法蘭式液位變送器在密閉帶壓容器上的應用

在工業生產現場需要測量大量的容器內的液位，就需要用各種不同的液位測量儀表，液位計提供的液位數據的準確程度，會對生產產生直接的影響，不正確的測量結果甚至會損壞設備，對人身安全造成隱患。因此液位檢測作為容器中物料儲存的度量手段，為生產過程正常運行提供重要依據，一個好的液位測量方案應測量準確、安裝方便，維護簡單，而且經濟實惠。本文介紹了差壓式液位計（變送器）在密閉容器上的應用與常見故障處理。

1 差壓式液位計概述
1.1 差壓式液位計測量原理
對密閉容器，設底部壓力為P，液面上的壓力為P1，液位高度為H，則有：
P=P1+pgH
式中：p為介質密度，g為重力加速度。
由上式可得：
△P=P-P1=pgH
通常被測介質的密度是已知的，壓差△P與液位高度H成正比，測出壓差就知道被測液位高度。當被測容器敞口時，氣相壓力為大氣壓。差壓計的負壓室通大氣即可，此時也可用壓力計來測量液位；若容器是密閉的，則需將差壓計的負壓室與容器的氣相相連接。
1.2 差壓式液位計特點
①檢測元件在容器中幾乎不占空間，只需在容器壁上開一個或兩個孔即可；②檢測元件只有一、兩根導壓管，結構簡單，安裝方便，便于操作維護，工作可靠；③采用法蘭式差壓變送器可以解決高粘度、易凝固、易結晶、腐蝕性、含有懸浮物介質的液位測量問題；④差壓式液位計通用性強，可以用來測液位，也可以用來測量壓力和流量等參數。
1.3 使用差壓式液位計測量液位注意事項
遇到含有雜質、結晶、凝聚或易自聚的被測介質，用普通的差壓變送器可能引起連接管線的堵塞，此時需要采用法蘭式差壓變送器；當差壓變送器與容器之間安裝有隔離罐時，需要進行零點遷移。
2 蒸汽噴射泵簡介
2.1 蒸汽噴射泵工作原理。蒸汽噴射泵，其原理如下：蒸汽噴射泵有一定壓強的工作，蒸汽通過拉瓦爾噴嘴，減壓增速（蒸汽的勢能轉變為動能）以超音速噴入混合室，與被抽介質混合，進行能量交換，混合后的氣體進入擴壓器，減速增壓（動能轉化為壓強能），為了減少后級泵的抽氣負荷，配置冷凝器，通過有一定溫差的兩種介質對流，進行熱交換，達到冷凝高溫介質目的。
2.2 蒸汽噴射泵的特點
①該泵無機械運動部分，不受摩擦、潤滑、振動等條件限制，因此可制成抽氣能力很大的泵。工作可靠，使用壽命長。只要泵的結構材料選擇適當，對于排除具有腐蝕性氣體、含有機械雜質的氣體以及水蒸等場合極為有利。②結構簡單、重量輕，占地面積小。③工作蒸汽壓力為4～9×105Pa，在一般化工企業中都具備這樣的蒸汽源。因蒸汽噴射泵具有上述特點，蒸汽噴射泵廣泛應用于紡練車間浴站各罐。

3 差壓式液位計測量中出現問題
3.1 密閉容器中差壓式液位計的安裝。為了測得真正的液位，應從測得的容器底部壓力中減去容器的壓力。為此，在容器的頂部開一個取壓口，將它接到變送器的負壓側。這樣，容器中的壓力同時作用于變送器的正負壓側，所得到的差壓正比于液面高度。①干導壓連接。如果液體上面的氣體不冷凝，變送器低壓側的連接管就保持干的。這種情況稱為干導壓連接。決定變送器測量范圍的方法與開口容器液位測量的方法相同。②濕導壓連接。如果液體上面的氣體出現冷凝，變送器低壓側的導壓管里就會漸漸地積存液體，引起測量誤差。為了消除這種誤差，預先用某種液體罐充在變送器的低壓側導壓管中，這種情況稱為濕導壓連接。
3.2 常見故障處理
3.2.1 干導壓連接時液位計常見故障處理。熟成桶使用的是干導壓連接，開啟壓縮空氣閥門，依靠壓縮空氣的壓力使粘膠出罐。在測量時，經常出現的現象是，壓縮空氣閥門開啟時，液位突然上升，而后馬上恢復正常。經過分析及現場檢查發現，出現此故障的原因就是導壓管中某個節點漏氣。通常我們在出膠是采用涂抹肥皂泡的方式能迅速發現漏點，緊固后恢復正常。處理十分方便有效。還有一種故障就是液位超量程后，再次測量液位顯示偏低。這是由于超量程后，有粘膠進入導壓管，此時清理導壓管即可恢復正常。我們總結了熟成桶液位不準時的幾種情況，以及相應的處理辦法：①當容器內液位不變而給密閉容器加壓時液位上升，停止加壓后液位又回到原來值，則說明負相導壓管有漏點需檢查負相導壓管的各個連接點。②當密閉容器加壓時液位上升很多超過35%，則有可能是負相導壓管堵，需對負相導壓管及集液罐進行清理。③當密閉容器正常液量時液位一直偏低則說明負相導壓管內積液有可能太多，需對負相導壓管進行排液。④當密閉容器加壓時液位下降，停止加壓時液位又上升則有可能是正相導壓膜片處結膜，需對正相導壓膜片進行清理。
3.2.2 帶有蒸汽噴射泵的密閉容器液位測量的故障及改進措施。在測量中發現，不加蒸汽時，液位測量準確，蒸汽閥一打開就出現液位虛高的現象。經過分析，液位虛高是由于蒸汽閥打開后，大量蒸汽突然涌入密閉罐內，密閉容器內部有兩個壓力，一個是液位壓力，一個是內部氣壓，蒸汽進入罐內后內部氣壓突然升高，液位變送器正壓室所受壓力隨之增大，而此時負壓室壓力并未發生變化，從而造成液位虛高的現象。此前脫硫罐并非密閉罐，而是罐頂有孔，氣相壓力與大氣壓相當，所以并未產生液位虛高的情況。近期為杜絕跑冒滴漏現象，將罐頂開孔封閉，形成了密閉容器。

針對這個問題，改進方案有兩個；一是使用雙法蘭液位計進行測量；二是負壓側加導壓管進行測量。如果選用*套方案，需要準備雙法蘭液位計直接安裝即可，出于改造方便和成本方面的考慮，我們選用了第二套方案，負壓側加導壓管進行測量。
利用罐體頂部的法蘭開孔加導壓管及集液罐，但是由于蒸汽易冷凝的性，集液管需要經常清理，這樣對于日常維護非常不方便。在生產中很多容器都處于高溫狀態，容器內的介質常常處于氣液平衡狀態，此時，由于導壓管上端的溫度低于容器內的溫度，蒸汽會從小孔進入導壓管冷凝成液體。利用這一特點，可以向負相導壓管內預先注入將來容器中要裝的介質，然后對差壓液位計進行負遷移（調零）。因此，在改造時將集液罐置于罐頂部，并打開集液管頂端絲堵，使負向導壓管及集液管內充滿緩沖溶液。這一系列準備工作做好后，重新對液位計進行位置調零。這樣，即使蒸汽冷凝，也會流回脫硫罐內，集液管內緩沖液高度也不會發生變化，液位計負壓側所受的壓力不會發生變化，所以不會對液位測量造成影響。
經過這一系列改造后，帶蒸汽噴射泵密閉罐的液位測量十分準確，并且仍然使用原來的液位變送器，成本并未提高，對這類容器的液位測量有很重要的意義。