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介紹單法蘭液位計、雷達(dá)液位計、磁翻板液位計的原理、特點，以及它們在石化罐區(qū)中不同儲罐和不同介質(zhì)中的應(yīng)用

 在石化行業(yè)的罐區(qū)里，儲罐種類繁多，包括:球罐、內(nèi)浮頂罐和固定頂罐。儲罐的容量大小不等。存儲的介質(zhì)有粘度大且流動性差的原油和渣油，有介電常數(shù)較小的液化烯烴，有腐蝕性強(qiáng)的酸性物質(zhì)等。對于這些儲罐的液位測量，常用的有法蘭式液位計、雷達(dá)液位計、伺服液位計和光導(dǎo)液位計，筆者分別介紹各類液位計的原理、特點以及在石化罐區(qū)不同儲罐和不同介質(zhì)中的適用性，以獲得更加準(zhǔn)確的測量結(jié)果，保證裝置的正常和安全生產(chǎn)。

1、法蘭式液位計

單法蘭液位計是根據(jù)液位產(chǎn)生的壓力與液位高度成正比的原理進(jìn)行液位測量的，通過壓力反映液位的高度H，即H = p /ρg，其中ρ 是介質(zhì)密度，p 為液體產(chǎn)生的壓力。可見，液位的高度和介質(zhì)的密度有關(guān)聯(lián)，但密度往往隨溫度變化而變化，從而使液位也發(fā)生變化。表1 是乙醇壓力為50kPa 時，在不同溫度下對應(yīng)的液位高度。可以看出，不同溫度導(dǎo)致密度不同，對液位高度的測量結(jié)果影響也很大。

 對于帶壓儲罐，單法蘭液位計不再適用。儲罐底部的壓力是罐內(nèi)壓力與液體產(chǎn)生壓力之和，單法蘭液位計無法區(qū)分是液位變化還是儲罐內(nèi)壓力變化引起的液位高度變化。在這種情況下可使用雙法蘭液位計，在儲罐頂部氣相空間的位置設(shè)置一個取壓口，通過上下兩個取壓口之間的壓力差來測量液位。單﹑雙法蘭液位計的價格比雷達(dá)液位計、伺服液位計和光導(dǎo)液位計要便宜得多，對于液位測量要求不高的儲罐建議采用此類液位計。

 另外，不同型號的單、雙法蘭液位計都適用于粘稠、易結(jié)晶、強(qiáng)腐蝕或劇毒性的介質(zhì)。錦州開元石化有限責(zé)任公司的2 000m3 的渣油常壓儲罐，由于工藝對液位測量精度要求不高，就使用的是插入筒式單法蘭液位計，現(xiàn)場使用狀況良好。

 2 雷達(dá)液位計

雷達(dá)液位計在測量過程中雷達(dá)發(fā)射電磁波，這些波經(jīng)被測對象表面反射后，被天線接收。

目前，雷達(dá)液位計普遍采用調(diào)頻連續(xù)波( FMCW)技術(shù)，即在一定時間發(fā)射呈線性變化的頻率。由于電磁波的傳輸速度為常數(shù)，通過測量發(fā)射某一頻率和接收到該頻率的時間，就可以計算出罐的液面空高距離D。設(shè)定罐高度H后，雷達(dá)液位計的內(nèi)部軟件就可以計算出液位的高度L = H － D。在選擇雷達(dá)液位計時，要考慮的一個參數(shù)就是介電常數(shù)。雷達(dá)液位計的測量效果會受到介質(zhì)介電常數(shù)值的影響。為了便于理解介電常數(shù)，可與“電介質(zhì)”在一起。“電介質(zhì)”是電導(dǎo)率低的物質(zhì)。電導(dǎo)率低，介質(zhì)的絕緣性好，或者說介電常數(shù)低; 電導(dǎo)率高的，介電常數(shù)就高，介電常數(shù)越高，雷達(dá)反射信號越強(qiáng)，液位計的測量效果就越好。在石化罐區(qū)，對于介質(zhì)介電常數(shù)小的儲罐( 如烯烴) ，使用雷達(dá)液位計測量液位時效果差，經(jīng)常出現(xiàn)假液位現(xiàn)象。

 雷達(dá)液位計的測量方式屬于非接觸式，不受介質(zhì)的粘度、密度和腐蝕性影響。要使雷達(dá)液位計實現(xiàn)準(zhǔn)確測量，良好的安裝是*的，安裝時應(yīng)該使雷達(dá)波避免照射到罐里的障礙物( 如:管道、加強(qiáng)桿、攪拌器及物料的入口等) ，如果雷達(dá)波照射到這些強(qiáng)反射的金屬物體上，產(chǎn)生的回波會遠(yuǎn)比介質(zhì)的回波強(qiáng)，對介質(zhì)的測量就會出現(xiàn)不準(zhǔn)的現(xiàn)象。為了避免液面波動或其他干擾，應(yīng)在儲罐里安裝雷達(dá)導(dǎo)波管，使雷達(dá)波在導(dǎo)波管里傳送。另外對于內(nèi)浮頂罐，雷達(dá)可以通過導(dǎo)波管測量浮盤以下的液位。導(dǎo)波管制作時要求內(nèi)壁光滑無毛刺，因為即使是很小的金屬毛刺，對雷達(dá)波的反射都要強(qiáng)于介質(zhì)對波的反射，會對雷達(dá)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致誤判液面。

 介質(zhì)的特性也影響雷達(dá)液位計的正常使用。錦州開元石化有限責(zé)任公司的瀝青中間罐，用雷達(dá)液位計測量效果就不佳。在瀝青進(jìn)入罐時，約200℃的瀝青產(chǎn)生量煙氣，這類煙氣對雷達(dá)的電磁波產(chǎn)生反射，使雷達(dá)不能正確判斷液面，致使雷達(dá)液位計的測量效果不佳。此外，瀝青煙氣會在雷達(dá)喇叭口處凝結(jié)，日久凝結(jié)成了油狀物質(zhì)，而這類油狀物質(zhì)又很難擦除干凈，影響了雷達(dá)液位計的準(zhǔn)確測量。

 3、磁翻板液位計

3.1工作原理

磁翻板液位計根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的。當(dāng)被測容器中的液位升降時，液位計主導(dǎo)管中的浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的*磁鋼通過磁耦合傳遞到現(xiàn)場指示器，驅(qū)動紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時，翻柱由紅色轉(zhuǎn)為白色，指示器的紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實際高度，從而實現(xiàn)液位的指示.

 3.2 安裝方式及注意事項

RZ-UHZ系列側(cè)裝式磁翻板液位計產(chǎn)品可以做到高密封、防泄漏和在高溫、高壓、高粘度、強(qiáng)腐蝕性條件下安全可靠地測量液位，全過程測量無盲區(qū)、顯示醒目，讀數(shù)直觀，并且測量范圍大，配上液位報警、控制開關(guān)，可實現(xiàn)液位或界位的上下限報警和控制，配上液位變送器可將液位界位信號轉(zhuǎn)換成二線制4~20mADC的標(biāo)準(zhǔn)信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測、指示、記錄與控制。 

 結(jié)束語

筆者所述的3種液位計都有各自的特點、優(yōu)勢、適用范圍和局限性。對于不同的應(yīng)用場合，要根據(jù)具體的工藝狀況和液位計的特點與適用性進(jìn)行選型，才能使液位計發(fā)揮優(yōu)勢，進(jìn)行相關(guān)液位的準(zhǔn)確測量，保證裝置的正常、安全生產(chǎn)。