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          復雜工況下的液位測量解決方案

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          1.引言
          液位測量在生產過程和計量方面占有極其重要的地位,液位測量的作用在于為生產過程提供一個真實、準確反映液位是否處在正常位置的操作參數,保證生產的有序進行和安全,液位測量結果作為計量依據時,一般其精度要求更高。常用的液位測量方法有浮力式液位計、靜壓式液位計、超聲波式液位計、雷達式液位計、核輻射式液位計…等等,這些液位計根據工藝生產特點,只要選擇正確,基本能滿足生產的需要,但在一些復雜工藝生產情況下,需要根據工況特性來確定液位測量解決方案,下面以堿回收車間溶解槽液位測量來探討復雜工況下液位測量解決方案。
          2.復雜工況描述
          溶解槽系統是堿爐主要附屬設備之一,溶解槽是橢圓形(a=9266mmb=7200mmh=5000mm)的碳鋼槽罐,溶解槽壁厚13mm,其主要作用是將堿爐燃燒產生的熔融物(主要成分Na2C03和Na2S,溫度900℃左右)溶解,其溶解液使用苛化工段輸送來的稀白液進行溶解,混合后產生綠液(因溶液中含Fe2+呈綠色而得名),熔融物在落入溶解液前,使用中壓蒸汽將其吹散,其作用是減小和消除熔融物落入溶解液的爆聲。
          溶解槽液位控制對系統安全有巨大影響,如溶解槽液位一旦失真,大量高溫熔融物累積在溶解槽底部,操作人員判斷失誤并向溶解槽中注水(或稀白液),將產生巨爆,威脅設備及人生安全。而溶解槽中高溫熔融物與稀白液混合產生大量堿性水蒸氣,至操作人員無法肉眼判斷溶解槽內液位真實情況,其液位測量裝置安全、準確顯得尤為重要。
          3.影響液位測量準確的因素
          在溶解槽液位測量系統中,影響液位測量準確的因素有:①900℃左右的熔融物落入90℃左右的稀白液中,會產生大量汽化蒸汽:②雖然熔融物用中壓蒸汽吹散后才落入水中,也會產生“噼啪”的爆聲,由于吹散蒸汽的吹散角度,管口的噴嘴被腐蝕等原因,熔融物落入水中經常會產生較大的爆聲:③熔融物落入水中,會產生飛濺,飛濺物會在溶解槽內壁粘附:④溶解槽內的溶液密度變化大,實際生產中密度在1.10X10³kg/m³1.25×10kg/m³之間變化;⑤溶解槽內的溶液((主要成分為Na2CO3和Na2S),極易在設備內壁結垢,每次檢修溶解槽時,在槽罐內壁都有厚厚一層結垢;⑥溶解槽內有4臺側壁安裝的大功率攪拌器,使水在槽內逆時針旋轉,加速熔融物的溶解,但會對液位測量準確有一定影響。
          4.液位計選型及遇到的問題
          在如上所述的溶解槽液位測量系統中,我們常常會遇到如下問題:
          如選用靜壓式差壓變送器測量液位,則導壓管容易堵塞,由于溶解槽內溶解液的密度變化大,影響測量結果精度,zui大可以達到15%的誤差。如選用雷達液位計,易受飛濺物粘附發射天線和喇叭口,汽化蒸汽也會在發射的天線上冷凝成水滴,影響測量。
          如選用輻射式液位計,溶解槽內壁隨著使用時間的變化,結垢加厚變化會嚴重影響測量結果,由于槽罐壁厚直徑大,射源強度選擇較高,溶解槽內維修量大,選用輻射式液位計對人體影響較大。如選用超聲波液位計,易受爆聲影響,同時受飛濺物粘附影響,超聲波液位計在此基本不適合。
          其余液位測量,如電容式,浮力式液位計,由于受結垢影響不能使用。
          5.解決方案
          由于在溶解槽液位控制對系統安全、生產有巨大影響,針對溶解槽液位測量的特點,我們選擇了兩套液位測量同時運行的方案,兩套液位測量解決方案如下:
          5.1帶密度補償的靜壓式測量方案
          如圖1所示,用2臺差壓變送器實現準確液位測量,差壓變送器1檢測液體密度,差壓變送器2檢測液位。在DCS系統中,用計算公式對液位進行修正。
          h2=h1*p1/p2
          其中H1----差壓變送器2液位測量值(%)
          p1----差壓變送器2范圍設定時的液體的密度
          p2----差壓變送器1測量的液體密度值
          h2----修正后液位值(%)
          在本系統中需要注意:①反沖洗使用水比氣體較好;②溶解槽為敞口容器,反沖洗水壓力不要太高,需要設置轉子流量計控制反沖洗水流量:③密度變送器的負壓側引壓孔必須在液位控制下限以下,盡可能加大引壓孔之間距離。
          5.2用帶吹氣的喇叭口式雷達液位測量
          在本測量系統中,我們選用喇叭口式雷達液位計,由于雷達液位測量容易受飛濺物粘附,也容易受汽化蒸汽在發射天線上凝結成水滴影響,同時該處環境溫度較高,我們采用帶吹氣的喇叭口式雷達液位進行測量,實際使用中,液位測量準確、可靠,需要在停車時檢查、處理粘附的熔融物。雷達液位計需要注意選擇合適的安裝位置。
          6.結束語
          在溶解槽液位測量系統中,我們經過不斷的觀察、分析和討論,zui終兩套液位測量儀表測量準確、可靠,解決了生產中的難題,為生產裝置穩定運行打下堅實基礎。
          液位測量在生產中被廣泛使用,也是生產中基本的工藝控制參數,我們不管液位測量在多復雜的工況下進行,只要我們把復雜的工況中影響液位測量的關鍵因素找到,有針對性的選擇適合的液位測量儀表,并追蹤儀表使用情況,堅持不斷改進,一定能滿足生產和安全的需要。
           

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