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摘要：針對化工行業(yè)液氨儲罐液位測量儀表的應用情況，重點對其幾種常用液位計的原理、選型、安裝、調(diào)試過程中應注意的問題以及故障解決方法進行比較分析，進一步提高儀表技術人員對液位儀表選型、安裝及維護方面的能力，選擇性能優(yōu)良、測量準確、安裝維護方便、滿足工藝需要的儀表設備。

關鍵詞：液氨儲罐；纜式導波雷達液位計；磁翻板液位計；差壓變送器；選型；故障處理

目前，化工液氨儲罐液位的測量主要有雷達液位計、磁翻板液位計、雙法蘭差壓液位計及超聲波液位計等。由于液氨本身具有易燃、易爆、有毒的特性，因此，對液氨儲罐液位測量儀表的選型、安裝及調(diào)試顯得非常重要。下面對三種液位計的選型應用作以比較分析。

1液氨儲罐常用液位計檢測原理

1.1纜式導波雷達液位檢測以HSRD-D1為例，該液位計是基于T0F（行程時間）原理的“俯視式”測量系統(tǒng)。對參考點至液氨表面間的距離進行測量。高頻脈沖信號被發(fā)射至探頭，并沿探頭傳播。脈沖信號在液氨表面發(fā)生反射，反射信號被儀表接收，并被轉(zhuǎn)換成物位信息。此測量方法即為TDR法（時域反射法），其測量參考點至液氨表面間距離（D）與脈沖信號的運行時間（t）

成比例關系：D=c穞/2，其中，c為光速。如圖1所示?？諛烁叨龋‥）已知時，液位（L）

的計算公式如下：

L=E-D

1.2磁翻板液位檢測

以HS-UHZ?側(cè)裝磁翻板為例，其設計依據(jù)是磁性原理和浮子定律。液位計通過法蘭與液氨儲罐相連，當被測容器中的液位升降時，翻板液位計腔體中的雙色柱狀磁性浮子通過磁場影響隨之升降，此時液位計面板雙色柱狀浮子的交界處即為液氨儲罐內(nèi)的實際液位。

1.3差壓變送器液位檢測

根據(jù)流體靜力學原理對液氨儲罐液位進行檢測。如圖2所示。以固定高度H₀的液層為例，如果液面高度不變，則H₀液層的壓力也不變，當液面升高時，隨著H₀液層與液面之間的距離h增大，該液層的壓力也隨之增大。

當差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據(jù)流體靜力學原理，有：

P₊=hρg+P_氣???（1）

P_-=P_{氣??????????}（2）

式中：P₊--變送器正壓室的壓力：

h--H₀液相取壓口與液面之間的垂直距離；ρ--液體介質(zhì)密度：

G--重力加速度；P_氣--儲罐內(nèi)氣體壓力。

差壓法檢測液位，是將差壓變送器的高壓室（+）接口與H₀液層面相連通，低壓室接口（-）與罐頂氣體空間相連通。通過高低壓室膜盒產(chǎn)生形變的程度與“+”、“-”壓室之間的壓力差值（即△P=P₊-P_-）測得差壓。由式（1）和（2）可知：

△P=P₊-P_-=hρg+P_氣-P=hρg??????????（3）

由式（3）可知，差壓式液位計所感受到的壓差與液面高度h有關，從而消除掉氣體壓力P_氣對檢測結(jié)果的影響，通常將這種消除干擾因素影響的作用稱為補償作用。

2液位儀表安裝維護應注意的問題

2.1纜式導波雷達液位計

合理安裝能確保儀表長期可靠而精確的測量。導波雷達液位計在安裝時要避開液氨進口，以免產(chǎn)生虛假反射：傳感器不要安裝在液氨儲罐的中心處（否則傳感器收到的虛假回波會增強），也不能距離液氨儲罐壁很近。容器壁與纜式探頭間的距離，光滑金屬壁：大于50mm（2”）：纜式探頭末端與容器底間的安裝距離大于150mm（6in）：允許安裝短管的直徑≤150mm（6in），較大直徑的安裝短管會降低儀表的近距離測量能力：使用懸空安裝的纜式探頭時（探頭末端未固定在容器底部），在整個測量過程中，纜式探頭與容器內(nèi)部裝置間的距離不得小于300mm（12”）。但是，只要介質(zhì)的介電常數(shù)（DC）不小于1.8，探頭配重塊和容器底部的偶爾接觸不會對測量造成影響。氨水：介電常數(shù)（DC（r））>7。但纜式探頭的偏置量/零點受安裝位置的影響，可能會增大±12mm。在調(diào)試過程中，輸入修正（“物位修正”參數(shù)）可以對附加偏置量或零點進行修正。

2.2磁翻板液位計

1）必須按要求安裝，便于觀測和檢修；周圍不能有導磁物質(zhì)接近，否則將無法正常工作：伴熱溫度要根據(jù)介質(zhì)情況而確定。

2）液氨儲罐液位測量氣液相開孔連接跨度大，因此液位計的安裝需要加裝中間連接法蘭，同時需做好固定支撐。

3）儀表調(diào)試時必須用磁鋼校正器在面板上先將雙色（一般為紅白兩色）磁柱設置成白色，然后打開氣相截止閥，最后打開液相截止閥，觀察液位是否正常。當液位上升時磁柱由白色變?yōu)榧t色，液位下降時磁柱由紅色變?yōu)榘咨?/span>

4）不定期的清洗腔體，以免使磁浮子不能正常工作。

2.3差壓變送器

差壓變送器的安裝對其高度有一定的要求，通常不應高于被測容器液位取壓接口的下接口標高。安裝位置應易于維護，便于觀察，且靠近取壓部件的位置。若選用雙法蘭式差壓變送器測量液位，變送器安裝位置只受毛細管長度的限制。毛細管的彎曲半徑應大于50mm，且應對毛細管采取保護和絕熱措施。

如果液氨儲罐安裝的位置比較高，將差壓變送器“+”壓室接口與容器下法蘭中心處于同一標高安裝，有可能不便于安裝、維護和觀察，應把差壓變送器安裝位置向下移，移至便于安裝、觀測和維護的高度。由于安裝標高的改變，

△P=（P₊-P_-）將影響到差壓式儀表的輸出值。此時，若液面至容器下法蘭（即液相取壓口）高度h=0時，△P>0即存在正遷移，需調(diào)整正遷移機構(gòu)；當h=0時，△P<0即存在負遷移，需調(diào)整負遷移機構(gòu)。使差壓式儀表的示值為零示值或零示值所對應的的標準輸出值（4mADC）。

差壓液位計應垂直安裝，保持“+”、“-”壓室標高一致。

液氨為低沸點介質(zhì)，在環(huán)境溫度下極易汽化，為了輸出信號和示值的穩(wěn)定性，最好選用雙法蘭差壓變送器進行測量。

3液位儀表使用效果的比較

我公司200m³液氨球罐上裝有一臺雙法蘭差壓液位計（量程：-62.04~20.79kPa）、一臺磁翻板液位計和一臺玻璃板式液位計。磁翻板液位計由于其腔體未能定期檢修使磁柱顏色不變，因而無法檢測：另一臺雙法蘭差壓液位計運

行穩(wěn)定，但測量值同玻璃板式液位計顯示有誤差。2022年4月儀表人員抽樣比測記錄數(shù)據(jù)，見表1所示。因老式玻璃板式液位計沒有詳細刻度，該數(shù)據(jù)為粗略目視值。

表1雙法蘭液位計與玻璃板液位計使用抽樣比測

另外，2012年新建20萬t/a合成氨系統(tǒng)200m³液氨球罐上安裝有一臺漢森爾HSRD-D1纜式導波雷達液位計（位號：LT1201A）和一臺磁翻板液位計，該信號均引入DCS顯示。在開始安裝調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)雷達液位計與磁翻板液位計顯示不一致，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)導波雷達液位計取樣管原始高度不正確，經(jīng)重新調(diào)整并對其相關參數(shù)進行設定后測量顯示一致。長期穩(wěn)定運行，給工藝控制提供了準確數(shù)據(jù)，滿足了工藝要求，有效地保障了設備和人身安全。2014年4月儀表人員抽樣比測記錄數(shù)據(jù)，見表2所示。

表2導波雷達液位計與磁翻板液位計使用抽樣比測

纜式導波雷達液位計在一年多的運行過程中，與磁翻板液位計測量比較完全一致，性能穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何故障，是理想的液氨儲罐液位測量儀表。儀表通過4~20mADC電流信號隔離輸出，送至中央控制室DCS顯示。通過以上案例分析，幾種液位檢測儀表在液氨儲罐上的應用各有不同的使用效果，現(xiàn)將其性能指標歸納如下，供設計選型及儀表維護人員參考。

表3幾種液位儀表性能比較一覽表

4液位儀表的故障分析及處理

在化工生產(chǎn)過程中，儀表檢測和控制經(jīng)常會出現(xiàn)測量不準或無法工作的現(xiàn)象。下面是自己工作中經(jīng)常遇到的一些問題及處理方法，與大家共同探討交流，以幫助儀表維護人員拓展思路，分析和判斷故障原因。

表4幾種液位儀表性能比較一覽表

表5磁翻板液位計故障現(xiàn)象及處理

表6雙法蘭液位計故障現(xiàn)象及處理

5結(jié)語

測量技術發(fā)展到現(xiàn)在，已出現(xiàn)許多成熟可靠的液位測量儀表，并以不同的特性在不同條件的液位測量中發(fā)揮著重要作用。液氨儲罐液位測量中通常還有外置超聲波液位計，該儀表屬完全非接觸式測量，可用于苛刻環(huán)境，測量穩(wěn)定、可靠，安裝方便，便于維護；其缺點是對介質(zhì)要求高，罐底長期沉積物對測量會產(chǎn)生不利影響，如不滿足條件，則應有措施保證定期清除罐底沉積物。以上幾種儀表在液氨儲罐上進行液位測量各有其特點，儀表技術人員在設計選型時，應根據(jù)具體情況從質(zhì)量、價位、維護等方面綜合考慮，選擇具有安裝可靠、運行穩(wěn)定、測量準確、維護方便的檢測儀表，給工藝操作和控制提供準確依據(jù)。