液位計在樹脂沉降罐上的應用與測量原理
摘要：脂沉降罐是間戊二烯石油樹脂生產過程中的重要設備, 它起到將樹脂的聚合液分離沉淀的作用, 有效的測量沉降罐的液位能提高后續工序的穩定和效率, 減少污染物的排放。本文通過對應用過的幾種液位計的測量原理及使用情況分析, 總結了不同液位計在樹脂沉降罐應用的優缺點, 為化工企業在測量、選型同類產品時提供參考。
1. 存在的問題：
急冷沉降罐是間戊樹脂生產過程中的重要設備, 它起到將樹脂的聚合液分離沉淀的作用, 分離出的油相進入精餾塔進一步處理, 分離出的水相則排入污水處理系統。對油水分離界位的測量關系到后續工序的穩定和效率, 顯得尤為重要。而樹脂聚合液不僅粘度大、腐蝕性高, 還有溶劑洗滌產生的油沫層及懸浮層, 這樣的介質條件, 使得油水分離的界位測量比較困難, 精度不高。實際應用中經常會出現油相誤排入污水, 導致污水超標, 難以處理的情況。
2. 不同液位計的應用情況：
針對現場的實際工況, 先后嘗試了不同類型的液位計進行測量。
2.1、磁翻板液位計：
現場使用側裝式磁性翻板液位計, 配帶遠傳變送器, 將信號傳送至中央控制室。但由于介質的粘性很強, 使得浮子在筒體內相對運動困難, 測量滯后較大, 雖然配備了熱水沖洗裝置, 定期對浮筒進行反沖洗, 防止筒體內介質凝結堵塞, 但由于沖洗時液位無法顯示, 沖洗后液位緩慢平衡過程中液位也不準確。相對而言故障率高、維護工作量大。
射頻導納液位計：
急冷沉降罐也可考慮使用頂裝的射頻導納液位計。該液位計器的核心部分是***內核的波導管, 它是由一定的磁致伸縮物質構成, 可以由防腐蝕材料制成, 用于測量腐蝕性介質。由表頭的電子部分產生一個低電流的詢問脈沖, 該脈沖同時產生一個磁場, 并沿波導管向下傳播。當該磁場和波導管上的浮子內的永磁體所產生的磁場相交時, 就會產生一個應變脈沖, 或叫波導扭曲。應變脈沖沿波導管返回并被電子單元所接收, 通過測量詢問脈沖和返回脈沖之間的時間間隔, 可獲得高精度、高重復性的液位值。該種類型液位計的測量精度很高, 但是在實際應用時卻發現液位存在較大偏差。經過拆檢后分析, 液位計探桿外配活動浮子與探桿間存在一個細小間隙, 在一段時間使用后, 間隙內的介質會附著在波導管上, 極大滯后和影響了浮子的上下滑動, 從而造成測量偏差。同時由于物料為側面進料, 對導桿和浮子也會造成一定的沖刷, 增大了浮子卡住的可能。由于頂裝儀表沒有一次閥, 一但發生卡死, 必須將設備切出, 泄壓排空物料后才能檢修清洗, 對工藝生產影響極大。
超聲波液位計：
超聲液位計的工作原理決定了在發射和接收過程中, 衰減較大, 抗干擾能力較差, 遇到溶劑洗滌產生的油沫層導致信號不能被準確的反射, 無法區分測量與干擾信號。同時, 超聲波探頭的耐溫性也比較差, 使用壽命受到一定影響。
雙法蘭液位計：
相對而言, 靜壓式液位計能夠較為準確的反映界位的實際變化, 受介質粘度和泡沫的影響也很小。但是, 實現準確測量的前提是介質的密度相對恒定。而在實際應用過程中, 因為不同牌號的樹脂配方不同, 會導致介質密度產生差異, 從而影響到測量的準確性, 使用受到一定局限。
3. 改造后液位計的應用情況：
通過對存在問題的分析與實際使用情況的比對, ***終將液位計更換成了羅斯蒙特5300系列導波雷達液位計。
導波雷達料位計利用時域反射測量 (TDR) 技術為基礎, 通過浸入過程介質的導波桿將一束低功率雷達脈沖波通過傳導桿 (鋼桿或鋼纜) 的導向向下發射, 雷達波以光速沿導體向下傳播, 先和油沫相遇, 但幾乎沒有雷達波被反射。雷達波繼續向下傳播至浮油層, 油層的介電常數較低 (e=2~4) , 部分雷達波 (B) 被反射外, 其余波將繼續在介質中傳播, 直至遇到水的分界面。水的介電常數比油大很多 (e=70~80) , 幾乎為全反射的介質, 雷達波幾乎全部被反射 (C) 。介質的介電常數愈高, 雷達反射效果愈顯著, 所以信號C比B要強得多。通過信號過濾處理, 發射脈沖與反射脈沖之間的時間差被換算成距離, 由此計算出總體液位或界面位置。
導波雷達料位計具有比接觸式液位計和同類非接觸液位計有著更加優良的性能。
(1) 雷達信號沿傳導桿傳導, 發射和反射能量集中, 幾乎無任何衰減, 使反射信號強, 不受泡沫等外界因素的干擾;
(2) 雷達信號沿傳導桿傳導, 由于導向作用, 不存在發射角問題, 不受因被測容器形狀引起的干涉反射的影響, 對現場安裝環境要求低, 可適用于復雜的安裝條件;
(3) 雷達信號沿傳導桿傳導, 雷達波在介質中傳輸不依賴于空氣, 因此, 不受壓力和溫度、密度變化的影響;
(4) 抗油污黏附, 測量可靠;
(5) 精度和穩定性都較高, 介質的介電常數改變或偏離對液位測量沒有影響;對界位測量影響也很小。
(7) 無移動部件, 傳導桿完全固定, 沒有任何集成電子元件。日常維護工作量幾乎為零, 量程調校也很方便, 可進行“干式”調試
羅斯蒙特5300系列可以選用不同類型的導波桿:同軸 (穿孔型和非穿孔型) 、剛性雙管和剛性單管、撓性雙管和撓性單管。針對不同介質也有多種材質導波桿可供選擇, 其中剛性PTFE涂層的單管導波桿適用于在易積聚的液體中進行界面測量
(6) 表頭和傳導桿可分開, 當表頭電子部件需要替換時, 容器中傳導桿不必拆卸, 可防止介質的泄漏, 保證生產的連續性;
注:僅用于液體測量
4. 正確使用需要注意的事項：
為了更好的滿足工況的需要, 應當在使用時注意以下幾點
(1) 當測量液態物料時, 傳感器的軸線和介質表面保持垂直;
(2) 盡量避開進料口, 以免產生虛假反射。
(3) 要避免安裝在有很強渦流的地方。對桿或導纜與管壁發生碰撞, 可以加裝定中環。
(4) 避免使液位、界位運行于盲區
盲區是指不能直接到達 (非線性) 測量或用導波管或旁通管測量;此時, 為了避免導不可避免的一些特定場合, 如攪拌場合, 可以采測量精度較低的區域。
一般依據介電常數和導纜形式的不同, 上部盲區在11-18cm不等, 下部盲區在0-14cm不等。
結束語:
經過對不同種類液位計在間戊樹脂急冷沉降罐上應用效果的比對來看, 導波雷達液位計即能做到測量準確可靠, 又大幅減少了日常維護的工作量。自改造完成一年多以來, 基本實現了”零維護”, 不論是使用人員還是維護人員對這些液位計的工作情況都感到滿意。