液氨儲罐液位磁翻板液位計控制的方案簡述

 為了解決硫銨車間液氨儲罐液位連鎖控制液位不準、不穩定問題，通過對磁翻板液位計、差壓式液位變送器、型外測液位計種不同原理的液位計現場實際應用情況的對比，zui后采用了外測液位計測量液氨儲罐液位的方法，有效解決了液氨儲罐液位測量不準確、不穩定的問題，zui終實現了液氨儲罐液位的連鎖控制，為企業提高了生產效率和安全管理水平。
 概述：
某化工廠主要生產偶氮類分散染料濾餅，現有合成生產線11條，日產量30t/d,2012年始新建硫錢車間，該車間主要的生產原料為液氨、硫酸。液氨是一種常用的非水溶劑和制冷劑，也是除了水以外zui常用的無機溶劑，但由于它的揮發性和腐蝕性，液氨在儲存時發生事故的幾率也相當高。本公司對液氨的使用量平均約為60t/d，共有3只液氨儲罐，容積為108時，高3.5m，長約12m的臥式碳鋼罐體。
硫鐵車間對液氨的使用量大，進出液頻繁。原儲罐上安裝的差壓式液位變送器與磁翻板液位計的液位數據波動頻繁，誤差很大，無法對于罐內的液氨的液位進行有效控制，存在嚴重的安全隱患，為確保液氨儲存、使用的安全，消除安全隱患，因此本公司在每只儲罐上各增設一套新型液位計。

1.現場基本工況

1.1流程與設備描述
　　如圖1所示，儲罐的液氨進出方式為頂進底出，先由液氨運輸車將液氨卸人卸料池內，再從卸料池內將液氨打人儲罐內，罐高4200mm，罐內的警戒液位定為3800mm,，通常工藝儲罐的外部涂有防腐漆，沒有保溫層，因此，罐內存在液氨的氣象，為防止罐內壓力受外界溫度影響過大，罐體周圍配有噴淋器，當夏季高溫時打開噴淋器降低儲罐內液氨的溫度。
每只儲罐分別安有磁翻板液位計(LIA15101B,LIA15102B,LI15103B)，如圖2所示。雙法蘭式差壓液位變送器(LIA15101A、LIA15102A、LI15103A)，對儲罐內液位高度進行實時測量，如圖3所示。
 
　

1.2液位計測量描述
磁翻板液位計根據浮力原理和磁性藕合作用研制而成，當被測容器中的液位升降時，液位計本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的yong久磁鋼通過磁禍合傳遞到磁翻柱指示器，驅動紅、白翻柱翻轉1800，液位上升時翻柱由白色轉變為紅色，當液位下降時翻柱由紅色轉變為白色，指示器的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i}}。兩個相鄰的指示板軸向間距離為lOmm，因此，液位指示分辨率為1lOmm。本公司所用的i1M/C/N/160(250)/SL型磁翻板液位計，且配有遠傳液位變送器，采用標準信號4一20m:A傳至DCS上位機丁
其次，還選用羅斯蒙特3051CD2A型差壓式液位變送器與磁翻板液位計進行測量比較:差壓式液位變送器利用容器內的液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作。將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。容器上部空間為干燥氣體，其壓力為P，則
　　P1=P+Hρg
　　P=P2
　　由公式:
　　△P=P1-P2=Hρg
　　式中H液位高度。
　　ρ介質密度。
　　g一重力加速度。
　　P1，P2分別為差壓式液位變送器正、負壓室的壓力。
通過被測液氨的已知密度，差壓式液位變送器測得的旁壓與液位高度成正比，把測量液位高度轉換為測量差壓I21
在生產使用中，由于現場的實際工況，罐體無保溫層，因此罐體內的液氨受外界環境溫度影響很大。罐內液氨存在三種物理現象:罐的頂部為氣相，罐底部為液相，中間部分存在氣液混合相。冬季環境溫度相對罐內液氨的溫度影響較小，罐內液氨的氣化狀態較小穩定，液位也相對穩定，而夏季的環境溫度很高，罐內氣化現象明顯，壓力波動較大，所測得的液位誤差大。磁翻板液位計也出現同樣的問題，罐體內的氣液混合相增大使磁翻板的磁性浮子在2一Scm間波動。這兩種液位計在測量過程中，受外界溫度的影響，所測液位數據誤差大。直接影響車間液氨的安全管理水平，尤其在往罐體里輸送液氨時，對于液位的監測失去了準確的參考性，無法進行聯鎖控制，給生產留下了嚴重的、不容忽視的安全隱患。
 
1.3新型物位測量儀表的選用
由于差壓式液位變送器、磁翻板液位計的測量失準、不穩定，為保證車間正常的工藝生產，公司考慮增設其它液位測量儀表，對新的物位測量儀表選型以及應用，必須符合以下幾點:
1)液氨儲罐區為防爆區域，盡可能不動火安裝。
2)液氨儲罐內有存有液氨，置換過程慢、費時費力。盡可能不影響車間正常生產。
3)液氨儲罐屬于三類壓力容器，改造手續復雜嚴格，盡可能不改變罐體原有結構。
4)精度高、可以滿足連鎖要求。測量誤差不得大于:士0.5%-
通過向設計院了解.經過慎重論證zui終選擇了由西安定華電子有限公司生產的ELL型外測液位計，如圖4所示，此類型外測液位計完全符合現場工況要求，尤其是在防爆區域禁止動火，禁止罐體開口、不影響生產的前提下可安裝測量。
 
2外測液位計的實際應用
2.1生產應用中的比較
經過近一年時間的使用，以及DCS中液位歷史趨勢圖、結合現場進出液流量數據，明顯可以判斷出外測液位計在液氨儲罐液位測量過程中具有高可靠性、高精度等特點。
 
如圖5所示。圖5中綠色曲線表示ELL外測液位計液位曲線，藍色曲線表示磁翻板液位計液位曲線，粉色曲線表示差壓式液位變送器液位曲線，通過對液位零點遷移同意后，由圖4、圖5可以看出在同樣外界環境影響的的情況下12]，綠色曲線相對于紫色、藍色曲線要穩定，說明外測液位計受外界溫度、壓力變化影響較小;紫色曲線、藍色曲線都存在較大幅度的跳變現象，說明磁翻板液位計和差壓式液位變送器受到外界溫度、壓力變化影響較大。
根據儲罐容積表可以查出已知液位高度下所對應的容積，反之也可以通過儲罐容積反算出液位高度:表Z分別記錄了3種儀表的進液數據，通過對這五組數據的對比分析發現，液氨儲罐進料過程中以罐表高度為參照，差壓式液位變送器誤差zui大，嚴重不符合現場工藝情況，在實際應用中不作為實際測量液位進行對比:.外測液位計與罐表液位數據zui為接近，其測量精度獲得了車間工藝部門的認可
 
2.2工藝生產的優化
車間工藝生產中，液氨由儲罐內輸送到使用反應釜
表i相同工況下液位數據對比表
Table1Inthesamecondition,thedataofLiquidlevelcomparisontable中，這個過程由DCS遠程連鎖控制，當罐內液位小于某一設定值時，停止液氨泵(P12105A與P12105$)。在未安裝ELL外測液位計以前，此連鎖程序由磁翻板液位計所測的液位為控制數值，但是，由于磁翻板液位計測量的波動頻率較大，使此連鎖控制頻出問題，影響工藝生產的正常運行，存在嚴重的生產安全隱患，迫使公司停止使用此控制程序，改為手動操作輸送泵的啟停，增加操作人員工作強度，帶來不便。
通過對ELL外測液位計的長時間使用，其測量的穩定性、安全性以及準確度得到車間領導與工藝技術人員的認可，重新啟用上述連鎖程序Uzi，而此控制程序的液位監測對象由原來的磁翻板液位改為外測液位計(LI15101C與LI15102C)，如圖6所示。
 
2.3外測液位計使用效果
首先，外測液位計顯示直觀易懂，精確到以毫米為單位，尤其在DCS顯示畫面中便于讀取數據，在實際應用中，更習慣于以長度單位來計量液位，如圖7所示。
其次，此外側液位計有校準測量頭，校準測量頭安裝于罐體側壁處，當液位達到此校準頭高度時會自動校準，儀表系統得到一個系數，通過此系數修正測量數值，減小誤差，更加減輕了公司內儀表工的維護量，這點是zui為特殊也是值得信任之處。
再次，外測液位計的測量穩定性、準確性、可靠性，消除了液氨在存儲與使用過程中的安全隱患;紹興市安全生產監管局、紹興市特種設備管理機構分別來本公司指導對于高危化工原料的儲存與使用情況，在現場進行液位對比，都給予此外測液位計的大加贊賞，完全符合《中國化工企業液氨使用安全管理規定》中指出的“針對液氨儲存至少要有兩個采用不同測量原理的液位計來監測物位”。
zui后，有效地改善工藝生產控制，控制過程生產對液氨投人使用量，使成品硫酸錢的純度更高、更好。建立安全生產長效機制，提高了液氨儲存本質安全水平。
 
2.4外測液位計的推廣性
通過此液位計實際的測量應用，儀表部門與工藝技術部考慮到液氨制冰車間，可將此類液位計進行推廣，液氨制冰車間共分為新、老兩區，車間內分別有液氨過程使用罐與100m'液氨儲存罐若干套，由于這兩種罐體都采用老式液位監測方法—連通器結霜法，每只罐體側部都配有DN10的管道，從管道結霜的高度來分析此時罐體內液氨物位;沒有任何電子設備來測量用以進行液位對比。為了提高公司流程自動化控制與生產安全可靠性，會列人公司項目單內進行實施，從而實現自動化控制高水平的*大型企業二
 
3結束語
本文基于實際的生產過程，通過對磁翻板液位計、差壓式液位變送器、外測液位計3種不同原理的儀表使用效果進行比較.充分證明了外測液位計相對其他兩種液位計更適合在液氨儲罐上使用:眾所周知，技術標準是zui高自主知識產權體現形式。2009年西安定華電子發明的外測液位計進人國家行業標準中國化工行業標準一自控安裝圖冊(標準號HGiT21581-2010)，成為國內各大化工、石化設計院在、VCM、液氨、丙烯、液化石油氣等液體儲罐液位測量的儀表，也被眾多用戶認定為在重大危險源液位測量專用儀表。

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