液氨是一個(gè)很好的溶劑，由于分子的*性和存在氫鍵，液氨在許多物理性質(zhì)方面同水非常相似。液氨主要用于生產(chǎn)硝酸、尿素和其他化學(xué)肥料，還可用作醫(yī)藥和農(nóng)藥的原料。在國防工業(yè)中，用于制造火箭、導(dǎo)彈的推進(jìn)劑。可用作有機(jī)化工產(chǎn)品的氨化原料，還可用作冷凍劑。液氨對(duì)于儲(chǔ)存與運(yùn)輸有著較為嚴(yán)格的要求，因此對(duì)于儲(chǔ)存裝置內(nèi)的液位要做到有效的監(jiān)測與控制，杜絕安全隱患，確保液氨儲(chǔ)存、使用的安全。針對(duì)化工行業(yè)液氨儲(chǔ)罐液位測量儀表的應(yīng)用情況，對(duì)于三種經(jīng)常會(huì)使用到的磁翻板液位計(jì)等常用液位計(jì)的原理、選型、安裝、調(diào)試過程中應(yīng)注意的問題以及故障解決為一法進(jìn)行比較分析，以提高儀表技術(shù)人員對(duì)液位儀表選型、安裝及維護(hù)的水平，選擇性能優(yōu)良、測量準(zhǔn)確、安裝維護(hù)為一體、滿足工藝需要的儀表設(shè)備。

目前，化工液氨儲(chǔ)罐液位的測量主要有雷達(dá)液位計(jì)、磁翻板液位計(jì)、雙法鑄差壓液位計(jì)及超聲波液位計(jì)等。由于液氨本身具有易燃、易爆、有毒的特性，因此，對(duì)液氨儲(chǔ)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(duì)三種液位計(jì)的選型應(yīng)用作以比較分析。

1、液氨儲(chǔ)罐常用液位計(jì)檢測原理

1.1纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位檢測

以LevelflexFMP51為例，該液位計(jì)是基于TOF(行程時(shí)間)原理的“俯視式”測量系統(tǒng)。對(duì)參考點(diǎn)至液氨表面間的距離進(jìn)行測量。高頻脈沖信號(hào)被發(fā)射至探頭，并沿探頭傳播。脈沖信號(hào)在液氨表面發(fā)生反射，反射信號(hào)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(shí)域反射法)，其測量參考點(diǎn)至液氨表面間距離(D)與脈沖信號(hào)的運(yùn)行時(shí)間((t)成比例關(guān)系:D=c*t/2，其中，。為光速。如圖1所示。空標(biāo)高度(E)已知時(shí)，液位(L)的計(jì)算公式如下:L=E-D。

1.2磁翻板液位計(jì)檢測

以UHZ側(cè)裝磁翻板液位計(jì)為例，其設(shè)計(jì)依據(jù)是磁性原理和浮子定律。液位計(jì)通過法鑄與液氨儲(chǔ)罐相連，當(dāng)被測容器中的液位升降時(shí)，磁翻板液位計(jì)腔體中的雙色柱狀磁性浮子通過磁場影響隨之升降，此時(shí)液位計(jì)面板雙色柱狀浮子的交界處即為液氨儲(chǔ)罐內(nèi)圖1纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)測量示意圖的實(shí)際液位。

1.3差壓變送器液位檢測

根據(jù)流體靜力學(xué)原理對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位進(jìn)行檢測。如圖2所示。以固定高度H。的液層為例，如果液面高度不變，則H。液層的壓力也不變，當(dāng)液面升高時(shí)，隨著H。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(dāng)差壓計(jì)一端接液相，另一端接氣相時(shí)，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，有：

P一hpg+P氣（1）

P一P氣（2）

式中:P+～變送器正壓室的壓力；

h～H0。液相取壓日與液面之間的垂直距離；

圖2差壓式液位計(jì)測量原理圖

差壓法檢測液位，是將差壓變送器的高壓室(+)接日與H。液層面相連通，低壓室接日(一)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“+”、“一”壓室之間的壓力差值(即△P-

P-一P)測得差壓。由式(1)和(2)可知；

△P一P一P=hpg+P氣-P氣=hpg(3)

由式(3)可知，差壓式液位計(jì)所感受到的壓差與液面高度h有關(guān)，從而消除掉氣體壓力P氣對(duì)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(bǔ)償作用。

2、液位儀表安裝維護(hù)應(yīng)注意的問題

2.1纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)

合理安裝能確保儀表長期可靠而精確的測量。導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在安裝時(shí)要避開液氨進(jìn)日，以免產(chǎn)生虛假反射;傳感器不要安裝在液氨儲(chǔ)罐的中心處(否則傳感器收到的虛假回波會(huì)增強(qiáng))，也不能距離液氨儲(chǔ)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鎮(zhèn)150mm(6in)，較大直徑的安裝短管會(huì)降低儀表的近距離測量能力；使用懸空安裝的纜式探頭時(shí)(探頭末端未固定在容器底部)，在整個(gè)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(huì)對(duì)測量造成影響。氨水：介電常數(shù)(DC(er))＞7o但纜式探頭的偏置量/零點(diǎn)受安裝位置的影響，可能會(huì)增大士12mm。在調(diào)試過程中，輸人修正(“物位修正”參數(shù))可以對(duì)附加偏置量或零點(diǎn)進(jìn)行修正。

2.2磁翻板液位計(jì)

1)必須按要求安裝，便于觀測和檢修;周圍不能有導(dǎo)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(chǔ)罐液位測量氣液相開孔連接跨度大，因此液位計(jì)的安裝需要加裝中間連接法鑄，同時(shí)需做好固定支撐。

3)儀表調(diào)試時(shí)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(shè)置成白色，然后打開氣相截止閥，后打開液相截止閥，觀察液位是否正常。當(dāng)液位上升時(shí)磁柱由白色變?yōu)榧t色，液位下降時(shí)磁柱由紅色變?yōu)榘咨?/p>

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(duì)其高度有一定的要求，通常不應(yīng)高于被測容器液位取壓接日的下接日標(biāo)高。安裝位置應(yīng)易于維護(hù)，便于觀察，且靠近取壓部件的位置。若選用雙法鑄式差壓變送器測量液位，變送器安裝位置只受毛細(xì)管長度的限制。毛細(xì)管的彎曲半徑應(yīng)大于50mm，且應(yīng)對(duì)毛細(xì)管采取保護(hù)和絕熱措施。

如果液氨儲(chǔ)罐安裝的位置比較高，將差壓變送器“+”壓室接日與容器下法鑄中心處于同一標(biāo)高安裝，有可能不便于安裝、維護(hù)和觀察，應(yīng)把差壓變送器安裝位置向下移，移至便于安裝、觀測和維護(hù)的高度。由于安裝標(biāo)高的改變，△P＝（P＋—P-)將影響到差壓式儀表的輸出值。此時(shí)，若液面至容器下法鑄(即液相取壓日)高度h=。時(shí)，△P0即存在正遷移，需調(diào)整正遷移機(jī)構(gòu);當(dāng)h=0時(shí)， PGO即存在負(fù)遷移，需調(diào)整負(fù)遷移機(jī)構(gòu)。使差壓式儀表的示值為零示值或零示值所對(duì)應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)輸出值((4mADC)。

差壓液位計(jì)應(yīng)垂直安裝，保持“+”、“一”壓室標(biāo)高一致。

液氨為低沸點(diǎn)介質(zhì)，在環(huán)境溫度下*易汽化，為了輸出信號(hào)和示值的穩(wěn)定性，好選用雙法鑄差壓變送器進(jìn)行測量。

3、液位儀表使用效果的比較

我公司200mj液氨球罐上裝有一臺(tái)SK-DTZ5V4-I，DPYY-YO雙法。r_差壓液位計(jì)(量程:-62.04^-20.79kPa)、一臺(tái)磁翻板液位計(jì)和一臺(tái)玻璃板式液位計(jì)。磁翻板液位計(jì)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(tái)雙法鑄差壓液位計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，但測量值同玻璃板式液位計(jì)顯示有誤差。2014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(jì)沒有詳細(xì)刻度，該數(shù)據(jù)為粗略目視值。另外，2012年新建20萬t/a合成氨系統(tǒng)2000mj液氨球罐上安裝有一臺(tái)LevelflexFMP51纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)(位號(hào)：LT1201A)和一臺(tái)磁翻板液位計(jì)，該信號(hào)均引人DC'.S顯示。在開始安裝調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)雷達(dá)液位計(jì)與磁翻板液位計(jì)顯示不一致，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)取樣管原始高度不正確，經(jīng)重新調(diào)整并對(duì)其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定后測量顯示一致。長期穩(wěn)定運(yùn)行，給工藝控制提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，滿足了工藝要求，有效地保障了設(shè)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。

纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)在一年多的運(yùn)行過程中，與磁翻板液位計(jì)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(chǔ)罐液位測量儀表。儀表通過4一20mADC’電流信號(hào)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(chǔ)罐上的應(yīng)用各有不同的使用效果，現(xiàn)將其性能指標(biāo)歸納如下，供設(shè)計(jì)選型及儀表維護(hù)人員參考