡劣，從圖上可以看出PS63型雷達液位計在應對惡劣的工況依然可以接受比較強的回波信號，可以清晰地分辨真實的液位。
 
四、結論
　　綜上所述，石油磺酸鹽罐區液位檢測設備選型有其特殊性，根據現場維護經驗，液位計選型已經可以有一個比較清晰的思路，個人建議石油磺酸鹽罐區可以建立以雷達液位計為主，單法蘭壓力變送器、磁致伸縮液位計為輔的選型體系，針對具體物料，建議遵循以下選型原則：
　　1、石油磺酸鹽產品、基液及調配儲罐由于物料循環時會產生比較厚的泡層，如果要求計量準確則建議選用德國VEGA的PS63型雷達液位計。用于一般過程檢測，精確度需求不高的儲罐可以選用單法蘭液位計。
　　2、氨水、二氯乙烷儲罐，由于介質易燃易爆易揮發做內釜頂罐的儲罐如果用雷達液位計測量則需在罐體設計時按照雷達液位計的安裝要求設計導波管，并按要求在導波管側壁做好聯通孔設計，選型上將來也可以嘗試接觸式的導波雷達，如果對精度要求不高則可以選用單法蘭液位計。
　　3、油品儲罐如果需要計量準確選用普通型的雷達液位計，如果用于一般的過程檢測可以選用單法蘭液位計。

上一條：淺析焦化企業使用磁翻板液位計等自動化儀表的相關問題及維護
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