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介紹單法蘭液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)的原理、特點(diǎn)，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(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、伺服液位計(jì)和光導(dǎo)液位計(jì)，筆者分別介紹各類液位計(jì)的原理、特點(diǎn)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(jì)

單法蘭液位計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)，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(jì)的價格比雷達(dá)液位計(jì)、伺服液位計(jì)和光導(dǎo)液位計(jì)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(jì)。

 另外，不同型號的單、雙法蘭液位計(jì)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(jì)，現(xiàn)場使用狀況良好。

 2 雷達(dá)液位計(jì)

雷達(dá)液位計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)的內(nèi)部軟件就可以計(jì)算出液位的高度L = H － D。在選擇雷達(dá)液位計(jì)時，要考慮的一個參數(shù)就是介電常數(shù)。雷達(dá)液位計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)實(shí)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?yàn)榧词故呛苄〉慕饘倜蹋瑢走_(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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)的準(zhǔn)確測量。

 3、磁翻板液位計(jì)

3.1工作原理

磁翻板液位計(jì)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(jì)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(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示.

 3.2 安裝方式及注意事項(xiàng)

RZ-UHZ系列側(cè)裝式磁翻板液位計(jì)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(bào)警、控制開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)液位或界位的上下限報(bào)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(shí)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(jì)都有各自的特點(diǎn)、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(jì)的特點(diǎn)與適用性進(jìn)行選型，才能使液位計(jì)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)。