概 述：
液氨是一種重要的化工原料，具有很大的危害性，必須對(duì)液氨儲(chǔ)罐的液位進(jìn)行控制。磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、觀察直觀，廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙等領(lǐng)域，其遠(yuǎn)程傳輸?shù)目刂瓶梢圆捎秒娮鑲鞲衅鞣ê筒顗鹤兯推鞣▋煞N方法。文中對(duì)這兩種方法進(jìn)行分析，并介紹了應(yīng)用實(shí)例，對(duì)選擇和應(yīng)用液氨儲(chǔ)罐液位控制方法提供參考。
引言
液氨是一種無(wú)色透明流動(dòng)液體，易燃、有毒、有強(qiáng)烈刺激性氣味，對(duì)人體具有較大危害。與空氣混合能形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。液氨的密度隨著溫度的升高而下降，液氨若遇熱，容器內(nèi)壓增大，有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。因此對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位的監(jiān)控非常重要。低濃度氨對(duì)粘膜有刺激作用，高濃度氨可造成組織溶解壞死。
1液氨的特性
液氨是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙等領(lǐng)域。為運(yùn)輸及儲(chǔ)存便利，通常將氣態(tài)的氨氣通過(guò)加壓或冷卻得到液態(tài)氨，儲(chǔ)存于耐壓鋼瓶或儲(chǔ)罐中。罐裝運(yùn)輸用鋼瓶或槽車以及儲(chǔ)存用的儲(chǔ)罐等應(yīng)符合《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等有關(guān)規(guī)定。允許重量充裝系數(shù)為0．52kg／L。由于液氨具有腐蝕性且容易揮發(fā)，化學(xué)事故發(fā)生率很高，因此液氨鋼瓶應(yīng)存放于庫(kù)房或有棚的平臺(tái)上。露天堆放時(shí)，應(yīng)以帳篷遮蓋，防止日光直射。儲(chǔ)罐中的液氨液位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。
2液氨儲(chǔ)罐的液位控制
2．1控制方法
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)磁極耦合原理、阿基米德(浮力定律)等原理，結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)的特性而開(kāi)發(fā)研制的一種專門用于液位測(cè)量的裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，觀察直觀、清晰，不堵塞、不滲漏，安裝方便，維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于石油、化工、造紙、污水處理等工業(yè)領(lǐng)域。
為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求增加液位變送裝置，以輸出多種電信號(hào)，達(dá)到遠(yuǎn)程測(cè)量和監(jiān)控的目的。其中，4～20 mA電流信號(hào)是比較常用的一種。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)液位的同時(shí)，將液位的變化通過(guò)變送器、傳感器、線纜及儀表傳到控制室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。
電阻傳感器和差壓變送器是目前液位測(cè)量和控制的常用裝置。由于這兩種裝置原理不同，因此要根據(jù)所測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)以及所處的環(huán)境而選擇正確的測(cè)量和監(jiān)控方法，才能達(dá)到測(cè)量和監(jiān)控的目的。
2．2遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)結(jié)構(gòu)及原理
磁翻板液位計(jì)是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用而實(shí)現(xiàn)液位測(cè)量及現(xiàn)場(chǎng)顯示的儀器。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)測(cè)量管中的磁性浮子也隨之升降。磁性浮子根據(jù)檢測(cè)介質(zhì)的設(shè)定密度制造(如圖1所示)。浮子的磁位置面與介質(zhì)液面始終平齊。浮子內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞信號(hào)到現(xiàn)場(chǎng)指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180。，當(dāng)液位上升時(shí)，翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅色，當(dāng)液位下降時(shí)，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)液位的現(xiàn)場(chǎng)指示。
2．2．1 采用電阻傳感器(電阻式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
由電阻傳感器(如圖2所示)和R／I轉(zhuǎn)換模塊及防護(hù)罩等組成電阻、干簧管變送器，將上海自動(dòng)化儀表有限公司磁翻板液位計(jì)與液位遠(yuǎn)傳裝置以捆綁的形式固定組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)(如圖3所示)。該變送器的電阻傳感器以捆綁的形式固定在上海自儀股份有限公司磁翻板液位計(jì)的主導(dǎo)管外側(cè)，使其處于液位計(jì)同一磁耦合系統(tǒng)中。遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)的磁性浮子隨液位上下移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)液位位置的干簧管受浮子內(nèi)磁場(chǎng)的作用吸合，電阻鏈阻值發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊將變化的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換成二線制4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，該信號(hào)可方便地與數(shù)顯表配套使用，從而達(dá)到顯示、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)警的目的。
2．2．2采用差壓變送器(差壓式)進(jìn)行遠(yuǎn)程液位控制
差壓變送器的測(cè)量部分常采用差動(dòng)電容結(jié)構(gòu)(如圖4所示)。
將磁翻板液位計(jì)與差壓變送器、固定板、正負(fù)壓連接管等組合構(gòu)成了遠(yuǎn)傳磁翻板液位計(jì)，固定板與主導(dǎo)管下端固定。正壓連接管分別與上海自儀公司磁翻板液位計(jì)下法蘭連接管和差壓變送器正壓口連接，負(fù)壓連接管分別與磁翻板液位計(jì)上法蘭連接管和差壓變送器負(fù)壓口連接(如圖5所示)。根據(jù)液體靜壓與高度成正比的原理，通過(guò)敏感元件的壓阻效應(yīng)將靜壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和線性校正，轉(zhuǎn)換成4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，達(dá)到顯示、控制、調(diào)節(jié)和報(bào)警的目的。
3兩種液氨儲(chǔ)罐液位控制方法分析
3．1 電阻式控制和差壓式控制共同點(diǎn)
就地顯示無(wú)須電源，顯示部分和介質(zhì)完全隔離，不會(huì)因介質(zhì)污染顯示條而使觀測(cè)受到影響，根據(jù)用戶需要調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)點(diǎn)位置，安裝方便。液位變送器二線制4～20 mA DC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)或控制。維護(hù)量小，維修費(fèi)用低。對(duì)高溫和高壓測(cè)量比較適用，特別是上海儀表股份有限公司磁翻板液位計(jì)可用于各種塔、罐、槽、球形容器和鍋爐等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測(cè)?？梢宰龅礁呙芊?、零泄漏和適應(yīng)高溫、腐蝕性條件下的液位測(cè)量，安全可靠，全過(guò)程測(cè)量無(wú)盲區(qū)，讀數(shù)直觀，且測(cè)量范圍大。特別是現(xiàn)場(chǎng)指示部分，由于不與液體介質(zhì)直接接觸，所以對(duì)高溫、有毒、有害、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，具有優(yōu)越性。
3．2 電阻式控制和差壓式控制區(qū)別
3．2．1 電阻式控制
磁性浮子隨液位上下移動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)是通過(guò)磁耦合翻柱翻轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)傳信號(hào)是通過(guò)干簧管吸合，改變電阻鏈阻值。對(duì)應(yīng)液位位置分別傳遞現(xiàn)場(chǎng)指示信號(hào)、遠(yuǎn)傳信號(hào)。如果容器介質(zhì)密度相對(duì)設(shè)定密度增大時(shí)，實(shí)際液面低于現(xiàn)場(chǎng)指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面等高同步)。介質(zhì)密度減小時(shí)，實(shí)際液面高于現(xiàn)場(chǎng)指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面等高同步)。密度差值一定時(shí)，指示、遠(yuǎn)傳誤差是定值，與液面高低無(wú)關(guān)。
3．2．2差壓式控制
遠(yuǎn)傳信號(hào)是通過(guò)容器內(nèi)介質(zhì)液體底部壓力與介質(zhì)液面壓力的差值確定的(密度的設(shè)定值與浮子相同)。如果容器介質(zhì)密度相對(duì)設(shè)定密度增大時(shí)，實(shí)際液面低于遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面不等高)。介質(zhì)密度減小時(shí)，實(shí)際液面高于遠(yuǎn)傳信號(hào)液面(指示液面和遠(yuǎn)傳信號(hào)液面不等高)。密度差值一定時(shí)，遠(yuǎn)傳信號(hào)誤差不是定值。差值隨液面由低至高成比例擴(kuò)大。如果磁性浮子發(fā)生故障(浮子卡住、損壞)，現(xiàn)場(chǎng)指示失靈、遠(yuǎn)傳信號(hào)還可以使用。壓差變送器失靈，現(xiàn)場(chǎng)指示還可以使用，不影響監(jiān)控，起到了雙維監(jiān)控作用。
3．3應(yīng)用實(shí)例
某液氨儲(chǔ)罐的實(shí)際使用溫度范圍在-50～20℃之間，其內(nèi)部液氨密度的變化為702.15～610.28 kg／m3，測(cè)量高度3 000 mm。設(shè)定基準(zhǔn)密度為652.02 kg／m3(一10℃時(shí))，磁性浮子總長(zhǎng)360mm，磁鋼位置310mm。儲(chǔ)罐內(nèi)裝入密度為702．15 kg／m3的液氨，實(shí)際液面在2000 mm處，現(xiàn)場(chǎng)指示2020 mm，電阻式信號(hào)為2020mm，壓差式信號(hào)為2154 mm。實(shí)際液面在500 mm，現(xiàn)場(chǎng)指示520 mm，電阻式信號(hào)為520 mm，壓差式信號(hào)為538 mm：試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1 從表1中可以看出，差壓式控制對(duì)液氨儲(chǔ)罐液位的顯示與現(xiàn)場(chǎng)SH 磁翻板液位計(jì)的顯示數(shù)據(jù)有一定的偏差，這種偏差主要是由于溫度的變化引起液氨密度的變化，致使液位的變化而引起的。
